CN1109731A - 生物核电共振谱治疗机 - Google Patents

Abstract

本发明“生物核电共振磁治疗机(NERR)”属于 核电子技术领域。通过本发明，可将现有核电共振技 术由纯粹的探测分析手段改进成为具有生物医学效 用的治疗技术。本发明将现有生物传感器改进成生 物电感传感器，进而将生物电感传感器与电磁振荡器 结合成为生物共振理疗器。与现有医学电子技术相 比，本发明通过有限度运用共振效应可达到消除生物 病变组织、有利于生物正常生长的效果。除医学外， 本发明还可应用于生物工程、农牧业、食品工业等。

Description

（一）本发明全称为“生物核电共振谱治疗机”，英文缩写为NERR。

（二）本发明属核电子技术领域。

（三）对本发明的理解、检索、审查最相关的现有技术，是核电共振探测技术。能够反映这项技术的文献主要有：徐克尊等编，粒子探测技术（上海科学技术出版社，1981）；唐孝威编，粒子物理实验方法（人民教育出版社，1982）；Fermi，E.，Nuclear    Physics（The    University    of    Chicago    Press，1950）；Perkins，D.H.，Introduction    to    High    Energy    Physics（Addison-Wesley    Publishing    Co.，1982）。

1951年由德国科学家H.G.德梅尔特和H.克吕格尔在固体中首次观察³⁵CI和³⁷CI的核电四极矩共振信号。1952年H.J.蔡格在TI³⁵CI原子束实验中也观察到³⁵CI的这种共振信号，由于原子束核电四极共振的研究观察比较难，随后的进展不大。1986年R.E.斯卢舍和E.L.哈恩用核磁和核四极双共振的方法，达到了极高的探察核四极共振的灵敏度。这种方法是通过极化转移，借助核磁共振灵敏度高的核（通常是氢核¹H）的共振信号的改变，以间接探测核电四极共振信号，能使灵敏度提高几个数量级。自从观察核电四极共振成功以来，因仪器的灵敏度高，方法简便，观察迅捷，又因为这种实验是直接测量核的四极超精细共振谱线的频率，比以往在光频波段中测量原子光谱波长的相对微小分裂，准确度提高了百万倍以上，这是物理测量技术的一个极大进展。实验成功后，研究发展极快，在50～60年代形成了高潮。如果再运用Fourier变换并发挥计算机的控制机能，还可以提高灵敏度和分析能力。

不过，就本发明人所知，关于核电共振的现有技术，主要只是用于测量、分析核电共振的探测技术，还缺少实用化的核电共振技术，尤其缺少用于生物体的核电共振技术（不仅仅是“核电共振探测技术”）。

（四）本人发明“生物核电共振谱治疗机（NERR）”的目的，是想通过设计生物共振理疗器，将现有关于核共振的纯探测技术改变成为实用化的核共振技术，进而创造出能够改善生物组织、调理生物机体、消除生物病变的治疗设备。

在现有关于核共振的技术中，不论核磁共振分析，还是核磁共振成像，或是核电共振测量，都只是用于探测物质某些性质、结构的方法和手段。现在，很有必要将这些核共振探测技术改进成为具有更好、更多功能的核共振技术。

本发明人认为，虽然对于生物的正常生长，或对于正常健康的生物来说，外界电磁振荡所引起的共振是不必要、甚至是有害的，但是对于生物的变异部位，或对于生物的病变组织来说，外界电磁振荡所引起的共振却是十分必要、相当有益的。共振，对于生物来说并不总是坏事情。正是基于这种想法，本人发明了生物核电共振谱治疗机（NERR），以期达到改善生物组织、消除病变组织的目的。

（五）现从工作原理的基本构成两方面介绍本发明的内容。

1、工作原理

利用电磁振荡器和改进的生物传感器，对于生物局部组织、尤其对于生物变异部分或病变组织产生共振效应，以促使生物组织朝有利于生物自身的方向发展。这是贯穿于本发明的主要设计思想。这一思想的基础，在于将生物体看作是一种复杂的自组织系统，将生物的发展看作是一种非平衡的演变过程。对这种具有非平衡演变过程的复杂自组织系统，仅仅考虑并利用谐振效应、匹配吸收是不够的，还必须考虑并利用共振效应。共振，不论普通共振（一般的共振），还是核共振（特殊的共振），对于生物都具有两面性：一方面，对于生物的正常、健康组织，共振具有不利于生物存在和发展的作用；另方面，对于生物的变异、病变组织，共振则具有有利于生物存在和发展的作用。本发明是一种将共振的破坏作用转向有利于生物方面的医疗设备。

低能原子核反应的主要特征之一是共振峰的出现。如果我们把反应截面对于入射粒子的能量进行标绘，就可以得到一系列类似于附图1所示的曲线。截面在某一定入射粒子能量值，也就是在某一定反应能量值上有一极大出现。一般，这些极大所形成的曲线峰是很陡峭的。此外，对于反应X+x→Y+y，实验事实表明可以有一个中间态，即所谓复核“C”的存在：

X+x→“C”→Y+y

如果Γ_β（E_c）代表共振峰，也就是共振能级的宽度，τ_β（E_c）代表复核经由反应通道β解体的寿命，根据测不准原理，可得到

Γ_β（E_c）τ_β（E_c）≌

这里Γ/也就是复核解体的几率。复核的存在和共振峰的出现所代表的只是一个事实的两面。

原子核不是点电荷。不但有自旋和磁矩，而且凡自旋大于1/2的核，电荷分布都不是球对称的。高低子能态上布居数依照Boltzman分布律分布。因能态能量是自旋Ⅰ的二次方函数，若Ⅰ＞3/2则相邻能态间距不相等。若有频率同能态间距相吻合的电磁场激励，就产生核电四极共振（通常温度下，低能态布居数大于高能态，因此共振一般是吸收性的）。这共振频率是固定的，随原子和核的化学结构的不同而异，一般为几十兆赫，也可高到数百或数千兆赫，或低到一兆赫或更小（一百多千赫）。

2、基本构成

生物核电共振谱治疗机主要由生物电感传感器、驱动电容振荡器、振荡检波器和振荡示波器构成。如附图2所示

生物电感传感器是利用生物组织的特异性反应把某种有机物的物理、化学变化转化为可电测的量的传感器。它由电感线圈、分子识别器（即敏感膜）和信息转换器组成，如附图3所示。这种传感器的线圈匝数和材料导磁系数都是一定的，其电感量的变化是由于物理变化输入量导致线圈磁路的几何尺寸变化而引起的。当把线圈接入测量电路并接通激励电源时，就可获得正比于物理变化输入量的电压和或电流输出。分子识别器是生物电感传感器的核心，它能识别被测对象，并与之发生一定的物理或化学变化。分子识别器由具有分子识别功能的物质（如酶、微生物、抗体、激素等）和一层极薄的膜（如高分子膜或陶瓷膜）构成。常用的信息转换器有离子选择电极、气敏电极、半导体离子敏感场效应晶体管（ISFET）等，它们能将分子识别器与被测对象发生的物理或化学变化转变成电信号。

驱动电容振荡器可采用电容反馈式振荡电路。（即Colpitts振荡电路）。如附图4所示。这里，为了构成放大管输出回路的直流通路，在电路中加了固定电阻R_c。

由生物电感传感器和驱动电容振荡器共同构成本发明的主要部件。这个主要部件可称作生物共振理疗器。

由振荡检波器和振荡示波器构成本发明的次要部件。

（六）本发明的优点是：

（1）由于以生物传感器取代样品管，本发明将原来仅适用于核物理测量的核电共振探测技术改进成为生物用核电共振理疗技术；

（2）由于将生物传感器改进为生物电感传感器并将这种传感器与驱动电容振荡器结合起来。本发明将原来仅适用于检测分析（包括医学诊断）的生物传感技术改进成为生物工程技术（包括医学工程技术）；

（3）由于在严格的条件范围内充分运用共振原理，本发明将原来一些效果不很明显的生物理疗技术推进一步。

可以预期，本发明在破坏并消除生物病变组织方面起到显著的积极效果，可广泛应用于临床医学、生物工程、农业、畜牧兽医等领域。

（七）附图说明如下：

附图1-原子核反应截面σ_T与入射粒子能量的关系示意图。截面在某一定入射粒子能量值，也就是在某一定反应能量上有一极大出现（共振峰）。

附图2-本说明书第五部分“基本构成”对此图有较详尽的说明。

附图3-本说明书第五部分“基本构成”对此图做过说明。

附图4-本说明书第五部分“基本构成”对此图做过说明。

（八）实现本发明的最好方式如下：

附图5是简单而实用的生物核电共振谱治疗机的方框图。

治疗机的主要组成部分为生物共振理疗器。我们可将生物敏感膜覆盖在离子敏感场效应晶体管的栅极上制成集成生物传感器，它的优点是产生的电信号能够存储和读出，并能制成多种形式和将若干种传感器组合在一个器件内。在这里对于驱动电容振荡器，我们可采用电容反馈式改进型振荡电路（即Clapp振荡电路）。如附图6所示，若电容C₁、C₂取较大数值（也不能选得太大，否则回路Q值太低），则可减弱由于C_μ、C_π随温度等因素变化对振荡频率的影响。但当振荡频率较高时，C₁、C₂数值不可能很大，因此C_μ、C_π的变化将对振荡频率有显著的影响。为了减小此影响，可在电感L支路中串联电容C₀，此时振荡频率表示为：

$f_0^{\≈}\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{L\·\frac{1}{\frac{1}{C}+\frac{1}{C_1}+\frac{1}{C_2}}}}$

在选取电容参数时，使C＜＜C₁、C＜＜C₂，则此时振荡频率为：

$f_0^{\≈}\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{\mathrm{LC}}}$

由于f₀基本上由LC确定，与C₁、C₂关系很小，所以C_μ、C_π改变时，对f₀的影响也就很小。电路的频率稳定度可达10^-4到10^-5左右。

治疗机的从属部分为射频振荡检波器，它是一个可调的射频振荡器，可同时起灵敏的检波作用，探测出振荡振幅的极微小变化，若将生物病变部位移放在振荡检波器射频谐振线路的线圈L中，振荡器振荡时，在生物病变部位就加有电磁场，如调节电容C并用低频振荡器驱动振动电容C₁扫频，使振荡频率吻合生物病变组织中核四极共振的频率时，则因核吸收电磁波能量而使振荡幅度降低，就可由检波器检察出来。附图7为以电子管6AK5制成的振荡检波器的电路图。

Claims (2)

1. 本发明人要求对本发明“生物核电共振谱治疗机(NERR)”拥有占有权、生产权和经营权。为此，提出如下保护范围：

   1、独立权利要求

   (一)前序部分

   本发明属于核电子技术领域。

   现有技术中与本发明主题密切相关的技术特征是：利用频率同能态间距相吻合的电磁场激励，以产生核电共振(核电共振探测技术特征)；利用生物组织的特异性反应把某种有机物的化学物质转化为可电测的量(生物传感技术特征)。

   (二)特征部分

   本发明的技术特征是：将生物传感器改进成为生物电感传感器，并将这种新型传感器与驱动电容振荡器结合成为生物共振理疗器，从而在严格的条件限制范围内对生物的病变组织部位产生有利于生物正常生长和健康的共振疗效。
2. 2、从属权利要求

   （一）引用部分

   引用的权利要求①：生物传感器与电磁振荡器相结合，对生物产生共振疗效；

   引用的权利要求②：由改进生物传感器而形成的生物电感传感器，可有效地将生物的物理变化转化为可电测的量。

   （二）特征部分

   （1）由引用的权利要求①，本发明附加的技术特征是：生物共振理疗器具有灵敏性和可调性；

   （2）由引用的权利要求②，本发明附加的技术特征是：将电感引入生物传感器，使生物传感器能有效地将生物组织的物理变化转化为可电测、可改变的量。

   （3）对激励电源的频率和幅值稳定性灵敏。

Images