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 مباحث استاندارد بارگزاری شد+ تمرین ۶ اصلاح شد (اشتباها تمرین ۵ تکرار شده بود).

فایل پرده نمای جلسه حضوری-مجازی دوشنبه ۱۴ ام فروردین ماه اینجاست.

دوستان گرامی می توانند طرح درس جدید اصلاح شده ۱۴۰۲ را از اینجا دریافت نمایند. این طرح حاوی تاریخ دسترسی به تمرینات و نیز مواعد آزمونک های درس (جایگزین میان ترم) می باشد.

*با سلام و دعای سلامت،تمرین ۳ بارگزاری شد.

*محتوای جدید بارگزاری گردید.

جلسه جبرانی درس بیوالکترومغناطیس در روز شنبه ۲۰ اسفندماه ساعت ۱۶ تا ۱۸ خواهد بود.

♦ 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)

برخی موضوعات پیشنهادی: (مبانی برخی از این موضوعات را می توان در کتب درسی بارگزاری شده یافت)

• روش های اندازه گیری میدان های الکترومغناطیسی و جدیدترین شیوه ها
• روش های کاهش میدان های الکترومغناطیسی در مکان های حساس (مثل خانه) (جناب آقای محمد مهدی نامجو)
  
• مطالعات همه گیرشناختی آثار امواج الکترومغناطیس
• سایر استانداردهای ایمنی تشعشعی (IEEE)
• ویژگی های خاص افزوده در استانداردهای حفاظت تشعشعی در کشورهای مختلف (بررسی جامع)
• .تحلیل ریسک در تابش های الکترومغناطیسی
• هایپرترمیا برای درمان سرطان (سرکار خانم طیبه معلمی + سرکار خانم نفیسه ناصری)
  
• فروکاست حرارتی/مایکروویو(Ablation)
• معادله bioheat و طراحی حرارت درمانی (سرکار خانم سمیه مهموئی)
  
• تاثیر امواج (تشعشع) الکترومغناطیس بر روی عملکرد شناختی به ویژه حافظه و یادگیری(سرکار خانم زهرا دیانی)
  

♦ 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:

تمرین تفکر ۱:‌ ۵ سوال به انتخاب شما از ۹ سوال این فایل. موعد تحویل: طبق طرح درس. دقت نمایید که حل سایر سوالات را نیز در وقت مقتضی خود دنبال کنید چرا که مفاهیم آن هادرامتحانات و آزمونک ها بسیار مهم هستند!

تمرین تفکر ۲: ۵ سوال به انتخاب شما از ۹ سوال این فایل. موعد تحویل: طبق طرح درس.دقت نمایید که حل سایر سوالات را نیز در وقت مقتضی خود دنبال کنید چرا که مفاهیم آن هادرامتحانات و آزمونک ها بسیار مهم هستند!

تمرین تفکر ۳: ۵ سوال به انتخاب شما از ۹ سوال اول + سوال دهم  که الزامی است. این فایل را مشاهده نمایید.

تمرین تفکر ۴: سوالات ۱، ۲ (الف و ب از راست به چپ) و ۴  از این فایل.

تمرین تفکر ۵: سایر سوالات فایل ارائه شده در تمرین تفکر ۴ (بخش شبه ساکن مغناطیسی) به همراه این فایل (اصلاح شده)

تمرین فکر افزوده (بدون لزوم تحویل) : ناوبری پرندگان

تمرین فکر افزوده (بدون لزوم تحویل): بهره غشای مدل سلول کروی.

تمرین فکر ششم:  بخش نظری +بخش کامپیوتری‌در این فایل . توصیه: بخش کامپیوتری را از همین هفته شروع نمایید! مدل بدن انسان برای انجام این تمرین را اینجا دریافت نمایید. فایل sat برای ورود مستقیم هندسه این مدل بدن به هر نسخه ای cst را هم از اینجا دریافت نمایید. این مدل را یکی از دانشجویان از روی ابعاد فیزیکی خودش ساخته است. 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 پنجره تنظیمات ماده خاموش کنید. اگر با این مدل (به دلیل مشکلات نسخ مختلف CST) مشکلی داشتید می‌توانید مدل دیگری را از اینجانب دریافت نمایید

تمرین فکر هفتم: مربوط به مبحث آثارمیدان های الکترومغناطیسی. -سوال اول امتیازی و وابسته به مطالعه منبع مطالعه (۱۸) است.

♦ 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.

فیلم: 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.

برای دسترسی به ویدیوهای آموزش نرم افزار CST به این فایل مراجعه نمایید.

پرده نمای مباحث ارائه شده تا کنون:‌  BEM9 BEM10 BEM11

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.

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 توصیه نامه های icnirp را دارد.

فایل‌های پرده نمای مباحث اخیر: BEM13 BEM15 BEM16

فایل پرده‌نمای مبحث استاندارد + BEM17_1

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

مطالعه (۱۶):‌آثار ریز حرارتی و فرمولبندی ریاضی استاندارد ریزحرارتی بر مبنای آن اینجاست.

استاندارد ملی ما در حال حاضر نسخه ۸۵۶۷ سازمان ملی استاندارد ایران است. این استاندارد و اصلاحیه آن را در اینجا دریافت نمایید:‌ 8567 و 8567a-96

از نظر محتوا این نسخه تقریبا مشابه توصیه نامه ICNIRP-1998 به همراه اصلاحیه میدان های فرکانس پایین در 2010‌ ICNIRPLFgdl  می باشد. آخرین نسخه استاندارد ICNIRP نسخه ۲۰۲۰ می باشد که در اینجا قابل دریافت است:‌ICNIRPrfgdl2020.  در این نسخه ۲۰۲۰ تفاوت هایی نسبت به نسخه ۱۹۹۸ هست که در اینجا به اختصار تشریح شده است.