[发明专利]一种实现辐照腔内非金属效应物内部场强聚焦的装置

说明书

本发明提出一种实现辐照腔内非金属效应物内部场强聚焦的装置，能够高效提升辐照腔内效应物场强的局部聚焦。该装置包括辐照腔和放置于辐照腔内的效应物，辐照腔具有上、下金属极板；效应物周围的辐照腔内局部区域填充有均匀介质，所述均匀介质的相对介电常数介于空气与效应物的相对介电常数之间；所述上、下金属极板之一具有弯折形成的尖端，该尖端靠近所述均匀介质并对应于效应物的聚焦位置。本发明的场强聚焦方式能够兼顾介质相对介电常数缓慢过渡、金属尖端处电流局部增强从而使得辐照腔内效应物内部的场实现了聚焦的效果。

技术领域

本发明涉及一种实现辐照腔内非金属效应物内部场强聚焦的装置。

背景技术

血脑屏障(blood-brain barrier，BBB)结构是脑内结构最为复杂、作用最为重要的屏障之一，由毛细血管和微血管的内皮细胞、周细胞、基膜和星形胶质细胞终足共同组成，对循环血液中的各种物质具有严格的选择通透机制，保证脑内环境的高度稳定性以利于中枢神经系统的机能活动。然而BBB在阻止异物(包括微生物、病毒等)入侵脑组织而取得保护作用的同时，也阻止治疗药物进入脑病变区域(Kangchu Li等人发表在《Bioelectromagnetics》期刊2018年第39卷第60页，“EMP-induced BBB-disruptionenhances drug delivery to glioma and increases treatment efficacy in rats”)。因此，对于中枢神经系统疾病而言，药物有效吸收因BBB的存在而很难实现，严重制约了脑疾患的药物治疗的有效实施。而根据多年的研究可知，强电磁脉冲的辐照可以产生明显的生物效应(Mingjuan Yang等人发表在《Theriogenology》期刊2013年第80卷第18页，“Effects of electromagnetic pulse on polydactyly of mouse fetuses”)，可以打开BBB结构从而完成病变区域的药物吸收(王琦等人发表在《疾病控制杂志》期刊2003年第7卷第5期第404页，“脉冲式电磁辐射对大鼠血脑屏障影响的量效关系”)。

另一方面，结构与有界波模拟器(周璧华等人发表在《电波科学学报》期刊2011年第26卷第6期第1034页，“雷电电磁脉冲电场仪的标定研究”)相同的辐照腔可以在工作空间提供均匀的场。因此，当将作为效应物的人脑或者动物的大脑放入辐照腔内时，为了打开脑病变区域(即效应物的局部区域)的BBB结构，需要对该局部区域进行场强的聚焦，从而使得该区域接受到强电磁脉冲的辐照。因此，有必要对辐照腔内效应物场强聚焦方法进行研究。

发明内容

本发明提出一种实现辐照腔内非金属效应物内部场强聚焦的装置，能够高效提升辐照腔内效应物场强的局部聚焦。

申请人在研究辐照腔内效应物内部场强聚焦方法时发现，当采用相对介电常数小于效应物相对介电常数的均匀介质来局部填充时，效应物内的场强增强；当辐照腔工作空间的上平行金属板下陷变形时，在下陷的尖端附近出现场局部增强的现象。将上述两者结合并基于三维的数值模拟结果，提出了一种辐照腔内效应物内部场强局部聚焦的新思路，能够兼顾介质相对介电常数缓慢过渡、金属尖端处电流局部增强从而使得效应物内的场强局部增强的优点。

本发明通过均匀介质的局部填充，实现了进入到非金属效应物内部的能量的增加；同时通过金属极板的变形，使得变形尖端附近的场局部增强，从而使得效应物内部某处出现了场强聚焦现象。

本发明的具体解决方案如下：

该装置包括辐照腔和放置于辐照腔内的效应物，辐照腔具有上、下金属极板；效应物周围的辐照腔内局部区域填充有均匀介质，所述均匀介质的相对介电常数介于空气与效应物的相对介电常数之间；所述上、下金属极板之一具有弯折形成的尖端，该尖端靠近所述均匀介质并对应于(最好正面指向)效应物的聚焦位置。

基于以上方案，本发明还进一步作了如下优化：