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基于Hodgkin-Huxley模型的神经元网络信息编码模式对比

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中国医学物理学杂志 2024年第2期41卷 212-219页

作者：刘瑾琬逯迈兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室甘肃兰州730070

目的:基于Hodgkin-Huxley(HH)神经元模型的神经元网络信息编码模式提出两类不同的信息编码方法对比。方法:采取HH神经元模型和化学突触,利用数值模拟的方法搭建不同拓扑结构的生物神经元网络,通过平均频率编码和峰峰间隔编码(ISIs)两种... 详细信息

目的:基于Hodgkin-Huxley(HH)神经元模型的神经元网络信息编码模式提出两类不同的信息编码方法对比。方法:采取HH神经元模型和化学突触,利用数值模拟的方法搭建不同拓扑结构的生物神经元网络,通过平均频率编码和峰峰间隔编码(ISIs)两种信息编码方法对比研究在正弦波信号和随机音频信号刺激下平均频率编码和ISIs编码的特异性,分析不同刺激信号下神经元网络的信息编码模式。结果:神经元网络的信息编码模式与刺激信号类型具有相关性:当刺激信号为连续的周期信号时,神经元网络会产生与刺激信号对应的具有周期性的放电序列;当刺激信号为随机信号时,神经元网络的放电率会随着刺激信号强度发生变化,刺激信号强度越大,动作电位发放率越高。在同一刺激信号下,神经元网络的拓扑结构会影响神经元网络放电序列的时间结构。结论:神经元网络信息编码模式与刺激信号相关,不同拓扑结构的神经元网络放电序列时间结构不同。ISIs编码方法精确度更高,包含的信息量更大,与平均频率编码相结合的编码方法能够有效表达神经元网络在刺激信号下信息编码模式的动态改变。

关键词： Hodgkin-Huxley模型神经元网络数值模拟平均频率编码峰峰间隔编码

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大鼠磁感应热疗的线圈设计与仿真分析

中国医学物理学杂志 2024年第1期41卷 101-108页

作者：郭思玮逯迈兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室甘肃兰州730000

选用亥姆霍兹线圈作为交变磁场发生装置,以大鼠脑部肿瘤为研究对象,建立相关模型,以Pennes生物传热方程为基础,在COMSOL仿真软件中进行电磁场分布和温度场分布计算,并分析影响磁感应热疗结果的因素。结果表明,大鼠肿瘤治疗区域磁场分布... 详细信息

选用亥姆霍兹线圈作为交变磁场发生装置,以大鼠脑部肿瘤为研究对象,建立相关模型,以Pennes生物传热方程为基础,在COMSOL仿真软件中进行电磁场分布和温度场分布计算,并分析影响磁感应热疗结果的因素。结果表明,大鼠肿瘤治疗区域磁场分布均匀,中心磁感应强度为12.847 mT,能达到进行磁感应热疗的条件;温度场分布符合要求,肿瘤区域升温明显,肿瘤中心温度可达46℃以上,肿瘤组织基本能达到治疗温度,能实现比较充分的治疗;线圈匝数、电流、半径及间距、磁场频率等参数均能影响磁感应热疗的效果。本研究结果可为磁感应热疗的临床应用和设备中的线圈设计提供参考。

关键词：磁感应热疗线圈耦合场大鼠模型

13.56 MHz射频防盗器电磁暴露安全评估

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辐射研究与辐射工艺学报 2024年第5期42卷 84-96页

作者：杨仲懿逯迈兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室兰州730070

射频防盗器是基于射频识别(Radio frequency identification,RFID)技术实现对物体的识别跟踪,防盗系统根据所识别到的信息进行合法性判断来实现防盗报警功能。为有效评估13.56 MHz射频防盗器对行人电磁暴露的安全性,本文基于COMSOL Mult... 详细信息

射频防盗器是基于射频识别(Radio frequency identification,RFID)技术实现对物体的识别跟踪,防盗系统根据所识别到的信息进行合法性判断来实现防盗报警功能。为有效评估13.56 MHz射频防盗器对行人电磁暴露的安全性,本文基于COMSOL Multiphysics软件中RF模块,设计射频防盗器在正常工作状态下辐射行人的电磁环境模型,研究行人通过射频防盗器时的公众电磁暴露问题。分别对射频防盗器天线系统工作在100 mW、1 W时,行人位于防盗器正中央(位置A)和防盗器正中央前侧25 cm(位置B)4种暴露场景进行研究。结果表明:行人位于位置A时,天线馈电功率分别为100 mW和1 W,人体全身组织内部电场强度的最大值分别为0.26 V/m和0.84 V/m,磁场强度的最大值分别为0.05 A/m和0.16 A/m,比吸收率的最大值分别为1.55×10^(-5) W/kg和1.5×10^(-4) W/kg;行人位于位置B时,天线馈电功率分别为100 mW和1 W,人体全身组织内部电场强度最大值分别为0.1 V/m和0.36 V/m,磁场强度最大值分别为2.08×10^(-3) A/m和6.56×10^(-3) A/m,比吸收率的最大值分别为2.29×10^(-6) W/kg和2.92×10^(-5) W/kg。仿真计算结果均低于由国际非电离辐射防护委员会(International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection,ICNIRP)制定的公众电磁暴露限值,说明在该射频电磁环境中通过的行人处于公众电磁暴露安全范围内,不会对公众人体健康造成威胁。

关键词：射频防盗器天线公众电磁暴露射频识别安全评估

The Biological Property of Synthetic Evolved Digital Circuits with ESD Immunity - Redundancy or Degeneracy？

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Journal of Bionic Engineering 2013年第3期10卷 396-403,F0003页

作者： Menghua Man Shanghe Liu Xiaolong Chang mai lu Electrostatic & Electromagnetic Protection Institute Mechanical Engineering College Shijiazhuang 050003 P. R. China Key Laboratory of Opt-Electronic Technology and Intelligent Control of Ministry of Education Lanzhou Jiaotong University Lanzhou 730070 P. R. China

In the ongoing evolutionary process, biological systems have displayed a fundamental and remarkable property of robustness, i.e., the property allows the system to maintain its functions despite external and internal perturbations. Redundancy and degeneracy are thought to be the underlying structural mechanisms of biological robustness. Inspired by this, we explored the proximate cause of the immunity of the synthetic evolved digital circuits to ESD interference and discussed the biological characteristics behind the evolutionary circuits. First, we proposed an evolutionary method for intrinsic immune circuit design. The circuits＇ immunity was evaluated using the functional fault models based on probability distributions. Then, several benchmark circuits, including ADDER, MAJORITY, and C17, were evolved for high intrinsic immunity. Finally, using the quantitative definitions based on information theory, we measured the topological characteristics of redundancy and degeneracy in the evolved circuits and compared their contributions to the immunity. The results show that redundant elements are neces- sary for the ESD immune circuit design, whereas degeneracy is the key to making use of the redundancy robustly and efficiently.

关键词： electromagnetic bionics electromagnetic protection electrostatic discharge synthetic evolved circuits redundancy degeneracy

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甲状腺癌磁感应热疗热场分布的研究

生物医学工程研究 2024年第4期43卷 285-292页

作者：方紫薇逯迈张云飞兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室兰州730070

为在甲状腺癌模型仿真研究中探究磁感应热疗的效果,本研究选用亥姆霍兹线圈作为交变磁场发生装置,并以磁流体为磁性加热材料,根据Pennes生物传热方程,在COMSOL有限元仿真软件中进行三维建模,实现电场和温度场的耦合计算,得到磁感应热疗... 详细信息

为在甲状腺癌模型仿真研究中探究磁感应热疗的效果,本研究选用亥姆霍兹线圈作为交变磁场发生装置,并以磁流体为磁性加热材料,根据Pennes生物传热方程,在COMSOL有限元仿真软件中进行三维建模,实现电场和温度场的耦合计算,得到磁感应热疗作用于甲状腺癌区域的电磁场和热场分布。仿真实验结果表明,甲状腺癌组织磁感应强度最大值为8 350.86 A/m,感应电场强度最大值为122.764 V/m,最小值为0.758 V/m。当在甲状腺癌组织中加入磁流体后,在外加交变磁场的影响下,组织温度急剧上升,400 s左右体温趋于稳定。肿瘤的中央组织温度为46.929℃,整个肿瘤温度均在42℃以上,其周围的健康组织温度均在42℃以下。本研究将为甲状腺癌磁感应热疗的临床应用提供重要依据。

关键词：甲状腺肿瘤磁感应热疗有限元分析磁性纳米颗粒亥姆霍兹线圈多物理场

Chloride ion battery:A new emerged electrochemical system for next-generation energy storage

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Journal of Energy Chemistry 2024年第1期88卷 154-168,I0004页

作者： Shulin Chen lu Wu Yu Liu Peng Zhou Qinyou An Liqiang mai State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing School of Materials Science and EngineeringWuhan University of TechnologyWuhan 430070HubeiChina State Key Laboratory of Refractories and Metallurgy Institute of Advanced Materials and NanotechnologyWuhan University of Science and TechnologyWuhan 430081HubeiChina

In the scope of developing new electrochemical concepts to build batteries with high energy density,chloride ion batteries(CIBs)have emerged as a candidate for the next generation of novel electrochemical energy storage technologies,which show the potential in matching or even surpassing the current lithium metal batteries in terms of energy density,dendrite-free safety,and elimination of the dependence on the strained lithium and cobalt ***,the development of CIBs is still at the initial stage with unsatisfactory performance and several challenges have hindered them from reaching *** this review,we examine the current advances of CIBs by considering the electrode material design to the electrolyte,thus outlining the new opportunities of aqueous CIBs especially combined with desalination,chloride redox battery,*** respect to the developing road of lithium ion and fluoride ion batteries,the possibility of using solid-state chloride ion conductors to replace liquid electrolytes is tentatively *** beyond,perspectives and clear suggestions are concluded by highlighting the major obstacles and by prescribing specific research topics to inspire more efforts for CIBs in large-scale energy storage applications.

关键词： Chloride ion battery Anion shuttling Conversion reaction Chloride redox

尼罗罗非鱼MYF6基因SNP位点筛选及其与生长性状的关联分析

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农业生物技术学报 2024年第2期32卷 396-416页

作者：高风英佟延南刘志刚曹建萌王淼衣萌萌可小丽卢迈新朱海农业部热带亚热带水产资源利用与养殖重点实验室/中国水产科学研究院珠江水产研究所海南省海洋与渔业科学院

肌源性因子6(myogenic factors 6, MYF6)对骨骼肌的起始、发育以及表型维持是不可或缺的，是生长相关性状的候选基因。本研究拟确定MYF6基因的SNPs，并评估这些多态性是否与尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)的生长性状相关。首先利用... 详细信息

肌源性因子6(myogenic factors 6, MYF6)对骨骼肌的起始、发育以及表型维持是不可或缺的，是生长相关性状的候选基因。本研究拟确定MYF6基因的SNPs，并评估这些多态性是否与尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)的生长性状相关。首先利用PCR和Sanger测序筛选MYF6基因SNPs，通过Sanger测序及SNaPshot方法确认，结果从MYF6基因共筛选到61个SNP位点。进一步从61个位点中挑选多态性大于3%的36个位点，在广东高要亲代群体中利用Sanger测序及SNaPshot方法进行分型分析，并利用SPSS19软件的一般线性模型(general linear model, GLM)和单因素方差分析(one-way analysis of variance,ANOVA)进行SNP位点与生长性状关联分析。结果显示，36个位点中有2个与高要亲代群体体重相关，4个与全长相关，7个与头长相关，2个与体高相关。将这些生长相关位点在高要子代及番禺群体中进行分型验证，结果显示，在高要子代中，S7插入缺失位点(5620-GAGACGGAGA5629)与体重、体长和体高相关，S24(C-7388G)位点与体重、体高和体厚相关，S56(A-11815C)位点与体重、全长、体长、头长、体高和体厚均相关；在番禺群体中获得体重相关SNP位点2个，体长和全长相关位点1个、头长相关位点1个，体厚相关位点2个。将上述与高要子代及番禺群体生长性状相关的位点在海南群体中进一步验证，在雄性群体中获得体重相关位点1个(S29)。双倍型与各群体生长性状关联分析表明，在高要亲代、高要子代以及番禺群体中获得体重相关双倍型各1个。本研究为罗非鱼生长性状改善和选育提供有效的分子标记。

关键词：尼罗罗非鱼肌源性因子6(MYF6) SNP 双倍型生长性状

罗非鱼混养对广西三江传统稻渔综合种养系统环境及其菌群多样性的影响

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水生态学杂志 2024年第2期45卷 141-147页

作者：王淼莫洁琳韦领英莫航杨世宇衣萌萌范梓健张紫玥卢迈新中国水产科学研究院珠江水产研究所农业农村部热带亚热带水产资源利用与养殖重点实验室广东省水产动物免疫与绿色养殖重点实验室广东广州510380 广西三江侗族自治县水产技术推广站广西三江545500

研究罗非鱼混养对广西三江传统稻渔综合种养系统环境的影响,可为科学推广稻田金边鲤-罗非鱼混养模式提供基础。2021年5-10月设置3个试验组和1个对照组研究不同密度混养对种养系统环境及菌群多样性的影响,其中试验组内进行罗非鱼和金边... 详细信息

研究罗非鱼混养对广西三江传统稻渔综合种养系统环境的影响,可为科学推广稻田金边鲤-罗非鱼混养模式提供基础。2021年5-10月设置3个试验组和1个对照组研究不同密度混养对种养系统环境及菌群多样性的影响,其中试验组内进行罗非鱼和金边鲤的混养,对照组为鲤单养组。结果表明,金边鲤的生长未受到罗非鱼混养的影响;高通量测序结果显示水体中的主要菌群为变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria),其次为拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)和蓝菌门(Cyanobacteria),主要功能为化能异养和有氧化能异养;底泥中的主要菌群为变形菌门和绿弯菌门(Chloroflexi),其次为酸杆菌门(Acidobacteria)、广古菌门(Euryarchaeota)和蓝菌门,主要功能类群为甲烷生成和化能异养。罗非鱼高密度混养组稻田底泥中的总氮和硝酸盐氮含量有所下降,水体中Polynucleobacter等水质良好的指示物种相对丰度增加,罗非鱼混养对稻渔综合种养系统环境及其菌群产生了有益的影响。

关键词：稻渔综合种养系统罗非鱼鲤水体底泥菌群高通量测序

高速动车组动力电缆对车厢内乘客的低频电磁暴露水平仿真及其健康评估

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高电压技术 2016年第8期42卷 2540-2548页

作者：田瑞逯迈兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室兰州730070

为了有效评估低频电磁环境下高速动车组(EMUs)车厢内电磁暴露的安全性,利用基于有限元的多物理场仿真软件COMSOL5.1,构建了动力电缆对动车车厢内乘客的电磁暴露模型,研究了处于车厢内不同位置乘客的头部磁感应强度、感应电场强度和感应... 详细信息

为了有效评估低频电磁环境下高速动车组(EMUs)车厢内电磁暴露的安全性,利用基于有限元的多物理场仿真软件COMSOL5.1,构建了动力电缆对动车车厢内乘客的电磁暴露模型,研究了处于车厢内不同位置乘客的头部磁感应强度、感应电场强度和感应电流密度的分布。研究结果表明:位于车窗处的B乘客的人体头部磁感应强度、感应电场强度、感应电流密度最大,最大值分别为13.701μT、208.85μV/m、125.366μA/m2;位于1组动力电缆上方的C乘客的人体头部磁感应强度、感应电场强度、感应电流密度最小,最小值分别为0.59μT、8.806μV/m、5.225μA/m2;位于2组动力电缆之间的A乘客的人体头部磁感应强度、感应电场强度、感应电流密度的值在B乘客和C乘客之间。所有计算结果均小于国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)制定的公众电磁暴露推荐值,这说明位于动车车厢底部的动力电缆对乘客的电磁暴露不会构成健康威胁。

关键词：高速动车组低频电磁暴露人体模型公众电磁暴露感应电流密度安全评估