电磁场对心肌细胞膜电压变化及人类健康长寿的影响研究

发布时间：2019-08-29 14:42

【摘要】：随着各种家电、办公和移动通信设备的普及,人们长时间暴露于低强度环境磁场(主要由地磁、工频和射频磁场构成)的强度越来越大,其健康和寿命是否受到影响是全球极度关注的问题。心脏是人体的发动机,心肌细胞膜电压是反映细胞生命活力和功能的一个良好指标,电磁场的作用将改变人体心肌细胞膜电压,打破维持其正常生命活动的离子分布平衡状态,引起心肌细胞产生有利于或不利于其存活的生化和生理状态的改变,对人类健康产生相应的正效应或负效应。因此,在外电场作用下,建立心肌细胞膜电压的计算模型,对掌握细胞膜电压随不同外电场作用的变化规律,更好研究电磁场对人体健康长寿的影响意义重大。本文在研究外电场作用下心肌细胞膜电压和膜功率损耗计算模型的基础上,以世界著名的长寿乡—巴马县作为研究对象,研究电磁场作用对人体健康和长寿的影响,为人们研究和探索电磁场环境对人体健康长寿的影响提供有意义的理论和实验依据。本文的主要研究工作如下： (1)首先建立圆柱形心肌细胞的物理模型,在此基础上,建立了外直流电场作用下心肌细胞膜电压的计算模型。模型表明：心肌细胞膜电压的变化取决于外直流电场的大小、场点位置、细胞半径、膜厚度以及细胞质、细胞膜和细胞外液的电导率。 (2)建立了外交流电场作用下心肌细胞膜电压变化的计算模型。模型表明：心肌细胞膜电压变化除和交流电场的强度、频率、场点位置及细胞半径有关外,还和细胞膜的电导率、介电常数以及细胞内外液的电导率有关。 (3)基于所建立的心肌细胞膜电压计算模型,研究了外直流和交流电场作用下心肌细胞膜功率损耗的变化规律：细胞膜功耗随直流电场强度的增大而增大；细胞膜功耗在低频电场作用下随频率变化较小,当频率达到一定阈值时细胞膜的介质功率损耗剧增。外电场作用下心肌细胞膜功率损耗计算模型的建立,为心肌细胞电磁生物效应的机理研究奠定理论基础。 (4)对广西长寿之乡—巴马县各村庄进行地磁和长寿率实地调查和检测,发现巴马长寿村分布呈现“长寿集落区”和“非长寿集落区”,前者地磁普遍较高,多分布在石山地区,而后者地磁普遍较低,主要分布在土坡地带。测试结果表明地磁可能是影响人类健康和长寿的一个重要因素。同时在调查中也发现,随着村民各类家电使用率的增加,巴马一些长寿村患心血管疾病的老人数量加大而长寿率下降,提示一定量的工频电磁场辐射可能会对人类健康和长寿产生负影响。最后基于物质的磁化特性、电磁生物效应存在的“窗口”特性以及电磁场对心肌细胞膜电压和跨膜离子运动的影响等观点,对电磁场对广西巴马人群健康和长寿的影响进行机理探讨,为人类研究电磁场的生物效应提供了有意义的实验和理论依据。
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：O441.4;R339.36

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