درس بیوالکترومغناطیس نیمسال اول ۹۴-۹۵

سلام! به سایت درس بیوالکترومغناطیس خوش آمدید. دانشجویان این درس در این صفحه به منابع، تمرینات و اخبار این درس دسترسی دارند.

خبر: ان‌شاالله ارائه‌ها برای صبح چهارشنبه ۲۱ بهمن از ساعت ۸:۳۰ الی ۱۱:۳۰ و چنانچه نیاز به جلسه افزوده باشد برای سه شنبه ۲۷ بهمن ساعت ۱۵:۳۰ الی ۱۷:۳۰ برنامه ریزی خواهد شد.(در صورت اشکال لطفا تا پایان روز جمعه ۱۶ بهمن ایمیل بزنید.) دوستان بایستی حداکثر تا پایان سه شنبه هفته آتی گزارش‌های خود را به شرحی که در زیر می‌آید تنظیم و ارسال نمایند. نوع پروژه هر فرد در فهرست زیر کنار پروژه ذکر شده است.

پروژه‌های نوع اول: پروژه‌هایی که شامل یک جنبه مروری هستند، لازم است در تدوین گزارش از این شیوه استفاده نمایند: شیوه تنظیم گزارش برای سایت بین المللی افق بیوالکترومغناطیس.

پروژه‌های نوع دوم: پروژه‌هایی که جنبه محاسبه و نوآوری مستقیم در آن‌ها غالب است لازم است گزارشی در حدود سه صفحه شامل بخش‌های زیر ارسال نمایند. در جلسه ارائه در خصوص نحوه تنظیم گزارش یا نگارش مقاله نهایی راهنمایی خواهد شد.

  • سوال تحقیق چه بوده است؟
  • روش تحلیل یا جستجوی پاسخ چه بوده است؟
  • فرض‌های ما در محاسبه یا شبیه سازی چه بوده است؟
  • چه جواب‌هایی به دست آمده است؟ (تصاویر اولیه)

خبر: نمرات میان ترم و پایان ترم درس از صد نمره را در اینجا مشاهده نمایید.

نمرات تمرینات و تکالیف را نیز در اینجا مشاهده نمایید. لطفا اگر تمرینی را تحویل داده اید و در فهرست ما موجود نیست تا پایان هفته از طریق ایمیل اطلاع دهید.

نمرات هفته آینده نهایی خواهند شد.

♦ پروژه/سمینارهای درس بیوالکترومغناطیس:

 همه دوستان بایستی حداکثر تا پایان هفته اول آذر موضوع پروژه / سمینار خود را مشخص نمایند و کار خود را آغاز کنند. یک هفته قبل از امتحان پایان ترم موعد پایان پروژه‌ها و ارائه آن‌ها خواهد بود. همان‌طور که در کلاس گفته‌ام، اگر بخواهید کار خلاقانه شما در این حوزه جدید علمی می‌تواند کاملاً نو، بدیع وعرصه‌گشا باشد.

دوستان می‌توانند به تناسب زمینه و علاقه خود یکی از موضوعات زیر را انتخاب نمایند یا برای تعیین موضوعات دیگر به اینجانب مراجعه نمایند:

  • پروژه کوتاه: مدل‌سازی سیستمی فرایندهای سلولی از جمله بیماری مانند کانسر در حضور میدان‌های الکتریکی و بررسی رفتار پاسخ‌ها در زمان [خانم آرام] [مقالات قابل توصیه] نوع دوم یا اول به تشخیص محقق.

  • مطالعه : نوسانات کلسیم در سلول و تأثیر میدان‌ها بر شارش و غلظت آن در سلول- شامل مقالاتی که از دید سیستم بیولوژی به مطلب می‌نگرند. بروز آشوب هم در چنین ساختارهایی می‌تواند محتمل باشد [آقای جعفرتاش][مقالات قابل توصیه]نوع اول

  • پروژه کوتاه: مدل‌سازی بافت مغز استخوان و مقایسه با نتایج آزمایشگاهی.[آقای گودرزی] نوع دوم

  • پروژه/بررسی کوتاه:مدل‌سازی خطوط واقعی‌تر جریان ناشی از  یک پمپ تراغشایی [آقای میرخرازی]نوع دوم

  • مطالعه: مرور آخرین یافته ها در خصوص تبادلات فرکانس بالا (رادیویی و مایکرویو و …) بین سلول ها و تلاش برای نظریه پردازی در این حوزه. [ منتظر داوطلب]

  • پروژه: شبیه‌سازی رفتار زمانی تحجّب برای یک درشت مولکول کروی نوسانی، و میدان الکتریکی خارج از آن [خانم نیکزاد]نوع دوم

  • پروژه : مدل‌سازی تحریک عصبی الکترودی دربافت به همراه  پدیده‌های فیزیکی [آقای قادری]نوع اول

  • پروژه: مدل‌سازی و شبیه سازی نفوذ و توزیع میدان در اندام دست حاوی استخوان به منظور مطالعه عددی میدانی که سلول‌های ترمیم‌گر بافت استخوان تجربه می‌کنند (با استخراج تابعیت فرکانسی). [آقای علی‌زاده و آقای ضیغمی] [مقالات قابل توصیه]نوع دوم

  • پروژه/مطالعه: نقش میدان‌های الکتریکی به عنوان حامل پیام‌های رشد، تمایز و بازسازی در بافت‌های گیاهی و حیوانی [آقای نوروند]نوع اول

  • پروژه: مدل‌سازی جذب حرارت بافتی و سیگنال دریافتی در سناریوی انتقال توان بی‌سیم از یک سیم‌پیچ بیرونی به سیم‌پیچ مستقر در درون بدن. (برای تامین توان سامانه‌های قابل کاشت مانند شنوایی)[خانم قندی]نوع دوم

  • مطالعه/ پروژه: مسیرهای جریانی متناظر با احساس درد در مغز.[پیشنهادی آقای خداشناس- در دست تکمیل] نوع اول

  • پروژه: طراحی اولیه یک سامانه تمرکز میدان روی بدن به وسیله آرایه آنتنی و شبیه سازی آن [خانم سلیمانی] نوع دوم

  • پروژه: مدل سازی اثر میدان الکتریکی بر فرایند صرع بر اساس مدل اثر میدان الکتریکی بر رفتار کلسیم سلولی [خانم پناهی][مقالات قابل توصیه]نوع دوم

  • پروژه/مطالعه: آثار میدان مغناطیسی ساکن بر فرایندهای زیستی – به بیان دقیق: گیرندگی مغناطیسی در پرندگان و ناوبری آنان [آقای امیررجب] نوع اول

  • پروژه: مدل سازی اثر میدان الکتریکی بر میگرن بر اساس یکی از سازوکارهای اثر میدان الکتریکی بر اجزای دخیل در میگرن [پیشنهادی خانم بیانی-در دست تکمیل] نوع اول

  • پروژه: مرور ساختار پروب های مربوط به سنجش امپدانس بافت جهت تشخیص کانسر و طراحی یک نمونه بهینه اولیه [آقای عسکری] [مقالات قابل توصیه] نوع اول

هر یک از دوستان در کار خود مرور ادبیات خواهند داشت که مقالات آن را بایستی با استاد درس هماهنگ کنند. نتیجه این مرور ادبیات بایستی نشان دادن یک روند منطقی در رشد گام به گام علمی در حیطه موضوع کار باشد. در پایان هر یک از دانشجویان یک صفحه علمی را در بخش مرور مقالات (Litrature Review)  در وبسایت افق بیوالکترومغناطیس با نام خود تألیف می‌نمایند. همچنین در صورت تمایل جهت نوشتن مقاله بر اساس کارتان به شما کمک خواهد شد.

کتاب‌های مرجع درس:

۱- مقدمه‌ای پایه‌ای بر بیوالکترومغناطیس، سی. دورنی

2. Chapters from Handbook of Biological Effects of Electromagnetic Fields, Frank S. Barnes, Ben Greenebaum, CRC Press; 3rd edition 2006

3. Chapters from Bioelectromagnetism: Principles and Applications of Bioelectric and Biomagnetic Fields,Robert Plonsey, Jaakko Malmivuo, Oxford University Press, 1995. available online at: http://www.bem.fi/book/

تمرینات:

تمرین فکر اول – موعد تحویل: ۱۳۹۴/۷/۶

تمرین فکر دوم– موعد تحویل:۱۳۹۴/۷/۱۳

تمرین فکر سوم– موعد تحویل: ۱۳۹۴/۷/۲۰

تمرین فکر چهارم: موعد تحویل: ۱۳۹۴/۸/۵ به جز بخش کامپیوتری (مدل‌سازی بافت) که تا ۹۴/۸/۱۲ تحویل داده می‌شود.

تمرین فکر پنجم: موعد تحویل ۱۳۹۴/۸/۲۶. توصیه می‌شود دوستان حل این سوالات را در هفته اول مهلت انجام دهند.

تمرین فکر ششم: موعد تحویل: ۱۳۹۴/۹/۹ به جز بخش کامپیوتری که تا ۹/۲۳تحویل می‌گردد. مدل بدن انسان برای انجام این تمرین را اینجا دریافت نمایید. فراموش نکنید که بایستی در محیط MWS کار کنید و خواص الکتریکی مدل را باید خودتان برای فرکانس کار از نو تنظیم نمایید.برای این کار ابتدا بایستی فرض Dispersion را در مورد ماده خاموش کنید.اگر به اشکال برخوردید می‌توانید ایمیل بزنید.

تمرین فکر هفتم: موعد تحویل: دوشنبه ۳۰ /۹/ ۱۳۹۴

راهنمایی تمرین فکر ۶   راهنمایی تمرین فکر ۷ (اصلاح شده!)

منابع مطالعه:

خواص الکتریکی بافت‌ها، مقاله Gabriel-96: داده‌های این مقاله تقریباً به صورت عمومی برای تخمین خواص بافت‌های در فرکانس‌های مختلف مورد استفاده است. با این حال دقت نمایید که مولفین این مقاله نتوانسته‌اند اندازه‌گیری خوبی در فرکانس های کم انجام دهند و نتایج آن‌ها در این فرکانس‌ها صرفاً‌متکی بر برون‌یابی با مدل‌ریاضی است.

در خصوص خواص الکتریکی بافت‌های زیستی این منبع در چهار قسمت به مدل‌های ریاضی مربوطه اختصاص دارد. هدف در این مبحث یافتن عبارات ریاضی مناسبی است که با تنها چند پارامتر بتوانند داده‌های اندازه‌گیری را با کم‌ترین خطا در خود خلاصه کنند. ما در کلاس تنها مدل Debye را مورد بررسی قرار دادیم. اما مدل‌هایی با تفاوت‌های مختصر نسبت به این مدل مطرح شده‌اند که می‌توانند بر داده‌های آزمایشی بهتر  تطبیق داده شوند. البته در مواردی انتخاب این عبارات مبتنی بر ملاحظات فیزیکی است.

  • (مطالعه افزوده): مقاله‌ای در خصوص وجود و خواص آب بسته

  •  مدل‌سازی محاسباتی توزیع میدان در ساختار چندسلولی بر اساس روش مدارهای گسترده. لطفا مطالعه نمایید و فکر کنید. انتظار دارم چالش‌هایی در ذهن دوستان پدید آید که با طرح سوال در کلاس ابهامات روشن شوند.

  • (مطالعه افزوده):مقاله تحلیل اختلاف پتانسیل غشایی: در این مقاله بر خلاف درس ما که یک سلول را با حضور سلول‌های دیگر در اطرافش در نظر گرفتیم یک تک سلول کروی در فضای بی انتهایی از الکترولیت خارج سلولی فرض شده و با اعمال یک میدان الکتریکی در این محیط، پتانسیل القا شده در غشا حساب شده است.

  • مرور مبانی قواعد ترکیب: فرمول‌های مختلف ترکیب در این‌جا به اختصار تشریح شده‌اند. برای درک عمیق‌تر پایه نظری این روابط مطالعه این مقاله مروری را توصیه می‌کنیم.

  • کدهای Matlab  برای فرمول‌های ترکیب: در این مجموعه یک رابط گرافیکی هم هست. ولی چون ما علاقه‌مندیم مسائل را به صورت بنیادی فرابگیریم توصیه می‌کنم از m-file ها به صورت توابع Matlab استفاده کنید و برای مدل کردن مواد مستقیما کد بنویسید.

  • نمونه مدل‌سازی خواص الکتریکی بافت: در این متن بافت قرنیه با استفاده از قواعد ترکیب و غیر آن مدل‌‌سازی شده است.

  • دوزسنجی مدل انسان همگن در این اسلاید جمع‌بندی شده است.

  • فایل شبیه‌سازی نمونه با نرم‌افزار شبیه‌سازی میدانی (حل معادلات الکترومغناطیس در مکان و زمان) برای مثال مدل کروی سر با خواص مغز در محدوده ۸۰۰ تا ۱۲۰۰ مگاهرتز را می‌توانید از اینجا دریافت نمایید.

  • در خصوص مدار الکتریکی جوّی کره زمین که از طریق آن‌ها می‌توان پیدایش میدان الکتریکی جوی را بیشتر درک کرد، کتاب نسبتا قطوری هست که این متن بیست صفحه‌ای، منتخب آن است و تصویر شماتیک مداری جالبی هم در این مقاله از آن ترسیم شده است. علاقه‌مندان می‌توانند کتاب کامل را اینجا دریافت نمایند.برخی مطالعات درباره سازوکار نسبتاً اسرارآمیز برق‌دار شدن ابرهای رعدزا که مانند مولّد در مدار بزرگ جوی زمین عمل می کنند نیز در این مقاله بحث شده است.

  • یک فصل منتخب درباره میدان‌های محیطی از منابع طبیعی و ساخته دست بشر: جداول مربوط به میدان‌های نوعی ابزار خانگی و مشابه آن جالب توجه است. میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی تلویزیون‌های آنالوگ CRT هم مورد بحث واقع شده است. 

  • نمودار طیف فرکانسی میدان‌های ناشی از منابع ساخته دست بشر که در کلاس استفاده شد.

  • نمودار محدودیت‌های پایه در استاندارد ICNIRP که در کلاس استفاده شد.

  • توصیه نامه ۱۹۹۸ کمیته ICNIRP  برای حفاظت تشعشعی از ۱ هرتز تا ۳۰۰ گیگاهرتز. نسخه تجدید نظر شده محدودیت‌های فرکانس‌پایین از ۱ هرتز تا ۱۰۰ کیلوهرتز مربوط به سال ۲۰۱۰. نشانی سایت این کمیته http://www.icnirp.org  می‌باشد.

  • یک مقاله مروری در خصوص برخی از آثار میدان‌های الکترومغناطیسی

  • و بالاخره آغاز شد! میدان‌های درونزاد و بحث‌های شیرین آن. یک فصل منتخب از کتاب مرجع  که بخشی از مطالب کلاس را مورد بحث قرار داده است. کلیات بحث سازوکارهای تولید میدان‌های الکتریکی درونزاد امروز به دو سازوکار پرداخت: منابع جریانی و منابع باری. در خصوص اولی کتاب مرجع سوم درس یک ساختار نظری برای حساب و کتاب آن‌ها ایجاد کرده است که در جلسات بعدی به آن می‌پردازیم. در خصوص دومی که در فرکانس‌های بالاتر معقول به نظر می‌رسد این مقاله یک نمونه از گمانه‌زنی‌های نظری را نشان می‌دهد.

  • در خصوص نقش میدان‌های الکتریکی به عنوان حامل پیام برای سلول‌ها و رشد و بازسازی و تمایز بافت‌ها، این مقاله مروری جالب است (حاوی تصاویری از رشد مجدد پای قطع شده یک غورباقه.)

  • درباره این که چرا میدان های الکتریکی فرکانس پایین را نمی توان با توزیع بار ساکن یا کند تغییر در بافت ایجاد نمود دیدن این تمرین مناسب است.