磁生物效应
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电磁生物效应及安全防护标准
电磁生物效应及安全防护标准
常 媛媛Βιβλιοθήκη （ 北京交通大学电 磁兼容实验室 １ ０ ） ０４ ０４ （ｉ ｅ ＠ｏ ．ｍ ｇｕ ｅ ｔ ｃ ） ｙｅ ｍｏ
１
１．
启ｒ ｒ
口Ｊ Ｆ 刁
电 场和电 磁波是宇宙中 磁 普遍存在的 物质之一，随 信息技术的 着 快速发展和电 气化的 普及， 如今电 磁波己 通讯、 在 遥感、 控测、军事应用、 床医 空间 临 学及日 常生活 等诸多方面得到广泛的 应用。 这 可以 么说，电 磁场和电 磁波在我Ａ的 门 环境周围 无处不 虽然它无色无味、 在， 看不见摸不着， 但是却和刻门 每 天的 生活息息 相关。 实验表明，电 场对生物体会产生作用，电 磁 磁环境的 改变， 对生物特别是 对人体会 产生生物组 织效 应，因 此人体这 个局部的电 磁兼容系统， 正面临 磁环 挑战。 着电 境的 那么什么是电 物效应呢？ 磁生 它是 电 磁场或电 波作 磁 用于生物体后所引发的 各种生 物学效 总称。目 应的 前人呀己 门 经在电 磁环境对人 体的影 响这个领域投 大 精力并 入了 量的 做了 很多的 和研究， 如电 试验 比 磁场、 波对人体内 分泌系 消 统、 化系统、 生殖系 神经系统、 统、 心血管系统及免疫系统的 效应，电 磁波对 昼夜规律的 影响、电 磁场与细胞周期、 细胞凋亡的关 及静电 系， 场与人体静电 效应等等， 研究结果 这些 对于指导 我们在这个 领域做更深一步的
低颜感应区
无线电 辐射区
光学区
电离区
高压线、家电 等
微波设备、无线基站、 雷达、电台、 手机等
紫外线、可见 ｘ对线等
光、 红外等
图 电 一 磁频谱分区
２９ ３
电 磁波的 离区： 当电 波长小 １ ｎ 于 ０ ｍ时，电 ０ 磁波处在电 磁辐射的电 离区。 离区， 在电 有机分子 遭到 破坏， 发生电 现象， 离 生物体 遭到破坏性的 损伤。 伽马 例如 射线、 Ｘ射线 频率都 等， 属于电 离区的范围 ， 它们能 较大的ｆ ， 运载 ｍ 具有离子化的 效应， 应用于医学临 伽马刀 个频段电 床的 是这 磁波的 有益的 用。 应 光学区： 磁波的 当电 波长大于１３ ０ｎ ｍ时， 不管电 磁波强 度有多么大 都不会使生物分子电 所以 离， 波 长大于１３ ０ｎ ｍ的电 磁波称为非电 离辐射波。 磁波的 当电 波长处在 ｌ ｎ ０ ｍ到ｌ ｍ时， 磁波表现为 波， ０ ｍ 电 光 可以 分成紫 外线 （ ０４０ 、 １ －０ｎ 可见光 （ ０７０ｍ 、 ０ ｍ） ４ －８ｎ ） 红外线 （ ０ －ｍ ） ０ ７ ｎ ｌ ｍ 波段。 ８ｍ 在光学区， 于 由 电 磁波得投 入深度很小， 光波甚至不能穿 透皮肤， 其主要的 物效应是 生 烧伤眼睛 和灼伤皮肤。 辐射区：当电 磁波频率为３０Ｈ－ ｚ ０Ｇ ｚ１ 时，电 对生物体的 用主要是以 Ｍ Ｈ 磁波 作 辐射的 方式进行的， 称为电 射区。 磁辐 特别是频率 ０Ｇ ｚ１ Ｍ ｚ 磁波 为３ Ｈ－ Ｈ 的电 称为微波辐 这个 ０ ０ ０ 射， 频段也是电 磁辐射生 物 效应 研究的 重点， 门 常 刻 日 接触最频繁最紧密的电 子设备 大都集中 在这一频段， 包括电 电 手 视、 话、 机、 移动通信设 备等。 在这一频段，电 辐射的生物效应最强， 期的 物学效应 磁 其短 生 主要是热效应，电 波 磁 将在人体组织内 起电 场分布和感 流， 引 磁 应电 人体组织内的 分子和离子因 此发生 振荡和趋向 运动， 于 由 人体组织有 介质损 该能 耗， 量被人体吸收并转变为 热能使生 温升高。 物体 而此频 段的电 磁波辐 射长期的 生物学 效应和非热 效应是正在研究的 课题。 辐射区的电 波对于生物体的 磁 作用可以 分成４ 个典型区 间。 第一区 为频率 低于３Ｈ ｚ ０ Ｈ 的区间， 称为准静态区。 在准静态区， 对平面波的 人体 吸收Ｓ Ｒ值的 Ａ 增长正 比于频率的平方，比吸收率 Ｓ Ｒ 必须对于电场和磁场分别定义和规定。第二区为频率处于 Ａ ３Ｍ ｚ３０ Ｈ 的区间， ０ Ｈ－０Ｍ ｚ 称为共振区。 在这个频率范围内， 人体相当 立在大地上 偶极子天线， 约 于 的 大 与７－０ Ｈ 电 波作用发当 皆 此时人体吸收的电 ０８Ｍ ｚ 磁 振， 磁波最多，比 收率Ｓ Ｒ的 吸 Ａ 值达到 最大。 后， 此 随 着频率的 人体对电 变化 磁波的吸收 渐下降。 述两 域中 磁波可以 过皮 逐 在上 个区 的电 穿 肤和肌肉 深入到 内 脏发热，由 脏热感 于内 觉迟钝加之内 脏散热困 就使电 难， 磁辐射的 物效应最为 生 危险。 第三个为 频率 处于３０Ｉｚ２ Ｈ 的区间， ０Ｎ －Ｇ ｚ Ｈ 称为局部 共振区。 可能 该区 发生局部电 振， 磁共 有些部位对电 磁波能 量的 吸收 增加， 可能 但人体总的 吸收电 磁波的比 吸收率Ｓ Ｒ 着频率增高成反比 Ａ 值随 规律下降。 尽管如此， 由 于电 磁辐射可能汇聚在一个很小的区域， 人体局部器官对电 磁波能量的 吸收可能 会很大。 第四区为 频率 高于２Ｈ 的区间， Ｇｚ 称为准光学区。 该区人体对平面波的 吸收Ｓ Ｒ Ａ 值接近于常 数值。 这个区域中 可 在 ， 以 把人体 肌肉 脂肪组织、 、 骨骼、 神经等简化为 平面模型。 在此区 ，电 域内 磁波的 透入深度大大 减小。 在 ２ ５ Ｈ 时， ．Ｇ ｚ 透入深 ４ 度大约只 有几厘米，当 频率达到 １ Ｈ 时， 入深度大约小于 ｌ 。 ０ ｚ 透 Ｇ ｃ 但是， ｍ 该 频段对于大脑、眼睛和攀丸等部位仍十分危险。 低频区： 几乎直流到大约３ｋｚ 磁波对生物体的 用主要以 由 ０Ｈ 的电 作 感应或 传导的方式 进行的， 称为 低频电 磁场区。 在此区域中， 甚低频段 （ 几赫兹到 约为 几十赫兹） 磁 对生物体的辐射作 电 波 用也很强 烈， 也是电 磁辐射生 物效应 研究的 重点区间。 近年来， 极低频电 磁场生 效应的 物学 研究日 起人们的 注。 益引 关 一些流行病学研究结果 表明， 暴露于 极低频电 磁场可使儿 血病的 病率增加， 童白 发 然而， 另一方面， 极 低频电 磁场又广 泛应用于临 疗， 床治 例如骨折的 合， 愈 软骨组织损伤修 复等。 在这一频段， 人们关 研 注 究较多的是电 力工频， 线、电 输电 线和电 器设备在工作过程中 会产生 频电磁场 （Ｍ ） 在我们身 工 Ｅ Ｆ， 边 还有很多 其他的电 产生工频电 器会 磁场 （Ｍ ） 如电 Ｅ Ｆ， 视机、电 吹风、电 冰箱、 算 ｌ Ｅ Ｆ 频率 计 中 等。 Ｍ 的 一般为５ 或６Ｈ ， 着很小的能 不具有离子化的 ０ ０ｚ运载 量， 效应， 没有热效 最初关于工频电 应。 磁场（Ｍ ） ＥＦ 对人体健康的 没有给出 研究 直接的结论， 科学界对于 工频电 磁场 （Ｍ ） Ｅ Ｆ 对人体健康是否有影响这 个问 题进行了 长期和大量的 研究。 客观地说研究结果是不完全一致的， 或者说，是不确定的。
常 媛媛Βιβλιοθήκη （ 北京交通大学电 磁兼容实验室 １ ０ ） ０４ ０４ （ｉ ｅ ＠ｏ ．ｍ ｇｕ ｅ ｔ ｃ ） ｙｅ ｍｏ
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电 场和电 磁波是宇宙中 磁 普遍存在的 物质之一，随 信息技术的 着 快速发展和电 气化的 普及， 如今电 磁波己 通讯、 在 遥感、 控测、军事应用、 床医 空间 临 学及日 常生活 等诸多方面得到广泛的 应用。 这 可以 么说，电 磁场和电 磁波在我Ａ的 门 环境周围 无处不 虽然它无色无味、 在， 看不见摸不着， 但是却和刻门 每 天的 生活息息 相关。 实验表明，电 场对生物体会产生作用，电 磁 磁环境的 改变， 对生物特别是 对人体会 产生生物组 织效 应，因 此人体这 个局部的电 磁兼容系统， 正面临 磁环 挑战。 着电 境的 那么什么是电 物效应呢？ 磁生 它是 电 磁场或电 波作 磁 用于生物体后所引发的 各种生 物学效 总称。目 应的 前人呀己 门 经在电 磁环境对人 体的影 响这个领域投 大 精力并 入了 量的 做了 很多的 和研究， 如电 试验 比 磁场、 波对人体内 分泌系 消 统、 化系统、 生殖系 神经系统、 统、 心血管系统及免疫系统的 效应，电 磁波对 昼夜规律的 影响、电 磁场与细胞周期、 细胞凋亡的关 及静电 系， 场与人体静电 效应等等， 研究结果 这些 对于指导 我们在这个 领域做更深一步的
低颜感应区
无线电 辐射区
光学区
电离区
高压线、家电 等
微波设备、无线基站、 雷达、电台、 手机等
紫外线、可见 ｘ对线等
光、 红外等
图 电 一 磁频谱分区
２９ ３
电 磁波的 离区： 当电 波长小 １ ｎ 于 ０ ｍ时，电 ０ 磁波处在电 磁辐射的电 离区。 离区， 在电 有机分子 遭到 破坏， 发生电 现象， 离 生物体 遭到破坏性的 损伤。 伽马 例如 射线、 Ｘ射线 频率都 等， 属于电 离区的范围 ， 它们能 较大的ｆ ， 运载 ｍ 具有离子化的 效应， 应用于医学临 伽马刀 个频段电 床的 是这 磁波的 有益的 用。 应 光学区： 磁波的 当电 波长大于１３ ０ｎ ｍ时， 不管电 磁波强 度有多么大 都不会使生物分子电 所以 离， 波 长大于１３ ０ｎ ｍ的电 磁波称为非电 离辐射波。 磁波的 当电 波长处在 ｌ ｎ ０ ｍ到ｌ ｍ时， 磁波表现为 波， ０ ｍ 电 光 可以 分成紫 外线 （ ０４０ 、 １ －０ｎ 可见光 （ ０７０ｍ 、 ０ ｍ） ４ －８ｎ ） 红外线 （ ０ －ｍ ） ０ ７ ｎ ｌ ｍ 波段。 ８ｍ 在光学区， 于 由 电 磁波得投 入深度很小， 光波甚至不能穿 透皮肤， 其主要的 物效应是 生 烧伤眼睛 和灼伤皮肤。 辐射区：当电 磁波频率为３０Ｈ－ ｚ ０Ｇ ｚ１ 时，电 对生物体的 用主要是以 Ｍ Ｈ 磁波 作 辐射的 方式进行的， 称为电 射区。 磁辐 特别是频率 ０Ｇ ｚ１ Ｍ ｚ 磁波 为３ Ｈ－ Ｈ 的电 称为微波辐 这个 ０ ０ ０ 射， 频段也是电 磁辐射生 物 效应 研究的 重点， 门 常 刻 日 接触最频繁最紧密的电 子设备 大都集中 在这一频段， 包括电 电 手 视、 话、 机、 移动通信设 备等。 在这一频段，电 辐射的生物效应最强， 期的 物学效应 磁 其短 生 主要是热效应，电 波 磁 将在人体组织内 起电 场分布和感 流， 引 磁 应电 人体组织内的 分子和离子因 此发生 振荡和趋向 运动， 于 由 人体组织有 介质损 该能 耗， 量被人体吸收并转变为 热能使生 温升高。 物体 而此频 段的电 磁波辐 射长期的 生物学 效应和非热 效应是正在研究的 课题。 辐射区的电 波对于生物体的 磁 作用可以 分成４ 个典型区 间。 第一区 为频率 低于３Ｈ ｚ ０ Ｈ 的区间， 称为准静态区。 在准静态区， 对平面波的 人体 吸收Ｓ Ｒ值的 Ａ 增长正 比于频率的平方，比吸收率 Ｓ Ｒ 必须对于电场和磁场分别定义和规定。第二区为频率处于 Ａ ３Ｍ ｚ３０ Ｈ 的区间， ０ Ｈ－０Ｍ ｚ 称为共振区。 在这个频率范围内， 人体相当 立在大地上 偶极子天线， 约 于 的 大 与７－０ Ｈ 电 波作用发当 皆 此时人体吸收的电 ０８Ｍ ｚ 磁 振， 磁波最多，比 收率Ｓ Ｒ的 吸 Ａ 值达到 最大。 后， 此 随 着频率的 人体对电 变化 磁波的吸收 渐下降。 述两 域中 磁波可以 过皮 逐 在上 个区 的电 穿 肤和肌肉 深入到 内 脏发热，由 脏热感 于内 觉迟钝加之内 脏散热困 就使电 难， 磁辐射的 物效应最为 生 危险。 第三个为 频率 处于３０Ｉｚ２ Ｈ 的区间， ０Ｎ －Ｇ ｚ Ｈ 称为局部 共振区。 可能 该区 发生局部电 振， 磁共 有些部位对电 磁波能 量的 吸收 增加， 可能 但人体总的 吸收电 磁波的比 吸收率Ｓ Ｒ 着频率增高成反比 Ａ 值随 规律下降。 尽管如此， 由 于电 磁辐射可能汇聚在一个很小的区域， 人体局部器官对电 磁波能量的 吸收可能 会很大。 第四区为 频率 高于２Ｈ 的区间， Ｇｚ 称为准光学区。 该区人体对平面波的 吸收Ｓ Ｒ Ａ 值接近于常 数值。 这个区域中 可 在 ， 以 把人体 肌肉 脂肪组织、 、 骨骼、 神经等简化为 平面模型。 在此区 ，电 域内 磁波的 透入深度大大 减小。 在 ２ ５ Ｈ 时， ．Ｇ ｚ 透入深 ４ 度大约只 有几厘米，当 频率达到 １ Ｈ 时， 入深度大约小于 ｌ 。 ０ ｚ 透 Ｇ ｃ 但是， ｍ 该 频段对于大脑、眼睛和攀丸等部位仍十分危险。 低频区： 几乎直流到大约３ｋｚ 磁波对生物体的 用主要以 由 ０Ｈ 的电 作 感应或 传导的方式 进行的， 称为 低频电 磁场区。 在此区域中， 甚低频段 （ 几赫兹到 约为 几十赫兹） 磁 对生物体的辐射作 电 波 用也很强 烈， 也是电 磁辐射生 物效应 研究的 重点区间。 近年来， 极低频电 磁场生 效应的 物学 研究日 起人们的 注。 益引 关 一些流行病学研究结果 表明， 暴露于 极低频电 磁场可使儿 血病的 病率增加， 童白 发 然而， 另一方面， 极 低频电 磁场又广 泛应用于临 疗， 床治 例如骨折的 合， 愈 软骨组织损伤修 复等。 在这一频段， 人们关 研 注 究较多的是电 力工频， 线、电 输电 线和电 器设备在工作过程中 会产生 频电磁场 （Ｍ ） 在我们身 工 Ｅ Ｆ， 边 还有很多 其他的电 产生工频电 器会 磁场 （Ｍ ） 如电 Ｅ Ｆ， 视机、电 吹风、电 冰箱、 算 ｌ Ｅ Ｆ 频率 计 中 等。 Ｍ 的 一般为５ 或６Ｈ ， 着很小的能 不具有离子化的 ０ ０ｚ运载 量， 效应， 没有热效 最初关于工频电 应。 磁场（Ｍ ） ＥＦ 对人体健康的 没有给出 研究 直接的结论， 科学界对于 工频电 磁场 （Ｍ ） Ｅ Ｆ 对人体健康是否有影响这 个问 题进行了 长期和大量的 研究。 客观地说研究结果是不完全一致的， 或者说，是不确定的。
磁生物效应
一、磁场、磁疗的作用地球是一个磁场，人类无时无刻不受地球磁场的作用与影响，地球磁场同空气、水、阳光一样是人类赖以生存不可缺少的主要素之一。
人在磁场作用下，相应形成了人体自身的磁场，据测定人体的心、肺、大脑、肌肉和神经等都有不同程度的微磁场。
应用磁场作用于人体治疗疾病的方法叫磁疗法。
主要方式是将磁体作用于人体穴位以调整经络穴位。
我国古代就有应用天然磁石治病、防病的记载，例如《神农本草经》就记载" 磁石主治固痹、风湿、肢节肿痛"，明代著名医学家李时珍在他所著的《本草纲目》中也将磁石列为外用药物之一,并记载磁疗"散风寒、强骨气、通关节和消肿痛"的功能。
在1961 年召开的第一次国际磁生物学上产生了生物磁医学这门边缘科学现代科学研究证明：由于地球自身运动的变动，包括两极缩短、赤道拉长、板块漂移、冰山融化、海平面增高等因素，使地球的磁场强度逐渐衰减，称之为" 自然衰减"。
另外，随着现代科学技术的蓬勃发展，钢筋混凝土建筑剧增，高压电网纵横交错，现代化电器的增加，汽车、电车交通工具增多，人为的对地磁场、磁力线的穿透力造成干扰破坏，称之为" 自为干扰"因此造成了人体的平衡被破坏。
据分析，因这种自身平衡被破坏而引起的各种疾病困扰着大约80%的现代人。
大地磁场环境是现代人类健康的要素，当今人类根据生命科学原理采用高科技手段将磁场作用于保健用品中，从而在防病健身，改善人体发育等方面，取得了令人满意的效果，磁场作用于人体后，会引起哪些生物效应呢？（1）、促进细胞新陈代谢，活化细胞，从而加速细胞内废物和有害物质排泄，平衡内分泌失调。
（2）、加速血液循环，改善微循环状态。
（3）、促使炎症消退，消除炎症肿胀和疼痛。
（4）、增强和改善人体免疫功能，提高人体对疾病的抵抗能力。
（5）、消除疲劳、促进体力恢复。
（6）、镇静作用，消除失眠和精神紧张。
二、磁场的作用与机理1 、磁场虽然看不见，摸不着，但它是一种物理能量，物理治疗因素，作用到人体后，在体内引起一系列生物学反应，举个例子说：磁场作用到人体后，可以使血管扩张，血流加快，改善血液循环，可以把组织细胞需要的营养物质、氧送到全身各处的组织细胞，又可以把组织细胞的代谢废物带走，改善睡眠系统，加深睡眠延长夜间骨骼生长时间，从而达到增高的目的。
电磁场的生物效应
电磁场的生物效应对于磁场，物理学用磁场强度H和磁感应强度B来描述，物理学一开始用磁场强度H 来描述磁场，后来才发现了和电场强度相对应的磁感应强度B。
严格地说，H和B不是同一术语，H是磁场，B是磁通密度（详细的分析可以参见《电动力学》），B是H所感应的磁场，所以B又叫磁感应强度。
二者的关系为：B = u H其中u是导磁率。
磁场可以产生于变化的电场（如电流就是变化的电场），也可以产生于永磁铁，地球就是一个巨大的磁铁，所以在地球表面的生物都会受到地磁场的作用，另外，人们还利用电、磁相互作用的原理制作了一些用来研究生物在各种不同强度下各种反映的仪器。
对作用和效应有影响的磁场参数有类型、磁强、均匀性、方向、作用时间等几个方面；就机体方面，对作用和效应有影响的机体因子有磁性、组成、种类、敏感性、部位和血流速度等几个方面。
生物效应：磁场从开始作用到看见机体的生物效应，一般有一段延迟时间。
其主要原因可能是产生效应的磁场必须同时同方向地作用一段时间（叫物理作用时间），机体才发生明显的生物效应，累积的物理量中的大多数，可看作是产生生物效应的阈前量，并且是可逆的。
所谓可逆是指磁场方向和坐标（器官、细胞、分子）方向发生变化时，其发生生物效应的可能性也变，甚至变得反相，因此应设法使磁场方向和机体方向的夹角不变，这样累积的物理量就可能达到阈值，产生可见的生物效应。
下面分别讨论地磁的生物效应以及磁效应在生物学中的一些具体的应用：（一）、地磁的生物效应很多的星体周围都具有磁场，地球也有，我们称之为地磁场。
地球近似一均匀磁化球，但有区变和日变，区变指因为区域的不同而不同，有的磁强差别很大。
每天变化约0.0001——0.0004G/day。
磁南（S）极在地球北极附近，磁北极在地球南极附近，平均的磁强为0.5G。
法国细菌学家巴斯德（Pasteur）1862年发现，地磁场能促进所有植物的生长，在S极下，青土豆比附近的成熟快些。
人体也同样是个磁体，也有两极。
生物磁学的效应及运用
《生物磁学的效应及运用》xx年xx月xx日CATALOGUE目录•生物磁学概述•生物磁学的效应•生物磁学的应用•生物磁学的前沿与挑战•结论与展望01生物磁学概述1生物磁学的定义与特性23生物磁学是一门研究生物在磁场中行为、生理和生化的学科，它探讨了生物体系与磁场之间的相互作用。
生物磁学具有多学科交叉的特性，它涉及到物理学、生物学、医学、化学等多个领域。
生物磁学研究包括生物磁场、生物磁性物质、生物磁效应等方向。
03生物磁学为生物学、医学、化学等学科提供了新的研究方法和思路。
生物磁学的重要性01生物磁学在医学上有重要应用，如核磁共振成像等。
02生物磁学对于了解生物体内的生理过程以及磁场对生物体的影响有重要作用。
生物磁学的发展历程01生物磁学的发展经历了多个阶段，从19世纪末期开始，研究者开始研究磁场对生物体的影响，并逐渐发展出生物磁学这一学科。
0220世纪中期以来，随着科技的不断进步，生物磁学得到了广泛的应用和发展，其在医学、生物学、化学等领域的应用越来越广泛。
03近年来，随着纳米技术和生物技术的不断发展，生物磁学在药物输送、基因治疗、靶向治疗等领域展现出了广阔的应用前景。
02生物磁学的效应1磁场对细胞的影响23研究表明适当强度的磁场可以促进细胞的生长和增殖，如骨髓间充质干细胞和神经元细胞等。
磁场对细胞的生长和增殖磁场可能对细胞器如线粒体、溶酶体和内质网等的功能产生影响，改变细胞代谢和信号转导过程。
磁场对细胞器的功能研究发现磁场对细胞骨架的组成和分布有影响，可能改变细胞的形态、大小和运动等生物学特性。
磁场对细胞骨架的影响一些研究显示磁场可以调节多种基因的转录水平，影响相关信号通路的传导，进而影响细胞的功能。
磁场对转录的影响研究证实磁场可以影响mRNA的翻译效率和蛋白质的合成过程，导致特定蛋白质的水平和功能发生变化。
磁场对翻译的影响磁场对基因表达的影响磁场对神经递质的影响研究发现磁场可以调节神经递质的合成、释放和再摄取等过程，影响神经信号的传递。
MRI系统的生物效应和安全性
（三）射频脉冲的生物效应： 睾丸、眼等对升温非常敏感，是最容 易受RF脉冲损伤的部分。 睾丸、眼行高SAR﹙特殊吸收率﹚的 MRI检查或长时间检查时应慎重。
二、MRI系统的安全性： （一）生物磁效应； （二）磁场物理效应： 1.绝对禁忌： （1）心脏起搏器； （2）铁磁性或电子镫骨植入物； （3）用于中枢神经系统的止血夹。
4.从磁体孔中移走所有不需要的导电 材料； 5.在病人与传导材料之间放置隔热和 ／或电绝缘体，以使磁体孔中的电导 体不与病人直接接触； 6.不要使导联或电缆通过金属假体区；
7.如病人报告感到热或烫时，立即中 止检查。
（四）制冷剂： 在检查室应安装氧气监测报警仪作为 安全监测装置。
MRI系统的生物效应和安全性
医学影像学教研室 刘国浩
一、 MRI系统的生物效应： （一）静磁场的生物效应： 1.温度效应： 静磁场对人的体温不产生影响。 2.磁流体动力学效应； 3.中枢神经系统效应。
（二）梯度磁场的生物效应: 1.梯度场及其感应电流: 在标准成像技术中，体内感应电流的 频率为20～100Hz。 2.梯度场的心血管效应; 3.梯度场的神经系统效应。 磁致光幻视。
谢
谢！
9.对不能合作的被检查者及患儿要给 予镇静剂，待人睡后进行检查； 10.对育龄妇女要了解是否妊娠，妊娠 三个月内者应延期或停止检查； 11.对需做增强MRI被检查者，应向家 属及被检查者解释所用对比剂的目的、 意义及反应。
主要参考文献
《中华影像医学—总论卷》 总主编：吴恩惠 人民卫生出版社 《医学影像技术学》 主编：余建明 科学出版社
（五）妊娠 1.目前尚无证据表明MRI对胎儿有害； 2.基于安全的考虑，在妊娠三个月内 应避免MRI检查。
生物磁学的效应及运用
生物磁成像技术
生物磁感应与调控技术
利用生物磁测量技术发展出高分辨率、高 灵敏度的生物磁成像方法，有望在医学诊 断、生物学研究等领域发挥重要作用。
生物磁学在药物研发中的应用
通过感应和调控生物磁信号，实现对生物 体内生理过程的非侵入性探测和调控，具 有广阔的应用前景。
生物磁学的跨学科应用
利用生物磁学技术，可实现药物在体内的 实时监测和药效评估，有助于药物研发和 优化。
将生物磁学与生物学、医学、物理学、化 学等学科相结合，可拓展出众多新的跨学 科应用领域。
05
相关案例展示
医学案例：MRI的原理与应用
原理
MRI是一种基于生物磁学原理的医学影像技术。它利用强大的磁场和射频脉冲 ，使体内的氢原子核发生共振，并测量其共振信号，从而获得体内各组织的图 像。
应用
MRI广泛应用于临床诊断和治疗中，对于脑部疾病、肿瘤、心血管疾病等具有 很高的诊断价值。同时，由于其非侵入性，对患者的伤害较小，成为了现代医 学的重要工具。
农业案例：利用磁处理改善食品品质
磁处理
研究表明，利用磁场处理食品可以改善 其品质和口感。例如，磁场可以破坏食 品中的细菌和病毒，提高食品的卫生质 量；同时还可以改变食品中的分子结构 ，提高食品的营养价值。
VS
应用
在农业生产中，利用磁处理技术可以改善 种子的磁化率，提高种子的发芽率和产量 ；同时还可以对农产品进行磁处理，提高 农产品的营养价值和口感。
生物磁学的效应及运 用
2023-11-11
目录
• 生物磁学概述 • 生物磁学的效应 • 生物磁学的运用 • 生物磁学的前景与挑战 • 相关案例展示
01
生物磁学概述
生物磁学定义
生物磁学是一门研究生物体在磁场中行为、变化和相互作用的学科。 它涉及到生物学、物理学和医学等多个领域。
磁场生物效应的国内进展
磁场生物效应的国内进展来源：中国论文下载中心作者：肖红雨周万松编辑：studa9ngns关键词：磁场生物效应磁场作用于生物体后，在生物体内引起一系列的生物学效应，为临床磁疗提供了理论基础。
磁场生物效应的研究，近年来国内又取得新的进展，为了促进磁疗应用的发展与促进磁场生物学效应的研究，对1991～1997年国内关于磁场生物学效应的研究进展，予以综述。
一、磁场对血细胞和血液流变学的影响于玲娜等［1］应用磁感应强度0．08～0．09T的旋磁作用于试管内的离体血液，分别作用于健康人离体血液10，15，20，25，30分钟，然后进行电镜观察，结果发现淋巴细胞、中性粒细胞和单核细胞在磁场作用10，25，30分钟组细胞结构无明显变化，15，20分钟部分标本其细胞结构有一定变化，小淋巴细胞核缩小，位于一侧，并有崩溃，中性粒细胞核缩小，细胞膜不齐，胞浆中出现空泡，单核细胞质内出现核糖聚集现象，呈团状，密度不均，红细胞在磁场作用15分钟组可见体积明显增大，不规则形红细胞较多，而空旋无磁对照组的上述血细胞结构均属正常，作者认为，部分受试者血细胞超微结构的改变，可能与个体差异有关。
白细胞在磁场作用下，产生应激反应，使细胞代谢加强，部分细胞发生超微结构的改变，也可能是引起白细胞减少的原因之一。
磁场使红细胞体积增大，携氧能力增加，有利于改善组织的供血供氧状态，促进代谢。
王信良等［2］报告，将小鼠置于磁感应强度0．3T 的直流电磁场中，每天10分钟，连续2周，结果白细胞数比实验前下降26．5％，停止磁场处理后2周，白细胞数继续下降32．4％，但其变化在正常值范围，作者认为可能是磁场对骨髓造血功能的抑制作用，或是磁场影响白细胞的寿命。
肖畅等［3］报告，应用峰值为15T的脉冲强磁场作用于人T淋巴细胞白血病MT－2细胞及正常人淋巴细胞的体外处理效应，使磁力线垂直通过细胞培养板，经触发按钮发放一个脉冲为处理1次，分别每天处理2，5，10，20次，连续处理4天，结果对正常人淋巴细胞无任何不良影响，但脉冲强磁场对MT－2细胞有明显的影响，细胞增加呈减弱的趋势，尤其经脉冲磁场每天作用20次对MT－2细胞的增加更为延缓。
磁场的生物效应(biologicaleffectofmagneticfield)物理小百科
磁场的生物效应（biologicaleffectofmagneticfield）物理小
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磁场的生物效应（biologicaleffectofmagneticfield）
磁场的生物效应(biologicaleffectofmagneticfield)
研究磁场生物效应的领域也称为磁生物学。
其中包括地磁场和人工磁场对生物的作用。
地磁场强度较弱，小于80A/m(1Oe)生物定向是地磁场作用的事例之一。
澳大利亚指南白蚁会定向筑巢，鲨鱼通过自身产生的电场对地磁场定向，Blakemore(1981年)发现螺旋菌能准确地游向北磁极方向，鸟类根据磁场和重力场定向。
K.V.Frisch对蜜蜂的舞蹈语言和地磁场作用机理的精心研究，在1973年获得了诺贝尔奖。
大量研究报道表明，一定条件的强磁场会影响生物大分子的构象和功能，会使染色体变异，影响DNA复制和蛋白质表达，刺激或抑制细胞生长，旋转磁场可打碎体内结石。
磁效应对组织、器官、神经系统乃至整体都有影响。
磁场的生物效应研究对生物工程和现代医学具有重要的意义。
由查字典物理网独家提供磁场的生物效应(biologicaleffectofmagneticfield)物理小百科，希望给大家提供帮助。
浅析磁场的生物效应
浅析磁场的生物效应作者：曹泽斌来源：《科技风》2018年第15期摘要：科学实验证明，当磁场作用于人体时，磁场对生物的分子、细胞、神经、器官都有不同程度的影响。
要想全面把握磁场所引起的生物效应，就必须对磁场生物效应机制原理有个全面的认识。
本文对此进行了探讨。
关键词：磁场；生物效应；人体一、绪论很久以前，中国人和希腊人就发现自然界中存在一种具有奇异功能的石头，这种石头可以轻松的吸起铁制的东西，如铁片等。
而且不管人们如何摆动铁片，最终总是指向同一个地方，当时人们把这种石头称作吸铁石。
尽管限于当时的条件，人们无法弄清背后的原理，但这并不影响当时的人们来利用吸铁石的这种功能，早期的航海者将这种磁铁当做指南针来使用，有力的促进了大航海时代的发展，这也就是早期的磁铁。
到了18世纪，人们已经能够制造人造磁铁了，磁铁成为我们日常生活和工作中习以为常的强力材料了。
尽管这个过程十分缓慢，但人们对磁铁的认识越来越深刻，应用也越来越广泛。
20世纪20年代，我们制造出铝镍钴，后来相继制造出铁氧体和稀土磁铁等人造磁铁，磁学科技也得到了飞速发展，元件也更加小型化和实用化。
磁体周围存在磁场，磁铁的吸附作用是通过磁场产生的，磁场是一种看不见、摸不着，但实实在在存在的物质。
磁场具有波粒的辐射特性，两磁体不用接触就能发生作用。
时至今日，我们都知道，其实不仅是磁体，电流、运动电荷、变化电场周围空间都存在磁场，就连人体也会产生一定的磁性，我们的心脏、皮肤、大脑和其他器官都有电流活动，甚至头皮上的毛囊也会产生磁场，那么磁场对人体健康到底有何影响呢，关于这个问题，一直有着广泛的争议。
二、磁场生物效应的观点争鸣关于磁场的生物效应一直是莫衷一是、各抒己见。
（一）磁场生物正效应的观点早在1997年，在世界健康组织大会上，专家们就集中讨论磁场对人体的作用，并没有得出一致的结论，当时在生活、工作环境中静磁场流量密度低于2T时没有发现有害健康的报道。
后来随着研究的深入，关于磁场生物效应的研究不断深入。
直流磁场的生物效应是什么？
世界上关于静磁场对动物和人的影响研究大都关注特斯拉级理产生影响；当老鼠曝露在高达1T的静磁场中，未发现对其胎儿有任何影响。有试验表明，当人短时间曝露于强磁场中（数特斯拉）时，会出现眩晕、恶心，有时嘴里还会有金属的味道。虽然是暂时的，但这些影响是非常令人反感的。还有一些短期的强磁场曝露试验并未得到同样的结果，因此还不能得出强磁场对人体影响的确定结论。
（1）直流磁场对血液流动的影响。位于直流磁场内血液中流动的离子会受到洛伦兹力的作用而向血管壁运动；洛伦兹力的作用还会使离子向血液流动相反的方向运动。如果直流磁场足够大，这些效应将使血管壁上积累电荷，对血液流通产生一定的阻碍作用。试验表明，这种情况只是在极高的磁感应强度下才会出现。当小动物曝露在1特斯拉（T）的静磁场中时，会在血管壁上积累电荷；在1.5T的静磁场下，没有观察到磁场对动物血液流动产生任何影响；而当外界磁场达到15T时，可以阻碍10%的血液流通。
由以上可见，高达数特斯拉的强直流磁场（如核磁共振设备可以产生数特的强磁场）对人和动物的影响需要引起注意。但在日常生活中遇到的直流设备电流产生的磁场很小。±500kV直流输电线路在额定电流下，直流输电线路产生的直流磁场小于50μT。现在世界上研究直流磁场对健康的影响时，关注的是比直流线路磁场大几十万倍及以上的磁场。根据全球地磁分布图，可以看出地球上大部分地区的磁场为20～70μT，我国为40～60μT。可见，直流线路在额定电流下运行，线下地面的磁场与我国大陆南边的地磁处于同一水平，比北方的地磁还小。对于这一水平的磁场，人类早已习惯，不会对健康造成不利影响，否则，人类在地球上生存都成问题。
稳定的直流电流产生直流磁场，或称为静磁场。磁场的一个基本特性是对运动的电荷产生力的作用，称为洛伦兹力。洛伦兹力F与电荷q、电荷运动速度v、磁感应强度B之间的关系为F＝q(v×B)，该式说明F、v、B均为矢量，三者在量值上满足此式的关系，但三者的方向为相互垂直。人体内的血液流动和神经传递都可以看作是电荷的运动，因此会受外界磁场的影响。直流磁场的生物效应主要是人和动物体内运动电荷在磁场内受力的作用所产生的反应。
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一、磁场、磁疗的作用地球是一个磁场，人类无时无刻不受地球磁场的作用与影响，地球磁场同空气、水、阳光一样是人类赖以生存不可缺少的主要素之一。
人在磁场作用下，相应形成了人体自身的磁场，据测定人体的心、肺、大脑、肌肉和神经等都有不同程度的微磁场。
应用磁场作用于人体治疗疾病的方法叫磁疗法。
主要方式是将磁体作用于人体穴位以调整经络穴位。
我国古代就有应用天然磁石治病、防病的记载，例如《神农本草经》就记载"磁石主治固痹、风湿、肢节肿痛"，明代著名医学家李时珍在他所著的《本草纲目》中也将磁石列为外用药物之一,并记载磁疗"散风寒、强骨气、通关节和消肿痛"的功能。
在1961年召开的第一次国际磁生物学上产生了生物磁医学这门边缘科学现代科学研究证明：由于地球自身运动的变动，包括两极缩短、赤道拉长、板块漂移、冰山融化、海平面增高等因素，使地球的磁场强度逐渐衰减，称之为"自然衰减"。
另外，随着现代科学技术的蓬勃发展，钢筋混凝土建筑剧增，高压电网纵横交错，现代化电器的增加，汽车、电车交通工具增多，人为的对地磁场、磁力线的穿透力造成干扰破坏，称之为"自为干扰"因此造成了人体的平衡被破坏。
据分析，因这种自身平衡被破坏而引起的各种疾病困扰着大约80%的现代人。
大地磁场环境是现代人类健康的要素，当今人类根据生命科学原理采用高科技手段将磁场作用于保健用品中，从而在防病健身，改善人体发育等方面，取得了令人满意的效果，磁场作用于人体后，会引起哪些生物效应呢？（1）、促进细胞新陈代谢，活化细胞，从而加速细胞内废物和有害物质排泄，平衡内分泌失调。
（2）、加速血液循环，改善微循环状态。
（3）、促使炎症消退，消除炎症肿胀和疼痛。
（4）、增强和改善人体免疫功能，提高人体对疾病的抵抗能力。
（5）、消除疲劳、促进体力恢复。
（6）、镇静作用，消除失眠和精神紧张。
二、磁场的作用与机理1、磁场虽然看不见，摸不着，但它是一种物理能量，物理治疗因素，作用到人体后，在体内引起一系列生物学反应，举个例子说：磁场作用到人体后，可以使血管扩张，血流加快，改善血液循环，可以把组织细胞需要的营养物质、氧送到全身各处的组织细胞，又可以把组织细胞的代谢废物带走，改善睡眠系统，加深睡眠延长夜间骨骼生长时间，从而达到增高的目的。
2、儿童从出生以后，是否健康，生理发育如何？智力是否发达？行为是否正常？等等，均受到家庭、学校、社会的普遍关注和倍加爱护。
磁性的作用，对儿童、青少年的多动障碍、学习障碍、睡眠障碍和饮食障碍有明显的改善功效，1).调整神经系统改善大脑功能磁场作用，能有效地对中枢神经系统进行双向调节，使其兴奋过程和抑制过程达到相互平衡。
Chollox 从实验中证实，磁场对神经系统的作用，主要是维持抑制和兴奋的平衡；磁场作用于机体时，通过电磁诱导产生电能，电流促使血液中离子数量的增加，对植物神经有调节作用；从而有效地提高睡眠质量，增强记忆力和分析能力，并对头晕、失眠、夜惊、健忘、多梦有治疗效果。
儿童的大脑正处在不断发育的时期，睡眠是一种保护机制，它能促进大脑的生长发育，同时在睡眠时，脑垂体分泌了各种激素，如生长激素能促进儿童的发育成长。
2).改善微循环促进大脑血液循环微循环是微动脉与静动脉之间的血液循环，它分布在全身各个脏器和组织间。
微循环直接影响细胞组织的营养供应和代谢功能，实现血液和组织间物质交换，运送养料和氧气及排除废物（代谢废物和二氧化碳）。
磁性作用对人体和局部可产生温热共振效应和磁生物效应，具有扩张血管，促进血液循环，改善微循环状态的作用，同时，它还能提高红细胞的携氧能力达7%左右。
可明显地改善头颈部的血液循环，以及血管状态，促进大脑细胞的氧气和营养物质的充分供应，并加速排除新陈代谢的废物和二氧化碳，保证大脑细胞和组织的物质基础，改善了大脑各区域的功能，促进垂体前叶分泌和释放生长激素，促使肌体生长发育，提供了一个完善的物质基础。
3).活化细胞、活化酶促进脑内代谢人体的大脑细胞数量有大约140亿个，它们划成不同的区域，具有感觉、运动等功能。
人出生后对事物的认识是从感觉.知觉开始的，即通过视、听、嗅、触、本体等感觉器官接受刺激，并将其传入大脑，经大脑分析综合，做出判断，产生应答，是儿童、青少年学习思考和分析的基本特征。
酶是一种具有催化能力的特殊蛋白质，儿童、青少年的生长发育、免疫反应、神经反射、消化、吸收等，都是在酶的催化作用下进行的，即人体的一切生理活动都离不开酶的作用。
磁性作用，可促进细胞与酶的代谢功能,进而增强机体的整个新陈代谢。
对儿童、青少年而言，则有促进脑内代谢，促进体内RNA、DNA的合成，提高免疫功能，加速骨骼生长延长骨骼生长期。
4).增强免疫功能提高抗病能力人体免疫系统是维护儿童、青少年健康的主要防线。
磁性作用可提高免疫细胞的吞噬作用，使T‐淋巴细胞的百分率增加，并提高免疫球蛋白的含量，最终增强了机体的免疫力和抵抗力。
使大脑的高级神经活动处于最佳状态，并促进儿童、青少年的成长和发育，预防疾病的发生，使他们处于身体、心理和适应社会的高境界。
三、磁对人体生物电的影响科学研究表明：生物电、生物磁是人体内客观存在的一种特殊物质，正常人体内生物电、磁在各部位都保持一定的动态平衡。
但因现代种种因素，这种平衡即被破坏而出现异常。
因此，当人体内生物电、生物磁出现异常时，如外加以适当强度的磁场，作用于人体适当部位，根据"电磁感应"及磁与磁"同极相斥、异极相吸"的原理，也会使人体内处于异常状态的生物电、生物磁，产生一系列变化。
四、磁场、磁疗与长高现代医学研究成果表明，用磁场刺激人体足部的相关穴位，特别是利用150—600G的低磁，能对人体全身的组织器官、细胞活动产生重要的影响。
祖国传统中医理论也很早就将在人体足部穴位刺激作为一种外治方法。
磁对人体有着不可忽视的各种作用，作用于足底的磁片产生相吸相斥的磁场，可有效促使脑垂体分泌生长激素，供给人体足够的增长微量元素。
如：锌、磷、钙、赖氨酸、维生素等，可减轻腿部疲劳，增强营养物质的吸收，改善人体的睡眠质量，从而促进孩子长高。
高尔美增高功能鞋便是采用这一原理，将适当强度的磁场作用于足部的几大穴位，从而使穿着者达到增高的目的。
刺激双足脑垂体的反射区能够促进垂体前叶分泌和释放生长激素，促使肌体生长发育。
中医学认为“肾主骨生髓”因此刺激足底肾反射区,涌泉穴可增强肌体新陈代谢，提高免疫功能，加速骨骼增长，延长骨骼生长期。
胃区穴加强胃肠的吸收能力，为充分生长，提供足够营养。
在小肠的反射区，配有数十种名贵中药：当归、白芍、茯苓、薄荷、地附子、蛇麻等草本药用植物精华成份;是增强消化食物和吸收营养成分的主要场所，同时具有通脉活血、消除疲劳、除臭杀菌、吸汗等功效。
睡眠穴通过弹性“动力源”按摩反射足底，刺激人体内部的各个细胞，各个生理组织系统，发挥出人体自然的生长激素，加速气血流畅改善睡眠系统，加深睡眠延长夜间骨骼生长时间。
一、磁场、磁疗的作用地球是一个磁场，人类无时无刻不受地球磁场的作用与影响，地球磁场同空气、水、阳光一样是人类赖以生存不可缺少的主要素之一。
人在磁场作用下，相应形成了人体自身的磁场，据测定人体的心、肺、大脑、肌肉和神经等都有不同程度的微磁场。
应用磁场作用于人体治疗疾病的方法叫磁疗法。
主要方式是将磁体作用于人体穴位以调整经络穴位。
我国古代就有应用天然磁石治病、防病的记载，例如《神农本草经》就记载"磁石主治固痹、风湿、肢节肿痛"，明代著名医学家李时珍在他所著的《本草纲目》中也将磁石列为外用药物之一,并记载磁疗"散风寒、强骨气、通关节和消肿痛"的功能。
在1961年召开的第一次国际磁生物学上产生了生物磁医学这门边缘科学现代科学研究证明：由于地球自身运动的变动，包括两极缩短、赤道拉长、板块漂移、冰山融化、海平面增高等因素，使地球的磁场强度逐渐衰减，称之为"自然衰减"。
另外，随着现代科学技术的蓬勃发展，钢筋混凝土建筑剧增，高压电网纵横交错，现代化电器的增加，汽车、电车交通工具增多，人为的对地磁场、磁力线的穿透力造成干扰破坏，称之为"自为干扰"因此造成了人体的平衡被破坏。
据分析，因这种自身平衡被破坏而引起的各种疾病困扰着大约80%的现代人。
大地磁场环境是现代人类健康的要素，当今人类根据生命科学原理采用高科技手段将磁场作用于保健用品中，从而在防病健身，改善人体发育等方面，取得了令人满意的效果，磁场作用于人体后，会引起哪些生物效应呢？（1）、促进细胞新陈代谢，活化细胞，从而加速细胞内废物和有害物质排泄，平衡内分泌失调。
（2）、加速血液循环，改善微循环状态。
（3）、促使炎症消退，消除炎症肿胀和疼痛。
（4）、增强和改善人体免疫功能，提高人体对疾病的抵抗能力。
（5）、消除疲劳、促进体力恢复。
（6）、镇静作用，消除失眠和精神紧张。
二、磁场的作用与机理1、磁场虽然看不见，摸不着，但它是一种物理能量，物理治疗因素，作用到人体后，在体内引起一系列生物学反应，举个例子说：磁场作用到人体后，可以使血管扩张，血流加快，改善血液循环，可以把组织细胞需要的营养物质、氧送到全身各处的组织细胞，又可以把组织细胞的代谢废物带走，改善睡眠系统，加深睡眠延长夜间骨骼生长时间，从而达到增高的目的。
2、儿童从出生以后，是否健康，生理发育如何？智力是否发达？行为是否正常？等等，均受到家庭、学校、社会的普遍关注和倍加爱护。
磁性的作用，对儿童、青少年的多动障碍、学习障碍、睡眠障碍和饮食障碍有明显的改善功效，1).调整神经系统改善大脑功能磁场作用，能有效地对中枢神经系统进行双向调节，使其兴奋过程和抑制过程达到相互平衡。
Chollox 从实验中证实，磁场对神经系统的作用，主要是维持抑制和兴奋的平衡；磁场作用于机体时，通过电磁诱导产生电能，电流促使血液中离子数量的增加，对植物神经有调节作用；从而有效地提高睡眠质量，增强记忆力和分析能力，并对头晕、失眠、夜惊、健忘、多梦有治疗效果。
儿童的大脑正处在不断发育的时期，睡眠是一种保护机制，它能促进大脑的生长发育，同时在睡眠时，脑垂体分泌了各种激素，如生长激素能促进儿童的发育成长。
2).改善微循环促进大脑血液循环微循环是微动脉与静动脉之间的血液循环，它分布在全身各个脏器和组织间。
微循环直接影响细胞组织的营养供应和代谢功能，实现血液和组织间物质交换，运送养料和氧气及排除废物（代谢废物和二氧化碳）。
磁性作用对人体和局部可产生温热共振效应和磁生物效应，具有扩张血管，促进血液循环，改善微循环状态的作用，同时，它还能提高红细胞的携氧能力达7%左右。