ES2265209B1 - Dispositivo aplicador de campos electromagneticos a cultivos celulares. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo aplicador de campos electromagnéticos a cultivos celulares. Incorpora una antena (1) que irradia en sentido interno, hacia una placa Petri (5) de cultivos celulares (7), que hace también de anillo receptor de la emisión celular, estando alimentada por un cable coaxial (16), desde un generador (2) oscilador de campos electromagnéticos de muy alta frecuencia modulados por frecuencias, aparte de unos medios "patch clamp", en base a una micropipeta (8) llena de una solución acuosa conductora de cloruro, sódico o potásico, provista con un electrodo interior, que hace de polo negativo y que está en contacto con la membrana celular, mientras que una conexión de retorno (9) hace de electrodo positivo en contacto con el líquido extracelular (7) y estando la micropipeta (8) unida a un preamplificador (12), un amplificador (13) conectado a un registrador gráfico (14), además de un analizador (17) de espectros, un microscopio inverso (10) con unos micromanipuladores.
Description
Dispositivo aplicador de campos
electromagnéticos a cultivos celulares.
La presente invención se refiere a un
dispositivo aplacador de campos electromagnéticos a cultivos
celulares, de entre las diferentes técnicas de
electrofisiología.
Caracteriza esta invención una especial
construcción de un generador oscilador que, a través de un anillo
emisor aplica, a una placa de cultivo Petri, campos
electromagnéticos de muy alta frecuencia, en el rango de las
microondas, modulados por frecuencias en el rango de las LF.
Son conocidas de antiguo las aplicaciones
biomédicas de los campos electromagnéticos, en mediciones,
diagnosis y terapias de diversa índole, especialmente en lo
referente al sistema nervioso, tratándose con ellos incluso
enfermedades neurogenerativas (Anninos y Tsagas, 1989; Sandyk,
1991; Jacobson, 1995, entre otros).
También son conocidas las amplias aplicaciones
de los campos electromagnéticos de muy alta frecuencia,
concretamente los del orden de los 10 GHz, pertenecen a la
denominada banda "X" (8,0 GHz a 12,4 GHz), de amplio uso por
los barcos de carga, pesqueros y otros, así como en las direcciones
de tiro de los barcos de guerra, lo mismo en los lanzacohetes que
en un amplio espectro de aplicaciones, dentro del que se incluyen
también las aplicaciones biomédicas de las microondas.
Concretamente, la patente Nº P 200300891, de los
propios solicitantes, incorpora un generador de estas frecuencias
que, además, está modulada por la banda de frecuencias de
resonancia Schumann y consistente, además, en una antena multicapa,
tipo antena de cable, en banda elástica y con repetitividad de
elementos radiantes, de las denominadas de tecnología microstrip,
que incorpora un dieléctrico entre dos capas metálicas y que,
convenientemente preparada, se fija a la cabeza de un paciente de
Alzheimer al que aplica estos campos así modulados.
Las resonancias Schumann son señales de muy
baja. intensidad y el rango de frecuencias está comprendido entre
4 Hz y 12 Hz, en variación circadiana y también muestran cierta
variación con la latitud, entre otras causas. Cuentan con un
fundamental del orden de los 8 Hz, en la inmediata proximidad de la
frecuencia de resonancia del hipotálamo. Aparte de ello son
importantes sus armónicos, especialmente los próximos a los 14, 20,
26, 33, 39, 45 y 51 Hz.
Esta frecuencia Schumann viene a ser,
básicamente, la resultante de la combinación de la radiación solar
junto con la terrestre en el espacio resonante intermedio entre la
superficie terrestre y la ionosfera, presentándose bajo la forma de
ondas electromagnéticas estacionarias excitadas por los rayos
producidos por las tormentas, con intensidad variable y
dependientes de la densidad de generación de éstos
últimos.
últimos.
Estas frecuencias Schumann tienen también
aplicación clínica de forma independiente y su acción es altamente
probable que tenga lugar a través de la glándula pineal, sobre la
cual existen diferentes posibilidades de actuación respecto de sus
dos etapas generadoras, de serotonina y de melatonina, siendo la
posible actividad de la misma la de sincronización del conjunto de
los ritmos cerebrales.
No obstante los resultados visibles y
constatables de la invención antes citada, su verificación a nivel
celular neuronal requiere de otras técnicas, como pueda ser la que
ahora se propugna.
Por otro lado, la generación de señal en el
rango de los kHz a los GHz, tiene lugar por una gran diversidad de
medios convencionales como puedan ser los osciladores YIG, los de
dieléctrico, los sintetizadores de señal, los osciladores Gunn
están basados en el empleo de diodos Gunn que tienen una
resistencia dinámica negativa, cuyo valor depende de la tensión a
la que están sometidos. Presentan la particularidad de lograr una
estabilización de la frecuencia de oscilación en un punto donde la
energía por ciclo, generada en la región de resistencia positiva,
es igual a la energía por ciclo en la región de resistencia
negativa. De esta forma, lo osciladores Gunn permiten producir unas
señales de salida limpias y estables. Se pueden utilizar diodos de
GaAs o InP, dependiendo de los requisitos de la frecuencia y
energía de salida. Con estos osciladores se trabaja habitualmente
en el entorno de los 30 GHz y suelen utilizarse como fuente en un
laboratorio, en un oscilador local y, en general, donde sea precisa
una fuente fiable de generación de ondas milimétricas.
El solicitante desconoce la existencia de
técnicas electrofisiológicas que resuelvan, entre otras, la
problemática de la medición anteriormente descrita, con la
sencillez y eficacia de la invención que ahora se procede a
describir en la que, entre otras ventajas, deja de ser
significativo el tamaño de la célula.
La presente invención se refiere a un
dispositivo aplacador de campos electromagnéticos a cultivos
celulares, de entre todas aquellas diferentes técnicas de
electrofisiología, preferentemente de entre las que aplican los
medios "patch clamp" o pinzamiento de membrana.
Esta técnica, en cinco configuraciones básicas
diferentes, posibilitó la concesión del premio Nobel a Neher y
Sakmann en 1992, habiendo devenido en el método central de la
moderna electrofisiología, por lo que se considera que no se
requieren mayores comentarios al respecto, salvo el de que la
membrana intermedia que utiliza ha ido cambiando con el tiempo, en
función de las necesidades específicas de los registros de las
emisiones celulares completas, tendiéndose actualmente a emplear
el, por otra parte bien conocido, elastómero PDMS, moldeable en
dimensiones a nivel de décimas de micra, así como provisto con la
adecuada impedancia de acceso del electrodo.
Además de conocer la actividad de agrupaciones
celulares o bien de células individuales, sirve para determinar
determinados ritmos, como las celulares cardíacos, en base a
detectar las emisiones de los canales fónicos de una célula, en los
que el cierre se produce en un par de milésimas de segundo.
Caracteriza esta invención la incorporación de
un generador oscilador tipo Gunn, con frecuencia fundamental de
oscilación del orden de los GHz, con potencias muy bajas, del orden
de los mW, regulable y modulada su amplitud por la frecuencia de
resonancia Schumann, del, orden de algunos Hz.
La aplicación tiene lugar desde un anillo
emisor, encargado de "iluminar" o irradiar a una placa de
cultivos celulares tipo Petri, en cualquier configuración estando,
por razones de simple proximidad, dentro de la denominada zona de
Rayleigh con el ancho de iluminación. Preferentemente, la forma de
esta antena será de tipo anular circular.
Para cubrir las especificaciones del Reglamento
de 24.04.98 de la Ley 11/98, protegiendo al personal laboral
mediante limitación de su exposición a la iluminación de la antena,
el diagrama de ésta determina que la mayor cantidad posible de
energía se dispone axial, es decir, en sentido radial interno,
hacia la preparación celular a iluminar.
Esta antena cuenta con dos placas metálicas de
Cu, una tercera de material dieléctrico intermedia, estando
conectadas las extremas a un cable coaxial (50 \Omega), así como
rodeado el conjunto, por su borde externo, con una cinta en
material conductor, que concentra internamente la radiación.
Para la medida pasiva o caracterización de la
antena se utilizan un analizador vectorial de redes HP8510C
(características de magnitud y fase), en la banda de GHz con margen
adecuado, más un analizador de espectros HP 8564EC y completan la
invención unos medios "patch clamp".
El potencial de membrana se mide bajo el efecto
de los campos electromagnéticos, a través de los canales de
intercambio fónico, en base a disponer el electrodo positivo en el
líquido extracelular y el negativo en el interior de la pipeta
estirada y llena de una solución acuosa conductora de cloruro,
sódico o potásico, dispuestos estos campos en bien en substitución
de los productos químicos añadidos al líquido extracelular en la
técnica convencional de Neher y Sakmann o bien en conjunción con
éstos, de modo que se puede medir en directo el efecto de los
mismos sobre el potencial de membrana de las células.
Se complementa la presente memoria descriptiva,
con un juego de planos, ilustrativos del ejemplo preferente y nunca
limitativo de la invención.
La Figura 1 es una explosión esquemática de la
antena del ejemplo preferente de la invención, previamente a la
incorporación del anillo metálico perimetral, mostrando sus
elementos componentes, así como las conexiones al cable
coaxial.
La Figura 2 muestra la antena conectada al
generador, lista para su aplicación sobre una placa Petri que
incorpora un cultivo celular, así como el resto de los equipos de
medición del potencial transmembrana.
A la vista de lo anteriormente enunciado, la
presente invención se refiere a un dispositivo aplicador de campos
electromagnéticos a cultivos celulares, de entre todas aquellas
diferentes técnicas de electrofisiología que aplican los medios
"patch clamp", a fines de conocimiento de la actividad de
agrupaciones celulares o bien de células individuales, sirve para
determinar ritmos celulares, por ejemplo cardíacos, en base a
detectar y analizar la actividad de los canales fónicos de una
célula así como para manipularles, como tratamiento de enfermedades
de raíz metabólica, esencialmente caracterizado por incorporar una
antena (1) en anillo emisor, encargado de irradiar,
mayoritariamente en sentido interno, a una placa Petri (5),
provista de un adecuado soporte (5.1) interior de los cultivos
celulares (7), construida en "U" con dieléctrico interno y en
disposición horizontal cerrada, así como en cualquier configuración
geométrica de esta antena (1), estando comprendido en la zona de
Rayleigh el avance de la irradiación desde el exterior hacia el
centro de este anillo emisor, bien a lo largo del radio en el caso
circular, bien de la semidiagonal en el caso cuadrangular o bien
del semieje mayor en el caso de la forma elíptica, en distancia
variable según la frecuencia a aplicar, preferentemente con un
máximo de 10 cm.
La forma de este aplicador del ejemplo
preferente (Figura 1) será de tipo anular con 4 cm y 5 cm de
diámetros interior y exterior y 1 cm de altura, utilizada como
soporte de una placa Petri (5) de 4 cm.
Caracteriza también la incorporación de un
generador (2) oscilador de aplicación de estos campos
electromagnéticos, en el rango de las microondas (300 MHz - 300
GHz), en este ejemplo de tipo Gunn con frecuencia fundamental de
oscilación que presenta una frecuencia de portadora variable y del
orden de los 10 GHz, con potencias muy próximas a los 3 mW,
exteriormente regulable (2.1) y estando modulados estos campos por
frecuencias LF (desde cerca de 1 Hz hasta 300 Hz), así como
incorporando en este ejemplo un integrado 555 y correspondiendo la
salida en amplitud a la frecuencia de resonancia fundamental de
Schumann, de 8 Hz.
La antena (1), fabricada en tecnología
convencional microstrip, si bien modificada, cuenta con dos placas
(1.1) y (1.2) metálicas de Cu, sobre circuito impreso y una tercera
placa (1.3) de material dieléctrico dispuesta intermedia, estando
alimentada mediante un cable (16) coaxial, de modo que el blindaje
(16.2) se conecta a la cara externa de la placa (1.3) superior
para la toma de tierra, mientras que el hilo conductor (16.1)
atraviesa las capas (1.1), (1.2) y (1.3) y se conecta a la cara
externa de la placa (1.1) metálica inferior, de modo que se evita
la radiación hacia el exterior en el eje vertical; así como hace de
alma de la "U" de esta antena (1) una cinta (1.4) metálica, de
Cu, que es la encargada de disminuir la radiación hacia el
exterior de la antena (1), protegiendo éste, al tiempo que enfoca
la señal al interior, con lo que la antena (1) se asemeja a una
cavidad rellena de dieléctrico, abierta por uno de sus lados, que
está aislada en una cámara de Faraday (4) y estando montado todo el
conjunto sobre una mesa antivibratoria
(3).
(3).
Completan la invención los medios adecuados para
una instalación "patch clamp", de medición del potencial de
membrana bajo el efecto de los campos electromagnéticos a través de
los canales de intercambio iónico, en base a una micropipeta (8)
estirada y llena de una solución acuosa de cloruro, sódico o
potásico, provista con un electrodo interior, que hace de polo
negativo y que está en contacto con la membrana celular, mientras
que una conexión de retorno (9) hace de electrodo positivo en
contacto con el líquido extracelular (7).
La micropipeta (8) está unida a un
preamplificador (12), seguido de un amplificador (13), estando
unido éste a un registrador gráfico (14) y, para la monitorización
o monitorización de comprobación del funcionamiento dinámico se
emplea el analizador (17) de espectros, completando el conjunto un
microscopio inverso (10) Nikkon o Zeiss, con la óptica
correspondiente y una cámara de tv (11) del lado inferior, así como
con la alimentación y la iluminación de la parte superior.
Fuera de la Figura 1 existen unos
micromanipuladores, y dentro de ésta se observa el analizador (15)
vectorial de redes, empleado inicialmente para la medida y
caracterización de la antena.
De este modo se puede verificar con gran
exactitud los efectos sobre las células, tanto de los campos
electromagnéticos como los de una amplísima diversidad de productos
químicos, en especial los que presentan una marcada ionización con
lo que, en este último caso, se pueden individualizar los
tratamientos en base a precisar con gran exactitud la
posología.
No altera la esencialidad de esta invención
variaciones en materiales, forma, tamaño y disposición de los
elementos componentes, descritos de manera no limitativa, bastando
ésta para proceder a su reproducción por un experto.
Claims (6)
1. Dispositivo aplicador de campos
electromagnéticos a cultivos celulares, de entre todas aquellas
diferentes técnicas de electrofisiología que utilizan los medios
técnicos "patch clamp", de identificación de la actividad bien
de células individuales o bien de agrupaciones celulares,
esencialmente caracterizado por incorporar una antena (1) en
anillo emisor, encargado de irradiar, mayoritariamente en sentido
interno, a una placa Petri (5), provista de un adecuado soporte
(5.1) interior de los cultivos celulares (7), que hace también de
anillo receptor de la emisión celular, construida en "U" en
disposición horizontal cerrada y en cualquier configuración
geométrica así como alimentada, a través de un cable coaxial (16),
desde un generador (2) oscilador de campos electromagnéticos de muy
alta frecuencia (300 MHz a 300 GHz) modulados por frecuencias LF
(de hasta 300 Hz) modulados por las frecuencias de resonancia
Schumann y sus armónicos principales (de 4 Hz a 51 Hz), además de
unos medios "patch clamp", de medición del potencial de
membrana bajo el efecto de los campos electromagnéticos a través de
los canales de intercambio iónico, en base a una micropipeta (8)
llena de una solución acuosa conductora de cloruro, sódico o
potásico provista con un electrodo interior, que hace de polo
negativo y que está en contacto con la membrana celular, mientras
que una conexión de retorno (9) hace de electrodo positivo en
contacto con el líquido extracelular (7) y estando la micropipeta
(8) unida a un preamplificador (12), seguido de un amplificador
(13) conectado a un registrador gráfico (14) y, para la
comprobación del funcionamiento dinámico se emplea un analizador
(17) de espectros, completando el conjunto un microscopio inverso
(10) con la óptica correspondiente y una cámara de tv (11) del lado
inferior, así como con la alimentación y la iluminación en la parte
superior, junto a unos micromanipuladores.
2. Dispositivo aplicados de campos
electromagnéticos a cultivos celulares, según la reivindicación
anterior, caracterizado porque la antena (1) está fabricada
en tecnología microstrip modificada y cuenta con dos placas (1.1) y
(1.2) metálicas de Cu, sobre circuito impreso y una tercera placa
(1.3) de material dieléctrico dispuesta intermedia, estando
conectada con un cable (16) coaxial, de modo que el blindaje
(16.2) se conecta a la cara externa de la placa (1.3) superior para
la toma de tierra, mientras que el hilo conductor (16.1) atraviesa
las capas (1.1), (1.2) y (1.3) y se conecta a la cara externa de la
placa (1.1) metálica inferior, de modo que se evita la radiación
hacia el exterior en el eje vertical; así como hace de alma de la
"U" de esta antena (1) una cinta (1.4) metálica, de Cu, que es
la encargada de disminuir la radiación hacia el exterior de la
antena (1), protegiendo éste, al tiempo que enfoca la señal al
interior, con lo que la antena (1) se asemeja a una cavidad rellena
de dieléctrico y abierta por uno de sus lados, aislada en una
cámara de Faraday (4) y montado todo el conjunto sobre una mesa
antivibratoria (3).
3. Dispositivo aplicador de campos
electromagnéticos a cultivos celulares, según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado por estar comprendido, dentro de
la zona de Rayleigh el ancho de iluminación de la antena (1), en el
avance de la irradiación desde el exterior hacia el centro de este
anillo emisor, bien a lo largo del radio en el caso circular, bien
de la semidiagonal en el caso cuadrangular o bien del semieje
mayor en el caso de la forma elíptica, en distancia variable según
la frecuencia a aplicar, preferentemente con un máximo de 10
cm.
4. Dispositivo aplicador de campos
electromagnéticos a cultivos celulares, según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque la forma anular de este
aplicador cuenta con 4 cm y 5 cm de diámetros interior y exterior y
1 cm de altura, siendo utilizada como soporte de una placa Petri
(5) de 4 cm.
5. Dispositivo aplicador de campos
electromagnéticos a cultivos celulares, según la reivindicación
primera, caracterizado porque el generador (2) oscilador es
del tipo Gunn y trabaja con potencias muy próximas a los 3 mW, con
frecuencia fundamental de oscilación que presenta una frecuencia de
portadora en el rango de la banda "X" y que es exteriormente
regulable (2.1), incorporando este generador oscilador un integrado
555.
6. Dispositivo aplicador de campos
electromagnéticos a cultivos celulares, según las reivindicaciones
1ª y 5ª, caracterizado porque la frecuencia fundamental de
oscilación presenta una portadora del orden de los 10 GHz y la
frecuencia de modulación se corresponde con la frecuencia
fundamental de resonancia
Schumann de 8 Hz.
Schumann de 8 Hz.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| ES200400044A ES2265209B1 (es) | 2004-01-12 | 2004-01-12 | Dispositivo aplicador de campos electromagneticos a cultivos celulares. |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| ES200400044A ES2265209B1 (es) | 2004-01-12 | 2004-01-12 | Dispositivo aplicador de campos electromagneticos a cultivos celulares. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2265209A1 ES2265209A1 (es) | 2007-02-01 |
| ES2265209B1 true ES2265209B1 (es) | 2008-03-01 |
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