درس بیوالکترومغناطیس

سلام! به سایت درس بیوالکترومغناطیس خوش آمدید.

دانشجویان این درس در این صفحه به منابع، تمرینات و اخبار فوری این درس دسترسی دارند.


اخبار:

فایل های پرده نمای جلسات اخیر روی سایت قرار گرفت

منابع مطالعاتی جدید روی سایت قرار گرفت.

فیلم مراحل رشد جنین روی سایت (همین صفحه بخش منابع مطالعه)  قرار گرفت. لطفا دوستان مشاهده نمایند.

دانشجویان محترم می توانند طرح درس را با مواعد نهاده شدن تمرینات و مواعد تحویل از اینجا دریافت نمایند. ** از این پس تمرینات مستقیما توسط تدریس یار اطلاع رسانی شده و در کورسز (یا سامانه مورد نظر ایشان) قرار می گیرد.

** مطالب مطالعه جدید روی سایت قرار گرفت.

تدریس یاری این درس به صورت مشترک بر عهده خانم مهندس شریفی (در امر حل تمرینات) و آقای مهندس شیرانی (در تحویل و تصحیح تمرینات) خواهد بود.دوستان لطفا تمرینات خود را (اعم از تمرینات روز و تمرینات فکر) برای آقای مهندس شیرانی ارسال نمایند:  shirani.bioelectromag2022(-at-)gmail.com


پروژه/سمینارهای درس بیوالکترومغناطیس:

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

پروژه‌های نوع اول: پروژه‌هایی که شامل یک جنبه مروری هستند، 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. لازم است در تدوین گزارش سایت 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)

دوستان می‌توانند به تناسب زمینه و علاقه خود یکی از موضوعات مشخص شده (به تدریج) در این صفحه را انتخاب نمایند یا برای تعیین موضوعات دیگر به اینجانب مراجعه نمایند.

  • شبیه سازی یک سناریوی تابشی امواج آنتن دکل مخابرات همراه بر بدن انسان به منظور بررسی نقض یا عدم نقض استاندارد.
  • مدلسازی نفوذ میدان در سلول های بافت قلبی
  • مدلسازی نفوذ میدان در سلول های بافت مغز استخوان
  • مدلسازی نفوذ میدان در سلول های نخاعی (با آکسون های کشیده و بلند)

قواعد تمرینات: هر تمرین جدید حدود دو هفته فرصت دارد. با آغاز مهلت، تمریناتی که در خلال هفته اول و تا پیش از صبح دوشنبه بعد تحویل داده شوند، از ۲۰٪ امتیاز اضافه بهره‌مند می‌شوند. تمریناتی که در هفته موعد تحویل تا روز تحویل (معمولاً دوشنبه) ارائه شوند، نمره عادی خواهند داشت. تمریناتی که تا روز حل توسط تدریس یار تحویل شوند با ۲۰٪ کسر امتیاز پذیرفته می‌شوند. پس از حل توسط تدريس يار، تمرینات پذیرفته نخواهند شد.

کتاب‌های مرجع درس: 

۱- مقدمه‌ای پایه‌ای بر بیوالکترومغناطیس، سی. دورنی. ترجمه بخشی از متن این کتاب از کتابفروشی جهاد دانشگاهی دانشگاه امیرکبیر (خیابان حافظ جنب درب اصلی) قابل تهیه است. متن لاتین روی سامانه courses قرار دارد. 

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


تمرینات:(به زودي)

تمرین فکر اول – موعد تحویل تا 16 اسفندماه 1400

تمرین فکر دوم – موعد تحویل‌: تا 23 اسفندماه 1400

** از این پس تمرینات مستقیما توسط تدریس یار اطلاع رسانی شده و در کورسز (یا سامانه مورد نطر ایشان) قرار می گیرد.


منابع:

دوستانی که فکر می کنند روی مباحث مربوط به مختصات کروی و استوانه ای نیاز به مرور سریعی دارند موارد زیر را مشاهده نمایند. البته این مباحث در جریان اصلی درس مورد نیاز نخواهد بود ولی از آن جا که در فصل حاضر مورد استفاده هستند مطالعه توصیه می شود:

مطالعه (۱): مختصات استوانه‌ای و کروی : مطالب مفیدی در سایت رشد وجود دارد .همچنین خلاصه‌ای از معرفی این دستگاه‌ها و المان‌گیری در این متن قابل مطالعه است. اگر می‌خواهید تصاویر جمع وجوری از المان‌ها داشته باشید این دوصفحه هم مفید است

مطالعه(۲): خلاصه درس فیزیک الکتریسیته برای محاسبه میدان الکتریکی از روی قاعده تراوش در این برگه قابل مطالعه است

توصیه مطالعه: دوستانی که بخواهند مطالعه وسیع‌تری در نظریه الکترومغناطیس داشته باشند می‌توانند کتاب مقدمه‌ای بر الکترودینامیک، ترجمه دکتر حسین فرمان را مطالعه نمایند.

مطالعه (۳): 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 قورباغه.)

فیلم حیات درون سلولی: فرایندهای حیاتی درون سلول

مطالعه(۴): خواص الکتریکی اندازه‌گیری شده برای آب و مدل ریاضی آن

مطالعه(۵): خواص الکتریکی محلول آب نمک با غلظت‌های مختلف

مطالعه(۶-الزامی): 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. و این هم مقاله جدیدتر که در آن این بار اندازه‌گیری خواص الکتریکی فرکانس پایین بافت‌ها گزارش شده است.

مطالعه (۷-الزامی): مدل‌های ریاضی برای بیان خواص بافت: بخش اول، بخش دوم، بخش سوم، بخش چهارم. * حتماً مدل Cole-Cole را مطالعه نمایید.

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 مي‌دهیم. 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.

مراحل رشد جنین در بارداری (aparat.com)

مطالعه (۸- مطالعه قویا توصیه می شود): 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 و با طرح سوال در کلاس، ابهامات روشن شوند.

مطالعه (۹): 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 (مانند بافت متراکم) 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 به روش تحلیلی (حل معادله لاپلاس) حساب شده است.

مطالعه (۱۰) الزامی: مرور مبانی قواعد ترکیب: فرمول‌های مختلف ترکیب در این‌جا به اختصار تشریح شده‌اند.

به عنوان مرجع افزوده و 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.

مطالعه (۱۱-قویا توصیه می‌شود) نمونه مدل‌سازی خواص الکتریکی بافت: در این متن بافت قرنیه با استفاده از قواعد ترکیب و غیر آن مدل‌‌سازی شده است.

فایل مدل شبیه‌سازی مدل ساده موش در میدان شبه الکترواستاتیک با نرم‌افزار شبیه‌سازی میدانی ( حل معادلات شبه ساکن الکترومغناطیس در مکان و زمان) را از اینجا دریافت نمایید. این مثال در محیط CST EM Studio حل شده است.

فایل مدل شبیه‌سازی نمونه با نرم‌افزار شبیه‌سازی میدانی (حل معادلات الکترومغناطیس در مکان و زمان). مدل کروی با خواص مغز در محدوده ۸۰۰ تا ۱۲۰۰ مگاهرتز را می‌توانید از اینجا دریافت نمایید. این مثال برای محیط CST Microwave Studio ایجاد شده است.

مطالعه (۱۲): 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.

مطالعه (۱۳-قویا توصیه می‌شود): 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 با فرکانس حدودی آن‌ها.

پرده نماهای مورد استفاده در تدریس:  BEM10 BEM11 BEM12 BEM13 BEM15 BEM16

نمودار محدودیت‌های پایه در استاندارد ICNIRP .

مطالعه (۱۴): توصیه نامه ۱۹۹۸ کمیته ICNIRP (مطالعه قویا توصیه می شود و در صورت کار در این زمینه الزامی است) برای حفاظت تشعشعی از ۱ هرتز تا ۳۰۰ گیگاهرتز. همچنین نسخه تجدید نظر شده برای فرکانس پایین (مطالعه کلی آن الزامی است) . فرکانس‌پایین از ۱ هرتز تا ۱۰۰ کیلوهرتز را شامل می شود. نشانی سایت این کمیته http://www.icnirp.org  می‌باشد که نسخ به روز را دارد.

فایل پرده‌نمای مبحث استاندارد.

مطالعه (۱۵): چند مقاله که استاندارد مورد استفاده را به زبان فارسی تشریح می‌کند.