为提高高速电动手术工具的转速和稳定性,本研究设计了一款转速为70000 rpm的永磁无刷直流电机.首先,对电机本体、位置检测电路和换相控制电路的主要组成部分进行结构选型,并计算各项电磁参数;其次,在Ansys Maxwell电磁仿真软件中绘制电机模型,进行稳态与瞬态有限元仿真,验证其性能;最后,采用响应曲面法,建立以定子内径、转子外径、永磁体厚度为优化变量,空载电流为优化目标的优化方程,并分析求解.结果表明,优化设计后的永磁无刷直流电机,空载电流降低了 57.8%,有效提升了高速电动手术工具应用的可靠性.

目的 采用Maxwell黏弹性方程对猪肝脱氧核糖核酸蛋白(DNP)溶液的黏弹性进行检测,将实验数据与该方程进行了拟合与修正.方法 从猪肝制备DNP,采用美国Brookfield公司的程序性DVⅡ流变仪测定样品的黏弹性,在Windows下应用该公司的软件,编制自动采样程序,作各种数据(切应力、切变率、温度、时间等)的自动采集、贮存与数据处理.结果 1、DNP溶液表观黏度、切变率、氯化钠浓度三者关系为:表观黏度随氯化钠浓度增加而增加,而随切变率的增加而下降.2、DNP溶于3 mol/L氯化钠溶液样本,加载0.6 s-1切变率矩形波时,该应力上升线方程τ=τ0(1-e-t/λ)与实验结果符合;3、但当该切变率矩形波撤销后的应力衰减实验数值与该衰减线方程τ=τ0e-t/λ明显不符合;4、然而用如下修正方程τ=τ0e-t/λ+?τ(1-e-t/λ)(?τ为原方程式与实验数值平衡状态的差值),即与实验结果符合.结论 1、Maxwell方程对该文采用DNP样本与条件其黏弹性在应力上升线上有良好的符合性.2、Maxwell方程是基于理想物质黏弹性体的,但该文实验生物材料并非理想物质,受力后有结构改变、滞后、损伤等,故其应力下降线有明显不可逆恢复的误差.3、该文在下降线方程右侧加上"不可逆应力损失项"即修正了以上误差,拟认为有理论与应用价值.4、不同的生物组织(如正常肝与肝癌)样本,在方程参数τ0、?τ与λ的医学生物学价值有待进一步揭示.

目的:在电场作用下,多细胞相对位置对电场应力分布的影响.方法:对于单细胞,通过求解满足边界条件的拉普拉斯方程,对于多细胞利用电磁场仿真软件ANSYS-Maxwell求解细胞内外电场分布.用麦克斯韦应力张量法分析细胞电场应力分布.结果:与单个细胞相比,电场作用于3个细胞时,细胞表面电场应力分布仍具有一定的对称性,细胞间距变化时,细胞间感应强度也相应发生变化.在细胞间距足够大的情况下,各细胞间的相互影响非常小,可以将其近似为单细胞模型处理.结论:细胞数目和细胞间距都会影响细胞表面电场应力的分布情况,细胞在电场作用下发生的形变与细胞表面所受电场应力有关.

目的 研究含羞草叶匀浆接受矩形波切变率后的力学反应性及其对Maxwell黏弹性体方程的拟合与修正,揭示含羞草叶匀浆在微弱剪切应力作用下,变为黏弹性体的过程,支持含羞草细胞内有物质在剪切应力下由液体向黏弹性体结构的转变.方法 制备无细胞含羞草叶匀浆,采用美国Brookfield公司程序型DVⅡ流变仪,给匀浆施加0.1、1、2、4、8、10、12 s-1等8种切变率的矩形波的作用前、作用中、作用后,在Windows下用该仪器公司提供的软件,编制自动采样程序,做实时数据采集、贮存、回归拟合与数据处理.并与形状相似的植物叶下珠的叶匀浆作了对照.结果(1)含羞草叶匀浆在施加矩形波切变率作用下,其应力-时间上升曲线可用Maxwell黏弹性体方程拟合;下降线形状虽与该方程相似,但在数值上有明显差异,加上"不可逆应力损失项"后则可拟合.(2)从该文所设计的8种切变率矩形波作用下含羞草叶匀浆应力-时间曲线形状可认为均属于黏弹性体类型,尤其在切变率0.1、1、2、4 s-1等4种低切变率的条件更为明显.该文对它们的Maxwell方程松弛时间、应力平衡值和改良后方程的"不可逆应力损失项"的参数进行了计算,并对含羞草、叶下珠叶片匀浆悬浮液进行了比较,前者具有黏弹性体的特有应力-时间曲线形状与明显的方程松弛时间参数值,而后者则无;前者有比后者大20倍的平衡应力数值.结论 该文实验支持微弱的剪切应力好像"酶"一样,可驱动含羞草叶匀浆发生类似于Maxwell黏弹性体的力学反应,推测其过程中由于细胞内的某些物质(如蛋白质或细胞骨架)按照时空安排进行三维结构重组并发生运动;而外加的应力撤销后,则慢慢地回复原先状态.认为应用切变率矩形波技术与改良后的Maxwell方程,是研究生物物质的黏弹性的一个定量手段,还认为矩形波的切变率控制在0.1～4 s-1范围内是较敏感的,过大的切变率则难以显示或损坏生物物质本身内部的力学特性.

本文概述了脑磁技术的发展历程、现状及潜在的临床价值。详细阐述了脑磁研究中使用的基本电磁学理论，包括描述电磁规律最基本的麦克斯韦方程组，生物电磁研究中麦氏方程的准静态近似条件，介质分区域均匀时计算电场、磁场的Geselowitz公式。在准静态近似条件下，讨论了原在电流密度（Primary current density）与脑外磁场的线性关系。阐述了脑磁正问题中常用的球对称导体模型解及基于真实头模型的边界元方法解。