[发明专利]一种为工频弱磁场生物效应实验提供稳定均匀磁场环境的方法

说明书

技术领域

本发明属于电磁生物效应研究中的低频磁场辐照系统技术领域，具体涉及一种为工频弱磁场生物效应实验提供稳定均匀磁场环境的方法。

背景技术

人们的生活环境存在工频磁场，比如高压线附近和家用电器周围。工频磁场人体健康的影响和生物效应及其机理研究已成为全球关注和很多学者研究的热点。

经大量流行病学的统计研究表明磁场暴露会增加癌症发病率，其中，患白血病、乳腺癌和脑癌者居多。研究人员在总结前人研究的基础上提出，工频磁场可能并不直接导致正常细胞的癌变过程，但可促进和加强癌倾向细胞以及癌细胞的癌变和死亡进程。

据我国对长途电话工作人员的调查和1995年湖北省的妊娠调查发现，操作电脑的孕妇流产比例和异常妊娠率明显高于不使用者。外国研究人员将鼠暴露于工频磁场，实验结果表明磁场暴露可降低鼠的生育能力。上述文献表明工频磁场辐照可能影响人和动物的生殖过程。此外，工频磁场还能影响神经系统、免疫功能等。

细胞是生物体的基本结构和功能单位，要弄清工频磁场对我们健康的影响机制，需要研究工频磁场对细胞的生物效应。研究表明工频磁场可造成DNA分子链断裂即DNA损伤，诱导干细胞增殖分化和癌细胞凋亡，提高自由基浓度和影响酶的活性。研究建立磁场与细胞生物效应之间的量效关系及工频磁场生物效应的机理机制，需要稳定的、长时间工作的磁场辐照系统并且磁场辐照系统在一定空间范围内均匀度需满足实验要求。

常见的产生磁场的装置有：永磁铁、电磁铁、螺线管、亥姆霍兹线圈。永磁铁在空间产生静磁场，无法精确控制磁场的大小，且磁场不均匀。电磁铁由铁芯和其外部所绕线圈组成，通电流后随即产生交变磁场，但磁场均匀度也不高。螺线管通电后在其内部也可产生均匀磁场，但是因其散热面积大，所产生的热量很快散失，导线的温度不会太高，所以线圈的损坏较小。故有研究者利用这一原理制作了磁场发生装置，例如，用于辐照成骨细胞的低频多波形磁场发生仪，正弦波磁场发生器。但是螺线管只有两底面是开放的，空间局限性大，离体生物效应研究中细胞培养板的取放不便，而且螺线管的尺寸要很长才能提供均匀度较好的磁场辐照区域。

亥姆霍兹线圈结构简单，通过电流来控制磁感应强度的大小，且中心区域磁场均匀。空间纵横通达局限性小，细胞培养板容易取放，磁场辐照区与培养箱完全连通，温度、湿度、二氧化碳浓度等环境因素与对照组能保持相同，且实验结束后其产生的磁场即消失，不会造成环境污染。基于上述优点，亥姆霍兹线圈可作为研究磁场生物效应实验中很好的磁场发生装置。国外根据此理论研制了带屏蔽装置的基于四个矩形线圈的磁场辐照系统用于工频磁场离体生物研究。但是为了有效控制辐照区域的温度，该设备安装了小型风扇，而风扇工作将会影响辐照区域磁场，所以生物电磁研究领域对于这一设备颇有争议。而国内还没有专门应用于离体磁场生物效应的工频磁场辐照系统。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种为工频弱磁场生物效应实验提供稳定均匀磁场环境的方法，该方法通过将磁场辐照系统中的亥姆霍兹线圈设置于细胞培养箱内，并将用于放置离体的辐照载物支架设置于亥姆霍兹线圈的内部中心轴处，以获得稳定均匀的磁场满足离体的磁场生物效应要求。

本发明型目的实现由以下技术方案完成：

一种为工频弱磁场生物效应实验提供稳定均匀磁场环境的方法，涉及细胞培养箱以及设置于所述细胞培养箱中的离体，其特征在于所述方法至少包括如下步骤：     在所述细胞培养箱上安装磁场辐照系统；所述磁场辐照系统包括依次串接的函数信号发生器、功率放大器、电流表以及亥姆霍兹线圈，其中所述亥姆霍兹线圈设置于所述细胞培养箱中，所述函数信号发生器和所述功率放大器均与一稳压电源相连；     在所述亥姆霍兹线圈中心轴处设置辐照载物支架；     启动所述磁场辐照系统；     将所述离体放置于所述辐照载物支架上，进行生物效应实验。

所述亥姆霍兹线圈的上下面上设置有若干开孔。

所述辐照载物支架为双层结构，以使单次辐照过程可同时处理两个所述离体。

所述磁场辐照系统的启动是，所述函数信号发生器向所述功率放大器输出工频正弦波电流信号，通过调节过程使所述功率放大器将所述电流信号放大至实验设计值，以使所述电流信号通过所述亥姆霍兹线圈产生所述生物效应实验所需强度的磁场。