[發明專利]實現活體神經高頻電磁傳導主動探測的裝置及方法

有效

• 申請號: 201710400162.8
• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN107271487B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 常超;劉國治;梁建峰;喬治;崔剛強;彭文毓
• 申請（專利權）人: 西北核技術研究所
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司61211
• 代理人: 王少文,汪海艷

技術領域

本發明屬于探測神經高頻電磁傳導研究領域，尤其涉及一種實現活體神經高頻電磁傳導主動探測的裝置及方法。

背景技術

神經系統是生物體內結構和功能最復雜的系統，在生物體的生命活動中起主導和調節作用，是接受外界信號、產生感覺、形成意識、進行邏輯思維、發出指令和產生行為的中樞。

研究高頻電磁波在神經系統中的傳導規律是一項重要的基礎性工作。探測神經高頻電磁傳導的常規方法是：將神經樣品直接穿過中空的金屬片，高頻信號源和探測器分別位于樣品兩端，利用探測器測量經神經傳導過來的高頻電磁信號。這種方法較為簡便，但存在很多問題，如由于探測器和信號源位于同一條直線上，探測器易受入射高頻電磁波的干擾、背景噪聲強；另外，神經樣品直接暴露在空氣中，短時間內就會失水死亡，給實驗研究帶來很大不確定性。

發明內容

為了解決神經高頻電磁傳導探測中入射電磁波干擾大、神經易失活等問題，本發明提供了一種新的活體神經高頻電磁傳導主動探測的裝置及方法，能夠避免非神經傳導信號進入探測器帶來的干擾，有效降低噪聲；同時在實驗過程中，神經樣品可長時間保持活性，大大減少了神經樣品的消耗量，有效避免了神經失活帶來的問題。

本發明的技術解決方案是：

一種實現活體神經高頻電磁傳導主動探測的裝置，包括高頻電磁信號單元、光纖1、探測器2，上述高頻電磁信號單元的輸出端與光纖1入射端連接，

其特殊之處在于：

還包括密封腔體3、位于密封腔體3內的彎道型神經通道31、設置在彎道型神經通道31內用于支撐神經樣品的多個支撐板32；

上述密封腔體3內充滿生理液體且與生理液體循環裝置相通；將生理液體循環流過神經通道，保持神經樣品的活性；

上述密封腔體3上設置有與彎道型神經通道31兩端相應的高頻電磁波輸入窗33和高頻電磁波輸出窗34；

上述高頻電磁波輸入窗33上設有小孔，上述光纖1的出射端穿過高頻電磁波輸入窗33的小孔后進入彎道型神經通道31；

上述高頻電磁波輸出窗34正對探測器輸入窗。

優選地，為了降低背景噪聲，本發明探測裝置還包括帶孔金屬擋板4；上述帶孔金屬擋板4位于高頻電磁波輸出窗34與探測器輸入窗之間。

優選地，為了更進一步的降低背景噪聲，上述支撐板32包括基底321、位于基底321上表面的襯底322、設置在襯底322表面的納米柱陣列。

優選地，上述納米柱陣列中的納米柱323為錐體，上述納米柱323柱高為微米級，錐體的頂端直徑為7-13nm。

優選地，上述納米柱323采用多相碳膜材料，襯底322采用交聯聚苯乙烯或聚碳酸酯；或者納米柱323采用多相硅膜材料，襯底322采用二氧化硅和硅。

優選地，上述高頻電磁波輸入窗33及高頻電磁波輸出窗34的厚度為0.9-1.1mm；當高頻電磁波為0.8um-300um全波段時，高頻電磁波輸入窗33及高頻電磁波輸出窗34采用金剛石材料；當高頻電磁波為0.8um-14um波段時，高頻電磁波輸入窗33及高頻電磁波輸出窗34采用氟化鋇材料；當高頻電磁波為14um-300um波段時，高頻電磁波輸入窗33及高頻電磁波輸出窗34采用高密度聚乙烯或TPX材料(4-甲基戊烯聚合物)。

優選地，為了用于引導高頻電磁波進入神經樣品，提高高頻電磁波的耦合效率，上述光纖1是直徑為毫米級的寬頻帶光纖，采用無機玻璃光纖或微結構有機聚合物光纖。

優選地，為了降低入射電磁波帶來的背景噪聲，上述彎道型神經通道31的轉彎角度為90度；上述探測器2為低溫輻射熱計；90度彎道使得入射高頻電磁波和探測方向正交，從而降低了入射電磁波帶來的背景噪聲。

本發明還提供上述實現活體神經高頻電磁傳導主動探測的方法，包括以下步驟：

步驟1：預處理神經樣品；

步驟2：將處理好的神經樣品放置在彎道型神經通道31中且位于循環生理液體中；

步驟3：光纖1的出射端扎入神經樣品的一端；

步驟4：高頻電磁波經光纖1耦合進神經樣品內；

步驟5：探測器2從神經樣品另一端接收高頻電磁信號。

優選地，上述步驟1中，預處理神經樣品的具體方法是依次在低溫和常溫人工腦脊液中對神經樣品進行持續供氧直至其復蘇；

優選地，上述步驟2中，上述神經樣品被彎道型神經通道31中的多個支撐板32所支撐。

本發明的有益效果是：