[發明專利]一種全可調電磁場生物學效應加載裝置以及電磁場加載方法

無效

• 申請號: 201010617817.5
• 申請日: 2010-12-31
• 公開（公告）號: CN102533545A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 譚理軍;趙志河;唐海;曾軍;唐娜;李娟
• 申請（專利權）人: 四川大學;成都冪瑞科技有限公司
• 主分類號: C12M1/42
• 分類號: C12M1/42;A61N5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及種全可調電磁場生物學效應加載裝置以及電磁場加載方法，屬于物理學和生物學交叉學科領域。

背景技術

脈沖電磁場是一種高能非電離輻射，是由電流通過赫爾姆茲線圈所產生的具有脈沖間歇的磁場效應，其中低強度脈沖電磁場在醫學領域的應用價值越來越受到廣大科研工作者的重視。所謂低強度脈沖電磁場是指頻率1～100Hz，強度低于100Gs的低頻、低強度調制磁場。以外的研究已經發現，電磁場對機體組織具有明顯的生物學效應。

電磁場在骨科領域使用最為廣泛，研究證實特定設置下的電磁場可以促進骨折的愈合和骨質疏松的康復。研究證實，脈沖電磁場可以促進軟骨組織代謝，刺激軟骨細胞的增生和胞外基質的合成。體外實驗證實脈沖電磁場可以改變軟骨細胞的形態，延緩軟骨細胞凋亡的發生。同時，脈沖電磁場可以通過促進內源性的TGF-β合成，有利于成軟骨分化。在對貼壁培養的干細胞施加脈沖電磁場之后，可以促進小鼠胚胎干細胞向成骨細胞分化，而且脈沖電磁場和常規化學誘導劑聯合應用會產生協同效應，其成骨誘導效果優于兩者單獨應用。在骨質疏松領域中，低頻脈沖電磁場作用于骨組織，不產生熱效應，而產生類似于流體機械塑形的作用，并通過不對稱的寬幅脈沖影響許多異常的生物過程，進而改善骨骼、肌肉和其他系統的病理狀態。實驗研究已經證實，PEMFs可以提高卵巢切除大鼠的骨密度，改善松質骨骨小梁的顯微結構，降低血清骨鈣素。此外，脈沖電磁場還會對血液的凝血時間產生影響。研究發現，低強度脈沖電磁場可以明顯延長盯和APTT，提高血液流動性。這使得電磁場的生物學效應的應用價值擴展到了心血管疾病的治療領域。

隨著對電磁場研究的深入，越來越多的學者開始進入這一領域，但是由于電磁場的生物學效應受到電磁場本身屬性的影響很大，電磁場加載時間、脈沖頻率、占空比、載波頻率、載波通電時間、載波斷電時間以及電磁場加載間隔時間等都會影響其生物學效應。研究者多使用一些特定的預設值進行電磁場效應的研究，研究結果難以比較，結果一致性較差，難以形成對電磁場生物學效應的完整認識。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足而提供一種全可調電磁場生物學效應加載裝置以及電磁場加載方法，其特點是在體內、體外對實驗對象在指定的條件下進行電磁場加載，對加載電磁場的電磁場加載時間、脈沖頻率、占空比、載波頻率、載波通電時間、載波斷電時間，電磁場加載間隔時間以及磁場強度進行定量控制。它具有界面友好、性能穩定、操作簡單的優點。

本發明所用的電磁場加載裝置是全可控電磁場加載裝置，用來全面研究和對比在生物安全范圍內的電磁場生物學效應的不同。系統的工作原理是：根據實驗的設計和要求，在顯示單元直視下，通過控制單元調節各項相關參數的設定。體外實驗中，將培養板參考定位裝置放置于下線圈骨架的定位裝置上，以確保各受試體位于相同電磁場中加載，并將磁場機構置于培養孵箱內；在體內實驗中，將磁場機構固定于受試部位。按下開始按鈕，控制單元控制驅動單元使磁場機構產生預設的電磁場。

發明的目的由以下技術措施實現：

該裝置包括驅動電源、驅動單元、磁場機構、控制電源、控制單元和顯示單元。驅動電源與驅動單元和磁場機構連接，驅動單元直接與磁場機構連接。控制電源與控制單元和顯示單元連接，控制單元與驅動單元和顯示單元連接。

磁場機構的上線圈骨架和下線圈骨架可以圍繞上下級電纜插座側的活動關節旋轉，在下線圈骨架的上部有定位裝置。活動關節使得不僅可以實現體外電磁場加載，也可以實現動物體內實驗所需的電磁場加載。定位裝置可以協助在體外實驗中精確計算加載區域的磁場強度和精確放置受試體。上下線圈骨架的中心部分采用鏤空設計，有利于對小動物進行體內實驗時直視下固定和加載。

由控制電源為控制電路提供控制電路和顯示單元直流電壓。控制單元提供定時、頻率、延時啟動、自動工作、顯示等狀態控制，并生產不同頻率的控制脈沖。顯示單元提供系統設置參數和工作狀態的信息。驅動電源為驅動單元提供動力。驅動單元根據控制單元提供的信號為磁場機構生產相應的電流。磁場機構為生物和細胞提供磁場空間。

全可調電磁場生物學效應加載裝置的電磁場加載方法包括以下步驟：

(1)接通電源，根據實驗需要調試各相關電磁場參數。

(2)將體外受試細胞、組織連同培養皿放置在下線圈骨架的定位裝置的恰當位置；或者將磁場機構(3)固定在體內研究動物的研究部位。

(3)按下開始按鈕，通過控制電路精細調控驅動電路，控制磁場單元產生所需要的電磁場，達到實驗要求。