CN211935188U

CN211935188U - 一种促进脊髓来源神经干细胞修复损伤的磁场干预装置

Info

Publication number: CN211935188U
Application number: CN201921808600.5U
Authority: CN
Inventors: 程黎明; 薛磊; 胡长龙; 徐委
Original assignee: Fudan University; Shanghai Tongji Hospital
Current assignee: Fudan University; Shanghai Tongji Hospital
Priority date: 2019-10-25
Filing date: 2019-10-25
Publication date: 2020-11-17
Anticipated expiration: 2029-10-25

Abstract

本实用新型涉及一种促进脊髓来源神经干细胞修复损伤的磁场干预装置，设有与交流电电源连接并稳定交流电的稳压电源、改变电流频率或波形的函数信号发生器、产生更大的功率输出和调节功率输出的功率放大器、用于测量磁场电流大小的电流表、用于监测整个系统温度变化的温度计、用于测量磁场强度的高斯计、通过电流作用激发出均匀磁场的亥姆霍兹线圈。所述的亥姆霍兹线圈分为上下两层且分别由固定板固定。本实用新型为磁场对脊髓来源神经干细胞干预作用的研究提供了工具，填补了磁场促脊髓损伤修复的空白，且所述磁场干预装置能提供期望的恒定磁场，时刻监测磁场强度，亥姆霍兹线圈不易损坏，实验材料易于放置、不易污染。

Description

一种促进脊髓来源神经干细胞修复损伤的磁场干预装置

【技术领域】

本实用新型涉及物理刺激促进神经修复技术领域，具体地说，涉及一种促进脊髓来源神经干细胞修复损伤的磁场干预装置。

【背景技术】

脊髓损伤(spinal cord injury，SCI)通常是指由于外伤等多种原因所造成的脊髓直接损伤，导致损伤平面以下的运动和感觉功能不同程度的缺失，甚至运动和感觉功能完全丧失出现截瘫。SCI具有较高的发病率，除了造成机体四肢瘫痪和半身瘫痪外，还可能产生其他继发性疾病，严重影响患者生活的质量。 SCI的治疗和康复一直是基础和临床医学领域的重大难题之一。

经颅磁刺激(transcranial magnetic stimulate，TMS)是磁刺激所产生的磁场在脑内诱发出局部的感应电流，这种感应电流可以促使神经细胞去极化，从而起到神经刺激和神经调节作用的一种技术。重复的经颅磁刺激(rTMS)被用于精神性疾患、神经系统疾病、疼痛综合症等的治疗。rTMS的基本原理是以不同频率脉冲磁场连续作用于脑组织，当可兴奋性脑组织处于瞬变磁场中，可产生垂直于磁场的感应电场和感应电流，当感应电流超过组织的兴奋阈值时，引起细胞膜局部去极化，使组织兴奋发生一系列的改变，从而产生相应的生物学效应。目前也有rTMS应用于SCI治疗的报道，其对于脊髓损伤的治疗主要是改善脊髓损伤的运动功能及各种并发症，机制可能在于经颅磁刺激刺激大脑运动皮质，使运动区的神经元产生去极化，增强皮质脊髓束的传导作用，促进轴突的生长，从而改善运动功能。但目前在磁场能否促进神经干细胞增殖分化并形成神经环路实现功能恢复方面鲜有报道，其相关修复机制及相关参数尚不清晰。

为研究磁场对神经干细胞增殖分化和形成神经环路的影响，需要特定的磁场干预装置，目前的磁场尚不能满足该研究的要求。

专利文献CN105675855A，公开日2016.06.15，公开了一种用于细胞实验研究的低频磁场发生器，其基本组成包括：磁场发生器部分、线圈部分以及膜片钳记录部分组成，磁场发生器部分主要包括：MCU、人机交互模块、信号发生模块、功率放大模块、电源模块，人机交互模块实现用户命令的输入和显示，MCU作为核心实现信号的发生及各种参数的控制等，线圈通过可移动塑料臂固定在膜片钳显微镜镜臂上，用户通过人机交互部分选择信号的波形、强度和占空比等，单片机根据所选的参数控制信号发生部分输出对应的信号，然后送给功率放大电路，输出大电流驱动膜片钳上线圈产生用户预期磁场，刺激同时通过膜片钳电极记录细胞电生理特性。该发明的有益效果是在磁刺激的同时将细胞的电生理特性记录下来。专利文献CN107274760A，公开日 2017.10.20，公开了一种可调动态磁场实验装置，由载物台和底座上下两大部分组成，所述的载物台是一个圆环状的圆盘，圆环内部包含一个同心圆的试验台，试验台呈圆柱形，嵌于载物台圆环中间。底座的箱体通过防磁隔板将箱体内腔分为上层的磁场隔离腔和下层的部件腔，在底座部件腔的底部平面上，固定安装有电源、脉冲电流发生模块、波形控制等模块部件。该发明的有益效果在于频率、场强、加载方式可调控。但以上磁场设备的形状和结构导致设备具有不能获得均匀的磁场、不能测量磁场强度、不便于培养物的取放、无法有效防止培养物污染、不能测定培养物环境温度等缺陷，因此均不适用于精细研究磁场对神经干细胞增殖分化和形成神经环路的影响。

【发明内容】

本实用新型的目的是，提供一种适用于研究磁场对神经干细胞增殖分化和形成神经环路的影响、能提供可控的均匀磁场、监控磁场强度、便于细胞材料取放、能有效防止细胞材料污染、能测定培养物环境温度、促进脊髓来源神经干细胞修复损伤的磁场干预装置。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种促进脊髓来源神经干细胞修复损伤的磁场干预装置，设有稳压电源、函数信号发生器、功率放大器、电流表、高斯计、亥姆霍兹线圈；所述的稳压电源与交流电电源连接并稳定交流电；所述的函数信号发生器用于改变电流的频率或波形；所述的功率放大器用于产生更大的功率输出和调节功率输出；所述的亥姆霍兹线圈通过电流作用激发出均匀磁场；所述的电流表用于测量磁场的电流大小，所述的高斯计用于测量磁场强度。

作为一个优选例，所述的亥姆霍兹线圈包括水平放置、互相平行的两层线圈，分别为第一线圈和第二线圈。

作为另一优选例，所述的第一线圈由第一固定板固定，所述的第一固定板为上下两层结构，所述的第一线圈位于第一固定板上下两层结构的中间；所述第二线圈由第二固定板固定，所述的第二固定板也为上下两层结构，所述的第二线圈位于第二固定板上下两层结构的中间。

作为另一优选例，所述的第一固定板和第二固定板之间通过三根连接柱连接。

作为另一优选例，所述的第一固定板的中央位置设有通孔，高斯计的磁场测定探头经由所述通孔垂直插入，悬垂在第一固定板和第二固定板之间。

作为另一优选例，所述的第二固定板的中央位置设有隔离器皿，所述的隔离器皿包括上盖和底板。

作为另一优选例，所述的磁场干预装置还设有温度计，所述的温度计用于监测整个系统的温度变化。

本实用新型优点在于：

1、本实用新型提供了一种便于研究磁场对脊髓来源神经干细胞的干预作用，能有效促进脊髓来源神经干细胞修复损伤的装置，填补了物理因素磁场促脊髓损伤修复的空白。

2、亥姆霍兹线圈保证能获得均匀磁场。

3、设有高斯计，可测量磁场强度，并用电流表记录电流值，余下实验过程仅需将电流调节到所记录数值即可获得期望的恒定磁场。高斯计还能时刻监测磁场强度，有助于记录和获得精确的实验数据。

4、亥姆霍兹线圈使用上下两层结构的固定板固定，能获得有效保护。

5、固定板同时还提供了实验材料的放置平面，空间大，能放置多个培养板，并且便于取放。

6、设有隔离器皿，能将置于内部的实验细胞与外界隔离，有效防止污染。

7、设有温度计，可实时测定实验细胞所处环境温度。

【附图说明】

附图1是本实用新型一种促进脊髓来源神经干细胞修复损伤的磁场干预装置的结构示意图。

附图2是一种亥姆霍兹线圈结构示意图。

附图3是另一种亥姆霍兹线圈结构示意图。

【具体实施方式】

下面结合实施例并参照附图对本实用新型作进一步描述。

附图中涉及的附图标记和组成部分如下所示：

1.稳压电源 2.函数信号发生器

3.功率放大器 4.电流表

5.温度计 6.高斯计

61.磁场测定探头 7.亥姆霍兹线圈

71.第一线圈 72.第二线圈

81.第一固定板 82.第二固定板

9.连接柱 10.通孔

11.隔离器皿 111.上盖

112.底板 12.细胞培养皿

实施例1

请参见图1，图1是本实用新型一种促进脊髓来源神经干细胞修复损伤的磁场干预装置的结构示意图。所述的磁场干预装置设有稳压电源1、函数信号发生器2、功率放大器3、电流表4、温度计5、高斯计6、亥姆霍兹线圈7。所述的稳压电源1与电源连接，以稳定交流电。所述的函数信号发生器2改变电流的频率、波形等，可以将交流电进行修改。所述的功率放大器3用于产生更大的功率输出。所述的电流表4用于测量磁场系统的电流大小。所述的温度计5用于监测整个系统的温度变化。所述的高斯计6用于测量磁场强度。所述的亥姆霍兹线圈7通过电流作用，激发出一定范围的均匀磁场。

请参照图2，图2是亥姆霍兹线圈结构示意图。所述的亥姆霍兹线圈7包括水平放置、互相平行的两层线圈，分别为第一线圈71和第二线圈72。所述的第一线圈71由第一固定板81固定，所述的第一固定板81为上下两层结构，所述的第一线圈71位于第一固定板81上下两层结构的中间。所述第二线圈72 由第二固定板82固定，所述的第二固定板82也为上下两层结构，所述的第二线圈72位于第二固定板82上下两层结构的中间。所述的第一固定板71和第二固定板72之间通过三根垂直的连接柱9连接。所述的第一固定板71的中央位置还设有通孔10，高斯计6的磁场测定探头61经由通孔10垂直插入，悬垂在第一固定板71和第二固定板72之间。

本实用新型的磁场干预装置的使用方法为：1)连接交流电后通过函数信号发生器2和功率放大器3改变电流的频率和波形等，确定合适的参数。2) 亥姆霍兹线圈7激发出一定强度的磁场，使用高斯计6检测磁场中心区域的强度。3)调节功率放大器3等设备，使得磁场强度达到所需要求，如100mt，记录此时电流表4的数值。4)每次使用时，调节参数，使得电流表4的数值达到记录数值，此时即为特定强度磁场。5)亥姆霍兹线圈7会激发出一定范围的均匀磁场，使用时将所需刺激的细胞或动物置于第二固定板82的中心区域即可。

需要说明的是，本实用新型中，磁场刺激的核心是亥姆霍兹线圈，由于亥姆霍兹线圈具有开敞性质，很容易地可以将其它仪器置入或移出，也可以直接做视觉观察，因此适用于研究磁场对神经干细胞增殖分化和形成神经环路的影响。当一对彼此平行且连通的共轴圆形线圈，其线圈内电流方向一致，大小相同，且线圈之间距离d正好等于圆形线圈的半径R时即为亥姆霍兹线圈。本实施例中所述的亥姆霍兹线圈7是上下分布的，因此可以产生一个圆柱形恒定磁场。将细胞或活体动物置于其中心圆柱区域，可对其进行恒定的磁场刺激。由于磁场强度与电流大小是相关的，因此使用高斯计6测量磁场强度，并用电流表4记录电流值，余下实验过程仅需将电流调节到所记录数值即可获得期望的恒定磁场。所述的第一固定板81和第二固定板82用于固定亥姆霍兹线圈，第一固定板81和第二固定板82均采用上下两层结构，能有效地保护亥姆霍兹线圈。所述的第二固定板82还提供了实验材料的放置平面。所述的通孔10便于高斯计6的磁场测定探头61的放置。所述的高斯计6能时刻监测磁场强度，有助于记录和获得精确的实验数据。本实用新型的磁场干预装置非常有利于磁场干预脊髓来源神经干细胞的研究，通过给予特定频率、强度的磁场，研究磁场与神经再生与神经环路重构的关系，用于修复脊髓损伤。

实施例2

本实施例的促进脊髓来源神经干细胞修复损伤的磁场干预装置与实施例1 所述的促进脊髓来源神经干细胞修复损伤的磁场干预装置基本相同，不同之处仅在于：请参见图3，图3是另一种亥姆霍兹线圈结构示意图，所述的第二固定板82的中央位置设有隔离器皿11，所述的隔离器皿11包括上盖111和底板 112，所述的上盖111扣合在底板112上部以实现隔离器皿11内部与外部的隔离。使用过程中，将盛放培养基和实验细胞的细胞培养皿12放置于隔离器皿 11的底板112上，然后盖好上盖111，即可开启磁场，以刺激实验细胞。

本实施例中，所述的隔离器皿11在使用前需灭菌，用于将置于内部的实验细胞与外界隔离，有效防止污染；隔离器皿11可以是圆柱形、正方体或长方体。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种促进脊髓来源神经干细胞修复损伤的磁场干预装置，其特征在于，设有稳压电源、函数信号发生器、功率放大器、电流表、高斯计、亥姆霍兹线圈；所述的稳压电源与交流电电源连接并稳定交流电；所述的函数信号发生器用于改变电流的频率或波形；所述的功率放大器用于产生更大的功率输出和调节功率输出；所述的亥姆霍兹线圈通过电流作用激发出均匀磁场；所述的电流表用于测量磁场的电流大小，所述的高斯计用于测量磁场强度。

2.根据权利要求1所述的磁场干预装置，其特征在于，所述的亥姆霍兹线圈包括水平放置、互相平行的两层线圈，分别为第一线圈和第二线圈。

3.根据权利要求2所述的磁场干预装置，其特征在于，所述的第一线圈由第一固定板固定，所述的第一固定板为上下两层结构，所述的第一线圈位于第一固定板上下两层结构的中间；所述第二线圈由第二固定板固定，所述的第二固定板也为上下两层结构，所述的第二线圈位于第二固定板上下两层结构的中间。

4.根据权利要求3所述的磁场干预装置，其特征在于，所述的第一固定板和第二固定板之间通过三根连接柱连接。

5.根据权利要求3所述的磁场干预装置，其特征在于，所述的第一固定板的中央位置设有通孔，高斯计的磁场测定探头经由所述通孔垂直插入，悬垂在第一固定板和第二固定板之间。

6.根据权利要求3所述的磁场干预装置，其特征在于，所述的第二固定板的中央位置设有隔离器皿，所述的隔离器皿包括上盖和底板。

7.根据权利要求1所述的磁场干预装置，其特征在于，所述的磁场干预装置还设有温度计，所述的温度计用于监测整个系统的温度变化。