基于手机APP的自由活动大鼠电磁暴露剂量的精确控制技术研究

Electromagnetic technologies are widely applied into many fields of our living, such as mobile phone communication. Many domestic and international scholars have made lots of researches about the bio-effects of electromagnetic field (EMF). However, there is no unified conclusion until now. One of main reasons is how to precisely control exposure dose, especially during the studying of bio-effects of free-moved living animal exposed by long term and low electromagnetic fields. This program will do some research on precisely control the exposure dose. Based on study of the free-moved rat’s behavior, the 3D digital models of rats with different weight will be built and the doses of free-moved rats exposed by 0.8-10GHz EMF can be got, which are confirmed by experiment. Furthermore, the influences of the distribution of electromagnetic field in irradiation chamber will also be simulated, in order to precisely control the distribution of space EMF. The intelligent software for controlling the EMF radiating system and the APP for mobile phone will be designed in order to real-time operate the system. This study will provide precise control technology for the study on In Vivo bio-effect of long-term EMF exposure, and promote further development of environment EMF health.

环境电磁健康日益受到关注，其在学术界的研究虽历半个世纪之久，但仍存在诸多争议。暴露剂量的精确控制是造成研究结果不统一的主要原因之一。特别是在模拟长时间、低剂量的环境电磁暴露实验中，动物需要在饲养环境中自由活动，有很多不确定因素，使得剂量控制尤为困难。课题将针对这一问题，研究智能的自由活动大鼠暴露剂量控制技术。本研究在统计分析大鼠活动规律的基础上，用不同体重的鼠模型模拟计算0.8-10GHz内的电磁暴露剂量，并与实验比对，得到自由活动大鼠的电磁暴露剂量；研究电磁暴露系统的中各部件的结构对空间电磁场分布的影响，优化设计，实现空间电磁场的精确可控；将实验暴露系统的控制与手机 APP 结合，实现辐照系统的远距离智能化操控。这项研究将为活体长时电磁暴露相关研究提供准确的剂量控制技术，促进环境电磁健康研究的深入发展。

电磁波技术应用于手机通讯、互联网、物联网等高新技术产业，由此而产生的生物效应及其电磁防护措施引起了人们的广泛关注。国内外研究学者以及开展了诸多研究，目前还没有一致结论，这可能时由于电磁暴露的表征量不统一且难以精确控制电磁暴露剂量造成的。其原因之一是辐照系统不统一，特别是有关能进行长期自由暴露装置的研究相对较少，且辐照剂量难以精确控制。本课题组从活体动物长时间电磁暴露系统的相关基础研究入手，建立了一系列不同体重的大鼠模型，运用视频分析和图像识别跟踪技术准确分析了大鼠不同姿势的时间分布几率，获得了自由活动大鼠精确电磁暴露剂量。通过视频分析等方法研究了两只自由大鼠的相对位置信息，获得了另一只大鼠存在对自由大鼠电磁暴露剂量的影响，还分析了大鼠模型变化、介电参数等对大鼠电磁暴露剂量的影响。在此基础上，获得了不同频率的电磁辐照下不同体重大鼠的电磁暴露剂量及不确定度。基于该数据库，建立了一整套手机远程操控的自由活动大鼠电磁暴露剂量精确控制辐照系统与技术方案，在此方案下，进行了为期1个月的长期电磁辐照大鼠实验，验证相关参数且对整套装置稳定性进行了测试，获取了长期电磁辐照条件对大鼠认知能力与生殖功能的影响。课题组实现了远距离、长时间、智能化精确控制自由活动大鼠电磁辐照剂量及其相关技术，为开展长时间电磁生物效应及其量效关系研究提供较好的设备和技术保障。