活體動物電磁輻照系統(tǒng)及其應(yīng)用方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于電磁生物效應(yīng)研究領(lǐng)域，具體涉及一種活體動物電磁輻照系統(tǒng)及其應(yīng)用方法，所述電磁輻照系統(tǒng)由電磁輻照控制系統(tǒng)、微波裝置、三維載物平臺以及微波暗室構(gòu)成，其中所述電磁輻照控制系統(tǒng)至少包括硬件設(shè)置模塊、電磁輻照參數(shù)設(shè)置和輸出模塊、微波發(fā)射控制模塊、輻照方式和輻照劑量顯示模塊，各所述模塊之間相互連接。本發(fā)明的優(yōu)點是：通過電磁輻照控制系統(tǒng)可以設(shè)置影響動物體內(nèi)輻照劑量的多個輻照參數(shù)，可直觀給出相對于微波發(fā)射方向的活體動物放置姿勢并通過三維載物平臺完成調(diào)整，設(shè)置完輻照參數(shù)即可給出多達(dá)11種重要目標(biāo)器官的輻照劑量，從而為建立輻照劑量與動物效應(yīng)之間的精確量效關(guān)系提供數(shù)據(jù)，實現(xiàn)長距離控制微波裝置發(fā)射。
【專利說明】活體動物電磁輻照系統(tǒng)及其應(yīng)用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電磁生物效應(yīng)研究領(lǐng)域，具體涉及一種活體動物電磁輻照系統(tǒng)及其應(yīng)用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)中國工業(yè)和信息化部公布數(shù)據(jù)，到2012年12月我國手機用戶達(dá)到11億以上。根據(jù)我國第六次人口普查到2011年5-18歲未成年兒童的比例為20%左右。《中國未成年人互聯(lián)網(wǎng)及手機運用狀況調(diào)查報告》報道被調(diào)查未成年人(10-18歲)手機擁有率達(dá)46.6%，使用手機上網(wǎng)率達(dá)到39.5%，手機成為未成年人通訊和上網(wǎng)的重要工具之一。由此推算，我國未成年人擁有自己手機的人數(shù)約I億，但是經(jīng)常使用手機的未成年人表現(xiàn)出抑郁特征，對人際關(guān)系更加擔(dān)憂，甚至缺乏自尊等等。造成未成年人出現(xiàn)諸多問題的重要原因之一可能是手機發(fā)射的電磁波。何增軍等測量某型號手機撥打或接聽電話時空間最大輻射功率達(dá)到400MW/cm2，上網(wǎng)時手機周圍的輻射功率也達(dá)到了 400MW/cm2且不同品牌的手機上網(wǎng)時輻射場的功率分布不同。由此可見，手機發(fā)射的電磁波產(chǎn)生的生物電磁效應(yīng)是不容忽視的。
[0003]生物電磁效應(yīng)分為生物電磁熱效應(yīng)和生物電磁非熱效應(yīng)。國內(nèi)外專家的研究表明，長期、過量的電磁輻射會對人體生殖系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)造成直接傷害，并且這種熱效應(yīng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)殺蟲、食品加工、醫(yī)療器械及新概念武器等。手機輻射的電磁波強度較弱，產(chǎn)生的電磁波不足以引起明顯的生物熱效應(yīng)，因此在生物電磁學(xué)領(lǐng)域一般歸為生物電磁非熱效應(yīng)。國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜裔槍ι镫姶欧菬嵝?yīng)開展了諸多研究。Andrew A.Marino等研究表明800MHz，最大發(fā)射功率600mW正常使用的手機信號將使得兔子的腦電信號發(fā)生改變。Nora D.Volkow等運用頻率為837.8MHz的手機信號輻照健康志愿者的頭部，最大比吸收率(Specific Absorbing Rate, SAR)為0.901W/kg,福照50min后靠近福照天線部位的大腦葡萄糖代謝明顯增加。但是Michal H.Repacholi等運用Hill準(zhǔn)則得到無線手機的使用與大腦癌癥發(fā)生率之間沒有明確的關(guān)系。多位學(xué)者從電磁與物質(zhì)的相互作用原理等方面闡述在10MHz-200GHz的頻率范圍，存在電磁輻射非熱生物效應(yīng)的可能性很小甚至是不存在。這表明國際上電磁輻射非熱生物效應(yīng)在生物大分子、細(xì)胞和動物體層面上都存在很大的爭議。
[0004]電磁輻射生物效應(yīng)影響因素較多，除了與輻照對象(如細(xì)胞密度等)有關(guān)，還與微波輻照頻率、調(diào)制模式、輻照時間、輻照功率、極化方向等有關(guān)。微波輻射方式和輻照參數(shù)直接影響著動物體內(nèi)或培養(yǎng)皿中的微波輻照劑量。因此，在進行活體電磁生物效應(yīng)研究中需要提供動物體內(nèi)電磁輻照劑量的輻射平臺。國際曾報道電磁輻照系統(tǒng)采用將研究對象——動物直接放入波導(dǎo)管中，并且為了腔內(nèi)通風(fēng)等，在腔壁上安裝了小風(fēng)扇。該系統(tǒng)具有如下不足之處:(I)不能馬上給出動物體內(nèi)重要器官的電場分布；(2)波導(dǎo)管中空間較小，并且不是動物日常生活的環(huán)境，容易引起非電磁輻射引起的應(yīng)激反應(yīng)；(3)腔壁安裝風(fēng)扇，將破壞波導(dǎo)腔中的電場均勻性，并且還引入了低頻磁場噪聲，無法滿足單一均勻電磁場的需要。國內(nèi)還沒有相關(guān)輻照儀器的報道。
[0005]此外，目前的活體動物電磁輻照系統(tǒng)，均不具有專門的控制系統(tǒng)，在實驗前需要手動調(diào)制各項發(fā)射參數(shù)，極為不便，且無法確保調(diào)制參數(shù)的精確度，也無法精準(zhǔn)獲知當(dāng)前輻照條件下活體動物的輻照劑量，不便于研究的開展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種活體動物電磁輻照系統(tǒng)及其應(yīng)用方法，該電磁輻照系統(tǒng)在微波裝置和三維載物平臺之間設(shè)置電磁輻照控制系統(tǒng)，該電磁輻照控制系統(tǒng)由硬件設(shè)置模塊、電磁輻照參數(shù)設(shè)置和輸出模塊、微波發(fā)射控制模塊、輻照方式和輻照劑量顯示模塊構(gòu)成，以實現(xiàn)電磁生物效應(yīng)試驗研究直觀全面的參數(shù)設(shè)置和控制。
[0007]本發(fā)明目的實現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成:
一種活體動物電磁輻照系統(tǒng)，其特征在于所述電磁輻照系統(tǒng)由電磁輻照控制系統(tǒng)、微波裝置、三維載物平臺以及微波暗室構(gòu)成，所述微波裝置和三維載物平臺均連接所述電磁輻照控制系統(tǒng)，所述微波裝置由微波源和發(fā)射天線構(gòu)成，兩者相互連接，所述發(fā)射天線與所述三維載物平臺位于所述微波暗室中，且所述三維載物平臺位于所述發(fā)射天線的輻照區(qū)域內(nèi)；其中所述電磁輻照控制系統(tǒng)至少包括硬件設(shè)置模塊、電磁輻照參數(shù)設(shè)置和輸出模塊、微波發(fā)射控制模塊、輻照方式和輻照劑量顯示模塊，各所述模塊之間相互連接。
[0008]所述三維載物平臺包括水平導(dǎo)軌、支架、豎向?qū)к?、支撐板以?60°可旋轉(zhuǎn)平臺，所述支架活動連接于所述水平導(dǎo)軌上，所述豎向?qū)к壒潭ㄓ谒鲋Ъ苌?，所述支撐板活動連接于所述豎向?qū)к壣?，所?60 °可旋轉(zhuǎn)平臺固定于所述支撐板上。
[0009]所述三維載物平臺由有機玻璃材料構(gòu)成。
[0010]所述硬件設(shè)置模塊由串口端驗證子模塊以及電磁場校準(zhǔn)子模塊構(gòu)成，兩者之間相互連接，所述串口端驗證子模塊還與計算機的各端口連接。
[0011]所述輻照參數(shù)設(shè)置和輸出模塊由放置方式子模塊、輻射距離子模塊、目標(biāo)器官子模塊、發(fā)射時間子模塊、發(fā)射功率子模塊構(gòu)成，所述輻照參數(shù)設(shè)置和輸出模塊分別與所述微波裝置、三維載物平臺連接。
[0012]所述微波發(fā)射控制模塊與所述微波裝置連接。
[0013]所述輻照方式和輻照劑量顯示模塊由輻照方式展示子模塊和輻照劑量顯示子模塊構(gòu)成。
[0014]一種涉及上述活體動物電磁輻照系統(tǒng)的應(yīng)用方法，其特征在于所述應(yīng)用方法至少包括如下步驟:
(1)將活體動物放置于所述三維載物平臺上；
(2)打開所述電磁輻照控制系統(tǒng)中的硬件設(shè)置模塊，通過所述串口端驗證子模塊以驗證所述微波裝置、三維載物平臺連接所述計算機的端口號，之后打開所述電磁場校準(zhǔn)子模塊，在其內(nèi)輸入所述微波裝置輸出功率為某一定值時距離其發(fā)射天線一定距離處的電場值，并保存；
(3)待硬件設(shè)置模塊設(shè)定完畢后，打開所述輻照參數(shù)設(shè)置和輸出模塊進行參數(shù)設(shè)置，通過所述放置方式子模塊設(shè)置所述微波裝置所發(fā)射的空間平面電磁波相對于所述活體動物的入射部位和極化方向，通過所述輻射距離子模塊設(shè)定所述活體動物到喇叭口的距離，通過所述目標(biāo)器官子模塊選定所述活體動物的目標(biāo)器官，通過所述發(fā)射時間子模塊設(shè)定所述微波裝置的發(fā)射持續(xù)時間，通過所述發(fā)射功率子模塊設(shè)定所述微波裝置的發(fā)射功率；將在所述輻照參數(shù)設(shè)置和輸出模塊中所設(shè)定的參數(shù)分別輸出至所述微波裝置、三維載物平臺以及輻照方式和輻照劑量顯示模塊，從而實現(xiàn)所述微波裝置硬件內(nèi)部參數(shù)的調(diào)定，所述三維載物平臺通過所述水平導(dǎo)軌移動至距所述微波裝置喇叭口設(shè)定的距離，通過360°可旋轉(zhuǎn)平臺將所述活體動物旋轉(zhuǎn)至設(shè)定的放置姿勢；
(4)所述輻照方式和輻照劑量顯示模塊在接收到所述設(shè)定的參數(shù)后進行數(shù)據(jù)處理，通過所述輻照方式展示子模塊顯示所述空間平面電磁波的波矢、極化方向以及大鼠放置姿勢示意圖，通過所述輻照劑量顯示子模塊以列表的形式給出所述目標(biāo)器官的輻照劑量，這一輻照劑量即為當(dāng)前輻照條件下所述活體動物體內(nèi)目標(biāo)器官的SARavg和IgSARmax,單位為W/kg ；
(5 )最后，通過所述發(fā)射控制模塊對所述微波裝置進行控制發(fā)射和結(jié)束。
[0015]所述微波裝置所發(fā)射的空間平面電磁波相對于所述活體動物的入射部位和極化方向具體可以是:背部、頭到尾或尾到頭；背部、左腹到右腹或右腹到左腹；頭部、左腹到右腹或右腹到左腹；腹部、頭到尾或尾到頭；側(cè)部、頭到尾或尾到頭。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點是，該電磁輻照系統(tǒng)可放入微波暗室中，活體動物可處于正常環(huán)境中接受電磁波輻照，電磁場均勻區(qū)域大，通過電磁輻照控制系統(tǒng)可以設(shè)置影響動物體內(nèi)輻照劑量的多個輻照參數(shù)，可直觀給出相對于微波發(fā)射方向的活體動物放置姿勢并通過三維載物平臺完成調(diào)整，設(shè)置完輻照參數(shù)即可給出多達(dá)11種重要目標(biāo)器官的輻照劑量，從而為建立輻照劑量與動物效應(yīng)之間的精確量效關(guān)系提供數(shù)據(jù)，實現(xiàn)長距離控制微波裝置發(fā)射，操控方便安全，可長時間工作0s_24h。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明中活體動物電磁輻照系統(tǒng)示意圖；
圖2為本發(fā)明中電磁輻照控制系統(tǒng)示意圖。
【具體實施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖通過實施例對本發(fā)明的特征及其它相關(guān)特征作進一步詳細(xì)說明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解:
如圖1-2，圖中標(biāo)記1-12分別為:電磁輻照控制系統(tǒng)1、微波源2、發(fā)射天線3、喇叭口 4、支撐底座5、活體動物6、支架7、豎向?qū)к?、360 °可旋轉(zhuǎn)平臺9、支撐板10、水平導(dǎo)軌11、三維載物平臺12。
[0019]實施例:如圖1所示，本實施例具體涉及一種活體電磁輻照系統(tǒng)及其應(yīng)用方法，該電磁輻照系統(tǒng)用于對活體動物進行射頻電磁場生物效應(yīng)研究，主要包括三維載物平臺12、微波裝置、微波暗室以及電磁輻照控制系統(tǒng)1，三維載物平臺12和微波裝置各自通過數(shù)據(jù)傳輸線與電磁輻照控制系統(tǒng)I相連接，以實現(xiàn)電磁輻照控制系統(tǒng)I對兩者的遠(yuǎn)距離控制操作。
[0020]如圖1所示，微波裝置由微波源2和發(fā)射天線3構(gòu)成，兩者通過電纜連接，同時微波源2還與電磁輻照控制系統(tǒng)I通過數(shù)據(jù)傳輸線連接，其內(nèi)置有單片機進行數(shù)據(jù)處理和控制，配有觸摸顯示屏，發(fā)射時間和功率可調(diào)，發(fā)射天線3固定設(shè)置于支撐底座5之上。
[0021]如圖1所示，三維移動平臺12可以在水平方向和豎直方向自由移動，也可以進行360°自由旋轉(zhuǎn),為了避免電磁場的畸變,選用介電參數(shù)相對較小的有機玻璃作為其原材料。三維移動平臺12的底部是鋪設(shè)于平面上的水平導(dǎo)軌11，在水平導(dǎo)軌11設(shè)置有支架7，支架7可在電機的驅(qū)動下沿水平導(dǎo)軌11自由滑動，在支架7的兩根豎軸上分別固定有豎向?qū)к?，豎向?qū)к?上設(shè)置有水平姿態(tài)的支撐板10，支撐板10可在電機的驅(qū)動下沿豎向?qū)к?上下滑動，同時在支撐板10上固定有一個360°可旋轉(zhuǎn)平臺9，該360°可旋轉(zhuǎn)平臺9用于放置活體動物，并可在原地360°自由轉(zhuǎn)動。
[0022]如圖1所示，三維載物平臺12和發(fā)射天線3均設(shè)置于微波暗室(圖中未示出)中，微波暗室中裝有吸波錐，發(fā)射天線3的喇叭口 4正對三維載物平臺12設(shè)置，設(shè)置于三維載物平臺12上的活體動物6在本實施例中具體是大鼠，當(dāng)然也可以是其它活體小動物。
[0023]如圖1、2所示，電磁輻照控制系統(tǒng)I運行于計算機上，具體包括硬件設(shè)置模塊、電磁輻照參數(shù)設(shè)置和輸出模塊、輻照方式和輻照劑量顯示模塊以及微波發(fā)射控制模塊，各模塊之間相互數(shù)據(jù)通訊連接。
[0024]如圖1、2所示，硬件設(shè)置模塊由串口端驗證子模塊和電磁場校準(zhǔn)子模塊組成，串口端驗證子模塊與計算機各端口存在數(shù)據(jù)通訊關(guān)系，只有在串口端驗證子模塊驗證通過時才可以激活啟動電磁場校準(zhǔn)子模塊。
[0025]電磁輻照參數(shù)設(shè)置和輸出模塊由五大子模塊組成，它們分別是放置方式子模塊、輻射距離子模塊、目標(biāo)器官子模塊、發(fā)射時間子模塊、發(fā)射功率子模塊，該輻照參數(shù)設(shè)置和輸出模塊分別與微波裝置、三維載物平臺12連接。當(dāng)微波源2擺放位置確定后，它所發(fā)射的空間平面電磁波的波矢(即傳播方向)和極化方向(電場方向)也是確定的，但是研究對象(即實驗用大鼠)的放置方式有很多種，如相對于波矢，電磁波入射部位有背部、腹部、頭部、尾部、側(cè)腹部等，而相對于極化方向，大鼠頭〈_>尾或左腹部〈_>右腹部方向沿著極化方向等。不同的放置方式中大鼠各組織器官或者全身平均電磁輻照劑量不同，同一放置方式大鼠不用組織器官的電磁輻照劑量也不同。微波源發(fā)射功率Ptl發(fā)生變化，空間確定點電磁場值與Ptl的開方呈正比，該處大鼠組織器官的SARavg與Ptl呈正比，而當(dāng)PO不變時，空間確定點與到喇叭天線的距離有關(guān)，在遠(yuǎn)場區(qū)電場與PO的開放呈反比關(guān)系。輻照參數(shù)還包括輻照時間，這將決定電磁輻照作用于動物體的總能量。
[0026]輻照方式和輻照劑量顯示模塊由兩大子模塊組成，它們分別是輻照方式展示子模塊和輻照劑量顯示子模塊。
[0027]微波發(fā)射控制模塊還與外部的微波源2連接，用以對微波源2進行控制發(fā)射和結(jié)束的操作。
[0028]如圖1、2所示，上述活體動物電磁輻照系統(tǒng)的應(yīng)用方法操作流程如下:
(1)檢視微波源2和發(fā)射天線3之間的線路連接，無誤后打開微波源2的電源開關(guān)，預(yù)熱30min ;并將活體動物6 (即大鼠)放置于360°可旋轉(zhuǎn)平臺9上；
(2)打開計算機，點擊啟動其上的軟件:電磁輻照控制系統(tǒng)1，進入其內(nèi)的硬件設(shè)置模塊，通過串口端驗證子模塊分別驗證微波源2和三維載物平臺12連接計算機的端口號并記錄，之后通過電磁場校準(zhǔn)子模塊進行電磁場校準(zhǔn)，即在其窗口選項內(nèi)輸入微波源2的輸出功率為IW時距離喇叭口 4的1.0m處的電場值，輸入后需要按“輸入確定”按鈕，如需重新輸入，按“重新輸入”按鈕，通過實時校準(zhǔn)，可以有效消除地面反射或空間散射對場分布的影響，保證了器官中電磁輻照劑量的可靠性；
(3)待硬件設(shè)置模塊設(shè)定完畢后，進入軟件內(nèi)的輻照參數(shù)設(shè)置和輸出模塊進行參數(shù)設(shè)置，各輻照參數(shù)可選擇內(nèi)容如下:
a.通過放置方式子模塊對微波裝置所發(fā)射的空間平面電磁波相對于大鼠的入射部位和極化方向這兩項內(nèi)容進行設(shè)定，共五種方式:背部、頭〈_>尾；背部、左腹〈_>右腹；頭部、左腹〈_>右腹；腹部、頭〈_>尾；側(cè)部、頭〈_>尾；
b.通過輻射距離子模塊設(shè)定大鼠到喇叭口的距離:1.0mU.5m和2.0m ；
c.通過目標(biāo)器官子模塊選定大鼠的目標(biāo)器官，共11種，包括腦、心臟、肝臟、脾臟、腎臟、肺、舌、皮膚、脂肪、骨骼和全身；
d.通過發(fā)射時間子模塊設(shè)定微波裝置的發(fā)射持續(xù)時間:1s— 24h;
e.通過發(fā)射功率子模塊設(shè)定微波裝置的發(fā)射功率，當(dāng)發(fā)射功率為1-10W時，間隔為1W，當(dāng)發(fā)射功率為10-200W時，間隔為IOW ；
待輻照參數(shù)設(shè)定完畢后，將所設(shè)定的輻照參數(shù)分別輸出至微波源2、三維載物平臺12以及輻照方式和輻照劑量顯示模塊，并保存為HTML格式；
(4)軟件內(nèi)的輻照方式和輻照劑量顯示模塊在接收到各項輻照參數(shù)設(shè)定后，對其進行數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)處理完畢后通過輻照方式展示子模塊顯示空間平面電磁波的波矢、極化方向以及大鼠放置姿勢示意圖，通過輻照劑量顯示子模塊以列表的形式給出目標(biāo)器官的輻照劑量，這一輻照劑量即為當(dāng)前輻照條件下大鼠體內(nèi)目標(biāo)器官的SARavg和IgSARmax,單位為W/kg ；
(5)微波源2通過數(shù)據(jù)傳輸線收到發(fā)射持續(xù)時間和發(fā)射功率這兩個參數(shù)后，將其內(nèi)部硬件調(diào)定至相應(yīng)參數(shù)；三維載物平臺12經(jīng)由數(shù)據(jù)傳輸線收到大鼠放置方式和輻射距離這(即步驟3中的a、b項內(nèi)容)兩個參數(shù)后，通過水平導(dǎo)軌11將大鼠移動至距喇叭口 4設(shè)定的距離，通過豎向?qū)к?將支撐板10升至正對喇叭口 4的高度，通過360°可旋轉(zhuǎn)平臺9將大鼠旋轉(zhuǎn)至設(shè)定的放置姿勢，以使空間平面電磁波能按設(shè)定的入射部位和極化方向輻照大鼠；如果在試驗中三維載物平臺12發(fā)生故障或是采用其它二維平臺時，則可按照輻照方式展示子模塊中所展示的大鼠放置姿勢示意圖手動放置大鼠的位置；
(6)軟件內(nèi)的發(fā)射控制模塊用于對已經(jīng)進行硬件設(shè)置的微波源2進行控制發(fā)射和結(jié)束，在該發(fā)射控制模塊中具有以下按鈕選項:單次發(fā)射、連續(xù)發(fā)射、連續(xù)結(jié)束、發(fā)射時間和狀態(tài)指示燈；當(dāng)實驗僅需發(fā)射已經(jīng)設(shè)置的輻照參數(shù)“發(fā)射時間”，按下“單次發(fā)射”按鈕，同時發(fā)射控制模塊中的“發(fā)射時間”窗口開始正計時，單位為s，狀態(tài)指示燈由“暗”轉(zhuǎn)為“綠”，微波源2開始發(fā)射；當(dāng)發(fā)射時間已經(jīng)到了設(shè)置的發(fā)射時間時，計時停止，狀態(tài)指示燈由“綠”轉(zhuǎn)為“暗”，微波源2停止發(fā)射；當(dāng)實驗需要連續(xù)發(fā)射時，按下“連續(xù)發(fā)射”按鈕，同時發(fā)射控制模塊中的“發(fā)射時間”窗口開始正計時，單位為s，狀態(tài)指示燈由“暗”轉(zhuǎn)為“綠”，微波源開始發(fā)射；當(dāng)實驗需要結(jié)束發(fā)射時，按下“連續(xù)停止”按鈕，計時停止，狀態(tài)指示燈由“綠”轉(zhuǎn)為“暗”，微波源停止發(fā)射；
(7)取出實驗大鼠，關(guān)閉微波源2和計算機。
[0029]本實施例中的活體動物電磁輻照系統(tǒng)及其應(yīng)用方法具有以下有益效果: ①通過長距離自動控制三維載物平臺的姿態(tài)調(diào)整，免去了進入微波暗室手動放置調(diào)整大鼠姿勢的弊端，從而使電磁輻照控制系統(tǒng)實現(xiàn)了計算機長距離控制微波源的參數(shù)設(shè)置和發(fā)射；
②電磁輻照控制系統(tǒng)中包括了影響動物體內(nèi)輻照劑量的多個輻照參數(shù)可以設(shè)置，設(shè)置完輻照參數(shù)即可給出多達(dá)11種重要目標(biāo)器官的輻照劑量，從而為建立輻照劑量與動物效應(yīng)之間的精確的量效關(guān)系提供數(shù)據(jù)，同時直觀給出了相對于微波發(fā)射方向的動物放置姿勢，以便實驗中參考；
③三維載物平臺可放入微波暗室中，活體動物處于正常生長環(huán)境中接收電磁波輻照；
④計算機控制微波發(fā)射，操控方便、安全，可通過計算機上的電磁輻照控制系統(tǒng)實時查詢動物體內(nèi)重要器官的電磁輻照劑量；
⑤電磁輻照系統(tǒng)可長時間工作，0s-24h；
⑥電磁場均勻區(qū)域大，比如在距離發(fā)射天線喇叭口1.0m處電場不均勻度為10%的空間范圍為:10X20cm2，滿足輻照要求，并且隨著距離的加大，不均勻度為10%的空間范圍也在加大。
【權(quán)利要求】
1.一種活體動物電磁輻照系統(tǒng)，其特征在于所述電磁輻照系統(tǒng)由電磁輻照控制系統(tǒng)、微波裝置、三維載物平臺以及微波暗室構(gòu)成，所述微波裝置和三維載物平臺均連接所述電磁輻照控制系統(tǒng)，所述微波裝置由微波源和發(fā)射天線構(gòu)成，兩者相互連接，所述發(fā)射天線與所述三維載物平臺位于所述微波暗室中，且所述三維載物平臺位于所述發(fā)射天線的輻照區(qū)域內(nèi)；其中所述電磁輻照控制系統(tǒng)至少包括硬件設(shè)置模塊、電磁輻照參數(shù)設(shè)置和輸出模塊、微波發(fā)射控制模塊、輻照方式和輻照劑量顯示模塊，各所述模塊之間相互連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活體動物電磁輻照系統(tǒng)，其特征在于所述三維載物平臺包括水平導(dǎo)軌、支架、豎向?qū)к?、支撐板以?60°可旋轉(zhuǎn)平臺，所述支架活動連接于所述水平導(dǎo)軌上，所述豎向?qū)к壒潭ㄓ谒鲋Ъ苌?，所述支撐板活動連接于所述豎向?qū)к壣?，所?60°可旋轉(zhuǎn)平臺固定于所述支撐板上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種活體動物電磁輻照系統(tǒng)，其特征在于所述三維載物平臺由有機玻璃材料構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活體動物電磁輻照系統(tǒng)，其特征在于所述硬件設(shè)置模塊由串口端驗證子模塊以及電磁場校準(zhǔn)子模塊構(gòu)成，兩者之間相互連接，所述串口端驗證子模塊還與計算機的各端口連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活體動物電磁輻照系統(tǒng)，其特征在于所述輻照參數(shù)設(shè)置和輸出模塊由放置方式子模塊、輻射距離子模塊、目標(biāo)器官子模塊、發(fā)射時間子模塊、發(fā)射功率子模塊構(gòu)成，所述輻照參數(shù)設(shè)置和輸出模塊分別與所述微波裝置、三維載物平臺連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活體動物電磁輻照系統(tǒng)，其特征在于所述微波發(fā)射控制模塊與所述微波裝置連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活體動物電磁輻照系統(tǒng)，其特征在于所述輻照方式和輻照劑量顯示模塊由輻照方式展示子模塊和輻照劑量顯示子模塊構(gòu)成。
8.一種涉及權(quán)利要求1-7中所述的活體動物電磁輻照系統(tǒng)的應(yīng)用方法，其特征在于所述應(yīng)用方法至少包括如下步驟: (1)將活體動物放置于所述三維載物平臺上； (2)打開所述電磁輻照控制系統(tǒng)中的硬件設(shè)置模塊，通過所述串口端驗證子模塊以驗證所述微波裝置、三維載物平臺連接所述計算機的端口號，之后打開所述電磁場校準(zhǔn)子模塊，在其內(nèi)輸入所述微波裝置輸出功率為某一定值時距離其發(fā)射天線一定距離處的電場值，并保存；
(3)待硬件設(shè)置模塊設(shè)定完畢后，打開所述輻照參數(shù)設(shè)置和輸出模塊進行參數(shù)設(shè)置，通過所述放置方式子模塊設(shè)置所述微波裝置所發(fā)射的空間平面電磁波相對于所述活體動物的入射部位和極化方向，通過所述輻射距離子模塊設(shè)定所述活體動物到喇叭口的距離，通過所述目標(biāo)器官子模塊選定所述活體動物的目標(biāo)器官，通過所述發(fā)射時間子模塊設(shè)定所述微波裝置的發(fā)射持續(xù)時間，通過所述發(fā)射功率子模塊設(shè)定所述微波裝置的發(fā)射功率；將在所述輻照參數(shù)設(shè)置和輸出模塊中所設(shè)定的參數(shù)分別輸出至所述微波裝置、三維載物平臺以及輻照方式和輻照劑量顯示模塊，從而實現(xiàn)所述微波裝置硬件內(nèi)部參數(shù)的調(diào)定，所述三維載物平臺通過所述水平導(dǎo)軌移動至距所述微波裝置喇叭口設(shè)定的距離，通過360°可旋轉(zhuǎn)平臺將所述活體動物旋轉(zhuǎn)至設(shè)定的放置姿勢； (4)所述輻照方式和輻照劑量顯示模塊在接收到所述設(shè)定的參數(shù)后進行數(shù)據(jù)處理，通過所述輻照方式展示子模塊顯示所述空間平面電磁波的波矢、極化方向以及大鼠放置姿勢示意圖，通過所述輻照劑量顯示子模塊以列表的形式給出所述目標(biāo)器官的輻照劑量，這一輻照劑量即為當(dāng)前輻照條件下所述活體動物體內(nèi)目標(biāo)器官的SARavg和IgSARmax,單位為W/kg ； (5 )最后，通過所述發(fā)射控制模塊對所述微波裝置進行控制發(fā)射和結(jié)束。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種活體動物電磁輻照系統(tǒng)的應(yīng)用方法，其特征在于所述微波裝置所發(fā)射的空間平面電磁波相對于所述活體動物的入射部位和極化方向具體可以是:背部、頭到尾或尾到頭；背部、左腹到右腹或右腹到左腹；頭部、左腹到右腹或右腹到左腹；腹部、頭到尾或尾到頭；側(cè)部 、頭到尾或尾到頭。
【文檔編號】G05B19/04GK103499928SQ201310457196
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】張 杰, 齊紅新, 唐宇, 陳樹德, 喬登江, 王嘉旻, 陳冰心 申請人:華東師范大學(xué)