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人血液介电谱Cole-Cole数学模型的解析
通过Cole-Cole方程的数值计算,对人血液介电谱实验数据进行曲线拟合的残差分析,建立人血液Cole-Cole数学模型参数.在104 ～108 Hz频率范围,使用Agilent 4294A阻抗分析仪测量30人70例全血导纳,并利用Cole-Cole方程的非线性数值计算,对实测数据进行曲线拟合,计算曲线拟合的残差数值.人血液介电谱的Cole-Cole数学模型参数:高频极限介电常数εh=45±5;第一弛豫介电增量Δε1=6 200±350、第一特征频率fC1 =(500±5)kHz、第一弛豫分布系数β1=0.86±0.06、第二弛豫介电增量Δε2=990±310、第二特征频率fC2 =(2.7±0.1) MHz、第二弛豫分布系数β2=0.975±0.015、低频极限电导率κl=(4.15±0.85) mS/cm.人血液细胞介电行为可以通过介电频谱、Cole-Cole图、介电损耗因子频谱、电导率虚部频谱及损耗角正切频谱等5个频谱进行表征,建立Cole-Cole模型参数.
关键词： 血液 介电频谱 Cole-Cole方程 -
大鼠腓肠肌细胞介电谱测量和Cole-Cole数学模型分析
测量大鼠腓肠肌细胞介电谱,利用Cole-Cole方程的曲线拟合建立Cole-Cole数学模型参数.在100 Hz～100 MHz频率范围,使用Agilent 4294A阻抗分析仪对电场与肌纤维方向呈平行和垂直的大鼠腓肠肌进行了阻抗测量,并利用Cole-Cole方程的数值计算,对细胞介电谱、Cole-Cole图、介电损耗因子频谱、电导率虚部频谱和损耗角正切频谱进行曲线拟合分析和残差分析,比较电场与肌纤维方向呈平行或垂直两种情况的介电行为区别.结果表明:骨骼肌细胞的介电弛豫具有两个特征频率,其平行方向的特征频率低于垂直方向;平行方向的介电增量高于垂直方向的介电增量;平行方向的低频极限量高于垂直方向的低频极限量;平行方向和垂直方向的介电常数高频极限量相等;平行方向和垂直方向的电导率高频极限量存在一定差距.平行方向的电导率虚部频谱和损耗角正切分别高于垂直方向的值,但是,平行方向的电导率虚部大值低于其垂直方向的值.腓肠肌细胞的介电常数和电导率存在频率依存性和各向异性,其介电行为存在α和β两个介电散射,并满足Cole-Cole数学模型.
关键词： 大鼠腓肠肌 阻抗测量 相对介电常数 电导率 Cole-Cole方程 -
亚磁场和模拟微重力复合环境对大鼠腓肠肌介电特性的影响
目的 研究亚磁场和后肢去负荷对大鼠腓肠肌介电特性的影响.方法 雄性SD大鼠24只分别在正常环境(Con),亚磁场环境(HMF),后肢去负荷环境(HLU)以及亚磁场和后肢去负荷复合环境(HMF+ HLU)饲养4周.用阻抗分析仪在0.1 MHz到120 MHz频率范围内检测大鼠腓肠肌介电谱,用单项Cole-Cole方程对实验数据进行拟合,获得大鼠腓肠肌的介电参数.结果 1)HMF和HLU处理后腓肠肌的电导率增加,HMF组增加程度更高.2)介电常数的虚部和电导率的虚部受HMF或HLU作用后均减小.3)受HMF或HLU影响,特征频率移向高频.4)HMF作用后腓肠肌的κ0.1MHz值显著升高(P＜0.05),尽管HLU处理后△ε降低12.8％,κ0.1MHz增加30.9％,但差异不具统计性.结论 HLU处理大鼠4周对大鼠腓肠肌介电特性无显著影响,与HLU作用相比,HMF的作用更强.
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1 MHz-120 MHz生物活性组织介电特性测量与分析方法
目的:研究生物活性组织高频段介电特性测量手段以及建模分析方法,为人体活性组织介电特性研究提供指导.方法:在1 MHz～120 MHz频段上利用终端开路同轴探头对家兔肝脏、肌肉与肾脏组织进行单端口反射测量,并通过相位相消法解决工作频段下同轴探头的相位标校问题.根据简化后的等效电路模型对测量结果进行分析计算,后得出被测组织在各频点下的介电特征参数,并将结果与阻抗测量得到的数据进行对比.同时,利用Cole-Cole方程对被测组织介电特性进行数据拟合分析.结果:通过与阻抗测量得到的数据对比证明,终端开路同轴能够在高频段内对生物组织介电特征参数进行很好的检测.同时,相位相消能够解决终端开路同轴探头在工作频段内相位标校问题,得到较好的测量结果.实验结果表明,含水量相当的组织介电特性在高频段内比低频段内更为接近,从一个方面验证了高频段组织内部水的极化与介电色散对组织介电特性分布的影响;此外,根据测量数据的Cole-Cole方程曲线拟合结果推测:不同生物同种类型组织的介电特性差异主要体现在Cole参数的弛豫部分.结论:通过理论分析与实测结果证实了终端开路同轴探头测量生物活性组织介电特性,并且利用Cole-Cole方程进行数据拟合进而分析生物组织介电特性的可行性,对今后更为深入的研究具有一定帮助.
关键词： 终端开路同轴 介电特性 色散 Cole-Cole方程 -
贫血症小鼠血液介电特性的实验研究与分析
在0.1～100 MHz频率范围,使用交流电阻抗方法测量小鼠血液的介电常数和电导率,通过Cole-Cole方程的数值计算和曲线拟合的残差分析,观察苯肼性贫血症小鼠血液介电谱Cole-Cole参数的改变.结果表明,苯肼引起小鼠红细胞比容(Hct)明显降低;血液介电常数(e)谱线向低介电绝缘区移动,血液介电性降低;血液电导率(κ)谱线向高导电区移动,血液导电性增加;第二特征频率降低;苯肼致血液介电谱Cole-Cole参数的改变皆具有剂量依存性.
关键词： 苯肼 小鼠 血液 介电谱 Cole-Cole方程
