交变电场作用下骨表面温升的实验研究

骨具有力电性质,这一性质可促进骨组织生长.骨既是生理器官又是介电材料,在交变电场作用下,其表现行为可能有生理作用.为此,本文测量了骨悬臂梁试样在交变电场下的表面温升与顶端挠度.发现在电压70V,频率为10～70kHz的交流电场下,最大表面温升达到2～4℃,最大挠度变化为9.0～78.7μm;在频率10kHz,电压为70～175V的交流电场下,最大表面温升达到4～6℃,最大挠度变化为13.0～114.3μm.同时测量了两种经典介电材料有机玻璃和聚乙烯在交变电场下的温升与顶端挠度,最大温升低于0.5℃,但是挠度与骨试样相当,所以相对高温升是骨特有的性质.将交流电压有效值替换成相同幅值的直流电压时,最大温升也低于0.5℃,基本没有挠度变化,所以相对的高温升反映了骨的交流性质.分析后认为,骨在交变电场作用下的温升由胶原的介电损耗引起.实验数据显示,骨在交变电场下,表面温度变化与加载电压的平方成正比,且在实验加载的10～70kHz频段内,骨的介电常数随频率的变化明显.