用于對細(xì)胞局部應(yīng)用極低頻磁場的裝置制造方法
【專利摘要】一種使研究對象區(qū)域中的器官細(xì)胞受到極低頻磁場作用的方法和系統(tǒng)。至少一個共振介質(zhì)可操作地連接至發(fā)電器。該發(fā)電器產(chǎn)生正弦非諧波電流信號，該正弦非諧波電流信號具有大致在7.5赫茲和7.9赫茲之間的預(yù)定頻率，以及大致在0.7毫特斯拉和3毫特斯拉之間的電磁輻射。共振介質(zhì)由信號提供能量，并且在預(yù)定的期間內(nèi)鄰近區(qū)域中的器官細(xì)胞組織放置，由此，區(qū)域中的器官細(xì)胞在預(yù)定的期間內(nèi)受到強度小于1毫特斯拉以及頻率大致在7.5赫茲到7.9赫茲之間的恒定磁場的作用。
【專利說明】用于對細(xì)胞局部應(yīng)用極低頻磁場的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于對細(xì)胞局部應(yīng)用低頻磁場的裝置，并且涉及一種對細(xì)胞應(yīng)用 低頻磁場的方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于對器官細(xì)胞局部應(yīng)用極低頻（ELF)磁場 (MF)的裝置以及對應(yīng)的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] MIT(麻省理工大學(xué)）和阿爾伯特愛因斯坦醫(yī)學(xué)院等研究中心進行的研究表明，應(yīng) 用與腦波相似的特低頻脈沖形式的磁場可使細(xì)胞膜級（level)的電位增加。該結(jié)果具有有 益效果，例如阻止細(xì)胞內(nèi)部的細(xì)菌和病毒侵入以及它們在人體內(nèi)的生長速率，并且改善血 液循環(huán)，進而提高細(xì)胞的氧化作用。已被注意到的另一個有益效果是，改進因細(xì)胞級的細(xì)胞 外涌入（extracellular influx)而產(chǎn)生的1?離子（Ca+2)的交換，并且增強身體抵抗凋亡因 子（apoptotic factors)的能力。
[0003] Richard A.Luben等人在1972年刊登在美國科學(xué)院院報79卷，4180-4184頁： 醫(yī)學(xué)科學(xué)（Proc.NatL. Acad. Sci.USA，vol. 79, pages 4180_4184，July 1982 :Medical Sciences)上的"電磁場刺激對骨和體外骨細(xì)胞的影響：通過低能量的低頻磁場抑制 對甲狀腺素的反應(yīng)"（"Effects of electromagnetic stimuli on bone and bone cells in vitro:Inhibition of responses to parathyroid hormone by low-energy low-frequency fields"）中，已經(jīng)對本領(lǐng)域的這種研究的基本內(nèi)容進行了撰寫。在該文獻 中，有創(chuàng)骨折康復(fù)中所取得的顯著改進同樣被認(rèn)為是受到頻率為10到90赫茲的脈沖ELF 磁場作用的結(jié)果。
[0004] 已知低頻率在口腔領(lǐng)域中的應(yīng)用，用于改善牙齦內(nèi)部的血液循環(huán)，例如國際專利 申請W02006001644中所公開的。其中所述設(shè)備由通過電纜連接至硅電機的支撐件的低頻 率發(fā)電器組成。將該硅電極應(yīng)用到有需求的牙齦區(qū)域中，用于增強血液循環(huán)和幫助抑制疼 痛。
[0005] 相比本發(fā)明的裝置和方法的理想效果，這種技術(shù)的主要缺點在于，由于外加磁場 必須通過應(yīng)用沒有變化的恒定電流來保持不受擾動，所以W02006001644中的低頻并不能 被長時間應(yīng)用。
[0006] 加拿大專利申請CA1202804公開了另一個可比較的ELF磁場或電磁場的示例，該 專利申請描述了 ELF用于糾正牙齒的位置異常的用途。這種技術(shù)所提供的效果是通過將一 些受到特低頻磁場作用的永磁鐵、電磁鐵或電磁感應(yīng)線圈應(yīng)用至相關(guān)的頰區(qū)來幫助修復(fù)上 下頜軟組織的。通過與一些鄰近的電解質(zhì)相互作用的下頜骨的運動產(chǎn)生ELF范圍，用于輸 出再生電流。
[0007] 日本專利申請JP2001026529公開了一種帶有先后被提供有低頻發(fā)電器和高頻發(fā) 電器的磁鐵的裝置，用于清潔痛風(fēng)結(jié)節(jié)或牙齦，以便刺激牙齦的淋巴功能以及預(yù)防和治療 牙周病。
[0008] 與本發(fā)明的裝置和方法的理想效果再次相比，上述技術(shù)的主要缺點在于， JP2001026529中的低頻率和高頻率并不能被長時間應(yīng)用，并且這種裝置僅能清潔牙齒而不 能用來治療牙齦。
[0009] 因此，本領(lǐng)域的已知裝置在強度和振幅有時顯著低于由地磁產(chǎn)生的強度和振幅的 情況下，會產(chǎn)生特低頻的電磁脈沖。然而，所有這種電磁場均包括電流部件并且由于相同原 因而顯示出諧波，因此，這種裝置在細(xì)胞級的效果仍然是次佳的。
[0010] 由 申請人:在W02012/093277簡要說明的關(guān)于牙齦細(xì)胞培養(yǎng)物的早期研究顯示，產(chǎn) 生極低頻（ELF)磁場并且使器官細(xì)胞受到此磁場的作用可使該細(xì)胞產(chǎn)生明顯的再生效果。 將牙銀細(xì)胞培養(yǎng)物放入佩特里容器（Petri containers)，并使其在不同的時期內(nèi)受到不同 脈動和強度的磁場的作用，之后將佩特里容器放置于亥姆霍茲型組件內(nèi)部。
[0011] 在這種研究中，用來產(chǎn)生電磁場的裝置具有兩個通道，用于產(chǎn)生電磁脈沖，其中， 每個通道由兩個帶有阻塞的振蕩腔組成，各振蕩腔均可產(chǎn)生ELF頻率并且兩個振蕩腔可以 交替操作，使得每次僅一個通道中的一個振蕩器根據(jù)周期操作。該裝置還包括終結(jié)（final) 電路和感應(yīng)線圈，該感應(yīng)線圈產(chǎn)生具有所選通道的振蕩器的頻率的電磁場，該所選通道的 振蕩器的頻率與主控振蕩器以及由主控振蕩器控制的選擇電路的頻率混合，交替操作阻塞 振蕩器，從而實現(xiàn)由各通道通過兩個控制信號發(fā)出的可選頻率的自動改變。在上述技術(shù)中， 不利地是，電流不能保持恒定，并且因此在相同的外加頻率內(nèi)產(chǎn)生變化或諧波，由此使外加 磁場在應(yīng)用到細(xì)胞組織的過程中受到干擾。
[0012] 因此，要被解決的技術(shù)問題包括，提供一種能夠產(chǎn)生恒定值、無變形的ELF磁場， 并且使器官細(xì)胞受到這種磁場的作用的裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 因此，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種使研究對象區(qū)域中的器官細(xì)胞受到極低 頻磁場作用的方法，該方法包括步驟：可操作地將共振介質(zhì)連接至發(fā)電器；利用所述發(fā)電 器產(chǎn)生恒定正弦的非諧波的電流信號，其具有大致在7. 5赫茲和7. 9赫茲之間的預(yù)定頻率， 以及大致在〇· 7毫特斯拉和3毫特斯拉之間的電磁輻射；以及在預(yù)定的期間內(nèi)將所述共振 介質(zhì)鄰近所述區(qū)域中的器官細(xì)胞組織放置，由此使所述區(qū)域中的器官細(xì)胞在所述預(yù)定的期 間內(nèi)受到恒定磁場的作用，該恒定磁場小于1毫特斯拉，并且其頻率大致在7. 5赫茲到7. 9 赫茲之間。
[0014] 本發(fā)明的完全無創(chuàng)的方法有利地提供了一種極低頻磁場，該磁場的特征在于，具 有低于0· 2%變形的可視為不變形的諧波并且還具有恒定的可調(diào)節(jié)性能，從而改變其適用 性。所提供的所述磁場可以有助于預(yù)防治療通常與成熟身體和/或者美容需求（如脫發(fā)、 皺紋、皮膚越來越缺少彈性等）有關(guān)的細(xì)胞問題。所提供的所述磁場還可以在患者恢復(fù)狀 況下使用，例如，幫助手術(shù)后的組織愈合以及克服牙周病。重要的是，維持恒定磁場可以增 加再生細(xì)胞的數(shù)量，從而抵消凋亡因子導(dǎo)致的細(xì)胞磨損。
[0015] 在本發(fā)明所述方法的實施例中，其中，所述發(fā)電器包括直接數(shù)字頻率合成器，所述 信號產(chǎn)生步驟還包括利用所述直接數(shù)字頻率合成器產(chǎn)生正弦非諧波電流信號。
[0016] 在本發(fā)明所述方法的可選實施例中，所述信號產(chǎn)生步驟還包括產(chǎn)生矩形信號，從 所述矩形信號輸出3至30赫茲的頻率，將所述矩形信號轉(zhuǎn)換為正弦信號，以及使所述信號 在0. 25暈特斯拉至3暈特斯拉范圍內(nèi)哀減。
[0017] 例如，所述矩形信號可以通過石英振蕩器產(chǎn)生，所述3到30赫茲的頻率可以通過 第一集成電路輸出，所述矩形信號可以通過8階巴特沃斯濾波器型集成電路轉(zhuǎn)換為正弦信 號，以及所述信號可以通過多級信號衰減器衰減。在本實施例的變型實施例中，所述第一集 成電路可以包括同步計數(shù)器，異步計數(shù)器，多個電阻器以及多個開關(guān)，其中，所述方法還包 括步驟：通過所述多個開關(guān)中的一個或多個開關(guān)對所述多個電阻器中的一個或多個電阻器 進行切換；根據(jù)所切換的電阻器，通過同步計數(shù)器將所述頻率按N二1至256分頻，通過異 步計數(shù)器將所述頻率按2 8分頻。在后面的實施例的變型實施例中，所述多級信號衰減器可 以包括8級，其中，所述方法還包括步驟：各級按0· 25毫特斯拉增大在所述共振介質(zhì)的極性 部分之間獲得的磁場感應(yīng)。
[0018] 在本發(fā)明所述方法的實施例中，所述方法還包括步驟：根據(jù)預(yù)定深度調(diào)節(jié)所述恒 定電磁流信號，所述預(yù)定深度為相對于所述區(qū)域外表面，位于所述區(qū)域內(nèi)部的所述器官細(xì) 胞的深度。本實施例被認(rèn)為尤其可用于到達位于相對于上皮較深的位置的細(xì)胞，還不需要 侵入式手術(shù)。在本實施例的變型實施例中，所述深度在1毫米至100毫米范圍內(nèi)，并且位于 所述預(yù)定深度處的所述器官細(xì)胞受到所述恒定磁場的作用。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供一種用于使研究對象區(qū)域中的器官細(xì)胞受到極 低頻磁場作用的系統(tǒng)，包括：發(fā)電器，其適合用來產(chǎn)生可調(diào)節(jié)的恒定正弦的非諧波的電流信 號，所述電流信號具有大致在7. 5赫茲至7. 9赫茲之間的預(yù)定頻率，以及大致在0. 7毫特斯 拉至3毫特斯拉之間的電磁輻射；以及至少一個共振介質(zhì)，其可操作地連接至所述發(fā)電器 并且受到所述可調(diào)節(jié)的恒定電流信號的作用，以便于在預(yù)定的期間內(nèi)鄰近所述區(qū)域中的器 官細(xì)胞組織放置。
[0020] 在本發(fā)明所述系統(tǒng)的優(yōu)選實施例中，所述發(fā)電器包括用于產(chǎn)生所述正弦非諧波電 流信號的直接數(shù)字頻率合成器。此種配置能夠提供一種特別簡單的重量和尺寸都減小的結(jié) 構(gòu)，由此使所述發(fā)電器表現(xiàn)為便攜的電池供電的設(shè)備。
[0021] 在本發(fā)明所述系統(tǒng)的可選實施例中，所述發(fā)電器可以包括：石英振蕩器，其用于產(chǎn) 生矩形信號；第一集成電路，其用于輸出所述矩形信號的3至30赫茲的頻率；多級信號衰 減器，其用于使所述正弦信號在0. 25毫特斯拉至2毫特斯拉范圍內(nèi)衰減。本實施例可以考 慮在期望得到所述信號的可調(diào)節(jié)性的更高精確度的場合中使用。
[0022] 在本發(fā)明的變型實施例中，所述第一集成電路可以包括同步計數(shù)器、異步計數(shù)器、 多個電阻器以及多個開關(guān)，所述第一集成電路被配置用來：通過所述多個開關(guān)中的一個或 多個開關(guān)切換所述多個電阻器中的一個或多個電阻器；以及根據(jù)所切換的電阻器，通過同 步計數(shù)器將所述頻率按N = 1至256分頻，并且通過異步計數(shù)器將所述頻率按28分頻。在 后面的這種實施例的變型實施例中，所述多級信號衰減器包括8級，并且其中所述方法還 包括步驟：各級適合按0· 25毫特斯拉增大所述共振介質(zhì)的一些極性部分之間獲得的磁場 感應(yīng)。
[0023] 通常，各發(fā)電器和共振介質(zhì)都具有相對簡單的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的整體尺寸相對于記 錄的現(xiàn)有技術(shù)大幅減小，由此，除提供結(jié)合上述方法所述的優(yōu)點以外，還提供了高便攜性和 易用性。
[0024]在本發(fā)明所述系統(tǒng)的實施例中，所述發(fā)電器還被配置用來根據(jù)預(yù)定深度調(diào)節(jié)所述 恒定電磁流信號，所述預(yù)定深度為相對于所述區(qū)域外表面，位于所述區(qū)域內(nèi)部的所述器官 細(xì)胞的深度。在本實施例的變型實施例中，所述深度在1毫米至100毫米范圍內(nèi)，并且位于 所述預(yù)定深度處的所述器官細(xì)胞受到所述恒定磁場的作用。
[0025] 在本發(fā)明所述系統(tǒng)的實施例中，將所述恒定電磁流信號調(diào)節(jié)至大致7. 65赫茲和 7. 75赫茲之間，以及大致0. 7毫特斯拉和〇· 75毫特斯拉之間。在本發(fā)明所述系統(tǒng)的優(yōu)選實 施例中，所述恒定電磁流信號被調(diào)節(jié)至7. 692赫茲和0· 75毫特斯拉。相應(yīng)地，本發(fā)明的方 法還可以包括調(diào)節(jié)步驟。
[0026] 在本發(fā)明所述系統(tǒng)的實施例中，所述至少一個共振介質(zhì)包括至少一個線圈元件。 在本實施例的變型實施例中，所述至少一個線圈元件可操作地纏繞在由順磁材料制成的支 撐元件或發(fā)射器上。
[0027] 在這種另一個實施例的第一變型實施例中，所述共振介質(zhì)可以包括具有大致呈環(huán) 形的表面的支撐元件，以便于鄰近器官細(xì)胞的區(qū)域定位。本實施例被認(rèn)為尤其可在通常使 用任何具有外表面的器官細(xì)胞組織（通常為皮膚）的情況下使用。
[0028] 在這種另一個實施例的第二變型實施例中，所述共振介質(zhì)可以大致呈U形，該U形 由兩個突出于基座部分并且由坡莫合金制成的齒部分限定，同時所述線圈元件纏繞在所述 基座部分上并且可操作地連接至所述發(fā)電器。本實施例由于坡莫合金材料固有的材料屬 性，被認(rèn)為尤其可在口腔內(nèi)應(yīng)用。在本共振介質(zhì)的優(yōu)選實施例中，強度大致在0. 7和0. 8毫 特斯拉之間以及輻射頻率在7. 5赫茲和7. 9赫茲之間的所述恒定磁場大致位于所述兩個齒 部分之間并且沿著所述兩個齒部分分布。
[0029]所述至少一個共振介質(zhì)可以安裝在支撐介質(zhì)上，所述支撐介質(zhì)從至少包括帶狀元 件、面罩狀元件、衣物、床墊、枕頭、頭盔的組里選擇。本實施例被認(rèn)為尤其可用于使ELF磁 場在原位保持很長一段時間。
[0030] 在這種后面實施例的變型實施例中，多個共振介質(zhì)安裝在所述支撐介質(zhì)上，各共 振介質(zhì)可操作地連接至相應(yīng)的發(fā)電器。本實施例被認(rèn)為尤其可用來立刻到達若干個不同區(qū) 域中的細(xì)胞。在另一個變型實施例中，同樣的發(fā)電器還可以適合用來將相同的可調(diào)節(jié)正弦 非諧波電流信號輸出至多個共振介質(zhì)中的每一個，其中，所述多個共振介質(zhì)安裝在所述支 撐介質(zhì)上。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供一種選擇極低頻磁場性能的方法，以應(yīng)用于研 究對象區(qū)域中的器官細(xì)胞，包括步驟：使從所述區(qū)域抽取的器官細(xì)胞受到由上述包含石英 振蕩器的系統(tǒng)的實施例輸出的第一恒定正弦的非諧波電流信號作用，所述第一恒定正弦的 非諧波電流信號的第一頻率大致在7· 5赫茲和7. 9赫茲之間，并且其電磁輻射強度大致為 〇· 75毫特斯拉；使從所述區(qū)域抽取的器官細(xì)胞受到由上述那個系統(tǒng)輸出的至少第二恒定 正弦的非諧波電流信號作用，其中，所述第一和至少第二頻率是不同的；根據(jù)所述第一和至 少第二頻率中的每一個，確定細(xì)胞生長的速率；選擇提供最高細(xì)胞生長速率的所述第一或 至少第二頻率；和調(diào)節(jié)包含DDS的系統(tǒng)的實施例，以發(fā)出帶有具有所選頻率的電流信號的 恒定磁場。
[0032]本發(fā)明的方法和系統(tǒng)可以用于各種美容治療，諸如使毛細(xì)管細(xì)胞和上皮細(xì)胞再 生。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)還可以用在植物細(xì)胞上，由此促進植物細(xì)胞的生長。對于任何這 樣的應(yīng)用，預(yù)定的期間都應(yīng)該是在至少5天的間隔內(nèi)至少兩個小時被重復(fù)至少5次。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]為更好的理解本發(fā)明和說明如何來實施本發(fā)明，下面將僅通過示例的方式并結(jié)合 附圖對本發(fā)明所述的具體實施例、方法和過程進行描述，其中：
[0034]圖1是本發(fā)明的用于局部應(yīng)用極低頻ELF磁場的發(fā)電裝置和共振介質(zhì)的框圖； [0035]圖2A是圖1中用于產(chǎn)生本發(fā)明的ELF磁場的裝置的電路的第一實施例的框圖； [0036]圖2B是圖2A中用于產(chǎn)生本發(fā)明的ELF磁場的裝置的電路的實施例的框圖； [0037] 圖2C是圖1中用于產(chǎn)生本發(fā)明的ELF磁場的裝置的電路的另一實施例的框圖； [0038]圖3是用于局部應(yīng)用極低頻ELF磁場的共振介質(zhì)的第一實施例的側(cè)視圖，該共振 介質(zhì)以安裝于支撐裝置的線圈元件的形式存在；
[0039] 圖4是圖3中線圈元件的俯視圖；
[0040] 圖5顯示了圖3和圖4中的可操作地與圖1和圖2中的發(fā)電裝置連接的共振介 質(zhì)；
[0041] 圖6顯示了通過與特斯拉計和伏特計接口的鄰近探頭對圖5中的線圈元件探頭發(fā) 出的電磁場的測量；
[0042]圖7是用于局部應(yīng)用ELF磁場的共振介質(zhì)的第二實施例的俯視圖，該共振介質(zhì)以 纏繞在叉狀元件并且尤其適合在頰腔中使用的線圈元件的形式存在；
[0043]圖8是基于圖7中的第二實施例，用于局部應(yīng)用ELF磁場的共振介質(zhì)的第三實施 例的俯視圖；
[0044] 圖9是圖8中的第三實施例的偵彳視圖；
[0045] 圖10顯示了用于局部應(yīng)用ELF磁場的共振介質(zhì)的第四實施例，仍然是基于圖7中 的第二實施例；
[0046] 圖11顯示了圖7中可操作地與圖1和圖2中的發(fā)電裝置連接的共振介質(zhì)；
[0047] 圖12顯示了通過與特斯拉計和伏特計接口的鄰近探頭對圖11中的叉狀元件發(fā)出 的電磁場的測量；
[0048] 圖13顯示了圖3-6中以穿衣的方式安裝于第一支撐介質(zhì)的共振介質(zhì)；
[0049] 圖14顯示了圖3-6中以可調(diào)節(jié)帶支撐件的方式安裝于第二支撐介質(zhì)的共振介 質(zhì)；
[0050] 圖15顯示了多個圖3-6中分別連接于安裝至圖14中的第二支撐介質(zhì)的發(fā)電裝置 的共振介質(zhì)；
[0051] 圖16顯示了多個圖3-6中分別連接于以面罩的形式安裝至第三支撐介質(zhì)的發(fā)電 裝置的共振介質(zhì)；
[0052] 圖17顯示了圖7-12中在頰腔內(nèi)部使用的共振介質(zhì)；以及
[0053] 圖18顯示了多個圖3-6中分別連接于與植物細(xì)胞組織一起使用的發(fā)電裝置的共 振介質(zhì)。

【具體實施方式】
[0054] 下面將通過發(fā)明人設(shè)想的具體示例方式進行描述。為提供全面理解，在下文的描 述中對許多具體細(xì)節(jié)進行了陳述。然而，顯而易見的是,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以實施本發(fā)明而 不受這些具體細(xì)節(jié)的限制。另一方面，眾所周知的方法和結(jié)構(gòu)都沒有進行詳細(xì)描述，以免不 必要的模糊描述。
[0055] 本發(fā)明涉及一種用于對人類、動物或者植物任一種中的器官細(xì)胞組織的局部區(qū)域 局部應(yīng)用極低頻（ELF)磁場的裝置，以促進該區(qū)域的細(xì)胞再生。參照圖1，最簡單的該裝置 包括發(fā)電器10和共振介質(zhì)20,其中，發(fā)電器10包括用于產(chǎn)生恒定的并且為正弦的極低頻電 流信號的電路，共振介質(zhì)20可操作地被連接至用于局部應(yīng)用由發(fā)電器信號產(chǎn)生的相應(yīng)地 恒定的極低頻電磁場的發(fā)電器。該裝置的限定特征在于，由共振介質(zhì)20從恒定的且成正弦 的極低頻電流信號產(chǎn)生的恒定的極低頻電磁場沒有電壓，并且其本身被認(rèn)為就是受到該電 磁場的細(xì)胞組織的區(qū)域中的磁場。ELF磁場的頻率與裝置一致，并且該磁場在目標(biāo)區(qū)域水平 處的強度大致為〇. 75毫特斯拉（mT)，因此該磁場的強度可稍高于發(fā)射器水平處的強度，當(dāng) 目標(biāo)區(qū)域處于體內(nèi)時，該強度可能會達到3毫特斯拉。
[0056] 參照圖2A，為獲得恒定的正弦的極低頻電流信號，發(fā)電器10的電路的第一實施例 包含適合用來直接產(chǎn)生正弦信號的直接數(shù)字頻率合成器101，該直接數(shù)字頻率合成器101 的諧波基本上低于〇. 2%，并且該直接數(shù)字頻率合成器101不需要任何信號處理以及下文 結(jié)合圖2C所描述的部件。DDS101在2-50赫茲（Hz)范圍內(nèi)可以產(chǎn)生精確的正弦信號，在本 示例中，頻率固定至7. 692赫茲。由DDS產(chǎn)生的信號具有高精度，并且可由處理器102進行 穩(wěn)定性管理。將由DDS產(chǎn)生的正弦信號輸入至可在1-200毫安（mA)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的恒定電 流的放大單元103,在本示例中，恒定電流固定至195毫安。頻率和電流都可由處理器102 進行連續(xù)控制。放大單元103的輸出被應(yīng)用于發(fā)電器10的相關(guān)端子，該相關(guān)端子可操作地 與共振介質(zhì)20的線圈元件30相連接（104)。通過圖2B中的非限制性示例的方式對與圖 2A中所示的發(fā)電器10的電路的實施例相對應(yīng)的電路圖進行說明。
[0057] 參照圖2C，發(fā)電器10的電路的另一實施例包含石英振蕩器11，該石英振蕩器11 產(chǎn)生矩形信號，己知該信號的初始高精度頻率為3. 6864兆赫茲，該信號依次被分配穿過集 成電路12,在該集成電路12的輸出處可獲得位于3-30赫茲之間的理想頻率。該電路還包 括8階巴特沃斯濾波器型（order 8 Butterworth filter-type)集成電路13、8級信號衰減 器14以及恒流源16。其中，由無窮級數(shù)矩形信號組成的矩形信號通過所述集成電路13可 以被轉(zhuǎn)換成正弦信號，即，選擇預(yù)訂的特定頻率的正弦曲線；所述 8級信號衰減器14用于提 供范圍為0. 25毫特斯拉-2毫特斯拉的電流，衰減器14各級可使在共振介質(zhì)2〇的一些極 性部分15之間獲得的磁場感應(yīng)按〇. 25毫特斯拉增加；所述恒流源16用于維持電流恒定。
[0058] 在集成電路12的輸出處可獲得范圍為3-30赫茲的理想頻率。該集成電路12由 異步計數(shù)器121、同步計數(shù)器122以及另一個異步計數(shù)器125組成。其中，異步計數(shù)器121 按2 4分頻；在同步計數(shù)器122處，根據(jù)由多個電開關(guān)12+-124^而被引入電路的多個電阻 123r123 8中一個或多個的開關(guān)，頻率會按N = 1-256分頻；在異步計數(shù)器125處，頻率會按 28分頻。因此，異步計數(shù)器121、同步計數(shù)器U2、異步計數(shù)器I 25、電阻l23rl238以及電開 關(guān)121-124^共同構(gòu)成了集成分頻電路12。
[0059] 將石英振蕩器11輸出的信號應(yīng)用于異步計數(shù)器121的輸入，之后應(yīng)用于同步計數(shù) 器122的輸入，其中，在異步計數(shù)器121處，按2 4分頻，在同步計數(shù)器122處，根據(jù)開關(guān)電阻 器123^1238的值按N = 1-256分頻。然后該信號被應(yīng)用于另一個異步計數(shù)器125的輸入， 在該異步計數(shù)器125處，頻率按2分頻。在由兩個異步計數(shù)器121、125以及同步計數(shù)器122 組成的劃分級的端部，可獲得范圍為3-30赫茲的理想頻率。
[0060] 之后，正弦信號被加載于8級信號衰減器14,以便提供范圍為〇· 25毫特斯拉至2 毫特斯拉的電流。該衰減器14各級可使由共振介質(zhì)20產(chǎn)生的磁場感應(yīng)按〇· 25毫特斯拉 增加。
[0061] 8級信號衰減器14由至少第一和第二集成電路141和142、多個電阻器143i-1438 以及多個電開關(guān)143^1438組成，對該多個電開關(guān)進行配置，使得當(dāng)開關(guān)1438閉合時，第一 集成電路141輸出處的信號被直接加載于第二集成電路142的輸入，電壓和電流的最大值 對應(yīng)于磁感應(yīng)的最大值2毫特斯拉，并且若開關(guān)閉合時，第一集成電路141輸出處的 信號通過電阻器143「143 8被加載于第二集成電路142的輸入，那么電壓和電流的最小值就 對應(yīng)于磁感應(yīng)的最小值0. 25毫特斯拉。
[0062] 恒流源16可提供操作第一和第二集成電路141、142以及提供相應(yīng)電壓信號的至 少第一和第二雙極晶體管17、18所必須的電壓等級，以便維持本發(fā)明的整個裝置的電流恒 定。因此，在由包含在發(fā)電器10中的部件11、12、13和14、共振介質(zhì)20以及該共振介質(zhì)20 中的任何極性部分15,以及發(fā)電器和共振介質(zhì)之間的連接組成的電路中，恒流源16被配置 用來充分改變端子處的電壓，從而可使負(fù)載電路中的電流保持恒定。
[0063] 恒流源16可提供操作雙極晶體管17、18的集成電路141和142所需要的電壓等 級。恒流源通過提供相應(yīng)的電壓信號來穩(wěn)定流過負(fù)載的電流，由此避免共振介質(zhì)20中的信 號產(chǎn)生任何變化。并且，恒流源可以根據(jù)以下函數(shù)通過轉(zhuǎn)換使由共振介質(zhì)以及該共振介質(zhì) 中的任何極性部分15發(fā)出的磁場維持恒定：
[0064] B = f (H)或者U = f (I)線性公式
[0065] 上述函數(shù)中，B表示磁感應(yīng)，Η表示輸出處的電流信號的形狀，該函數(shù)轉(zhuǎn)換的事實 在于輸出處的電流形狀Η遵從所加電壓的形狀，g卩，遵從磁感應(yīng)Β的形狀。這是有利的，因 為能夠在共振介質(zhì)20的任何極性部分15之間獲得無變形的磁感應(yīng)B。
[0066]眾所周知，想直接計算環(huán)形線圈位于其軸外側(cè)的磁場是很困難的，以致很難定義 軸內(nèi)部的Η強度，因為首先應(yīng)該確定磁位供《，然后按照以下公式可從其導(dǎo)數(shù)中得到與該線 圈的距離：
[0067] ILd
[0068] 當(dāng)距離d?r時，畢奧一薩伐爾定律為計算位于螺線管軸上的點Μ處的電磁場值提 供了一個合適的方法，諸如：
[0069] r - K2 +-^1
[0070] 然而，本方法的結(jié)果并不是非常精確的，這是因為在本公開的文本中，距離d并不 大于r。因此，本方法的結(jié)果已被選為起始點，將會通過有效的磁場測量值被進一步的修正。
[0071] 計算首先要進行一個初始假設(shè)：共振介質(zhì)20具有10 | 11平方厘米的環(huán)形表面，并 且低頻正弦磁感應(yīng)在離共振介質(zhì)20的螺線管表面3毫米的距離處具有0· 750毫特斯拉的 Bffls值。在這種條件下，共振介質(zhì)20的實際尺寸為：
[0072] = 2cm R2 - 1. 4cm
[0073] 同時共振介質(zhì)20的平均半徑為：
[0074] i + =1.7cm
[0075] 應(yīng)用畢奧一薩伐爾定律，提供以下從屬關(guān)系：
[0076] Hx = f (N，I)并且相應(yīng)地 Bx = f ( P，N，I)
[0077] 其中Hx可表示為：
[0078] Sin? 一
[0079] 并且其中，應(yīng)該為實施測量值Brms = 〇. 75〇暈特斯拉的Bx可在沿軸的Μ點處表丁 為： 隊、 Tr'
[0_ ^ = ψ^?ψ
[0081] 在可選的正弦電流的情況下，上述依然有效，例如，在本不例中頻率f == 7. 692赫 茲。當(dāng)X正在增大時，Ηχ和Βχ會快速減少。通過引入表示為以下函數(shù)的正弦測量值：
[0082] i = Imaxsinwt
[0083] Bx現(xiàn)在可表示為：
[0084] ^=Μ1^^·?=?.21^Μ>/2 sin (48.3/)
[0085] 因此，可在本實施例中獲得以下從屬關(guān)系：
[0086] Bx = f (μ , N, I)
[0087] 其中：μ =線圈的磁導(dǎo)率
[0088] N =環(huán)數(shù)
[0089] 1=線圈內(nèi)部的電流
[0090] 在使用中，圖2A-2C的實施例中任意一種都可以如文中基本上所描述的，單獨被 用來在研究對象的細(xì)胞組織區(qū)域上應(yīng)用ELF磁場。然而，為得到最好的結(jié)果，圖2C的實施 例可首先被在實驗條件下使用，以確定研究對象最合適的頻率，這樣在該最合適頻率處發(fā) 出ELF磁場，之后可調(diào)整圖2A或2B的實施例以發(fā)出所確定的頻率。因此，在本實施中，從 區(qū)域中抽取的器官細(xì)胞會受到由圖2C的實施例輸出的第一恒定正弦的非諧波電流信號的 作用，其中，該信號具有大致在7. 5赫茲和7. 9赫茲之間（例如7. 862赫茲）的第一頻率以 及強度大致為〇· 75毫特斯拉的電磁輻射。從區(qū)域中抽取的另一些器官細(xì)胞之后會受到一 個或多個另一些恒定正弦的非諧波電流信號的作用，在上述間隔內(nèi)，各信號均具有不同的 頻率，例如第二信號具有7. 692赫茲的頻率。針對每個這樣的信號確定細(xì)胞生長的速率，并 且選擇提供最高細(xì)胞生長速率的頻率（例如第二頻率7. 692赫茲）作為最合適的頻率。之 后調(diào)整圖2A或2B的實施例使其僅發(fā)出所選頻率。
[0091] 參照圖3至6,共振介質(zhì)20的第一實施例包括具有251環(huán)的線圈元件30,電流值 Iws為0· 1%安。線圈的物理尺寸可以根據(jù)不同應(yīng)用進行變化。線圈元件30由CuEmO. 31 制成，并且線圈元件3〇的每一個端部31都端接有各自的連接器32,用于可操作的且可釋放 的附接于發(fā)電器10的8級信號衰減器14的相關(guān)末端19。
[0092]共振介質(zhì)20還包括具有大致為Η形狀的部分的環(huán)形模塊化支撐介質(zhì)40,該支撐 介質(zhì)由中心圓柱部分41和通孔43 (though-aperture)組成，其中，中心圓柱部分由各端處 的肩托部分42限定，通孔43與中心圓柱部分41同軸。線圈元件30纏繞在肩托部分42之 間的中心圓柱部分41的外表面上。將支撐元件或者發(fā)射器44置放于模塊化支撐元件40 內(nèi)，該支撐元件或者發(fā)射器44具有第一表面45,該第一表面45面對著在其上發(fā)出ELF磁場 的細(xì)胞組織。發(fā)射器可由任何順磁材料制成，例如醫(yī)用級鋼，或者在優(yōu)選實施例中為坡莫合 金。
[0093] 發(fā)射器44具有大致為圓柱的形狀，該圓柱形具有外徑和螺紋孔，調(diào)整該圓柱形的 外徑尺寸可使其滑動配合放入通孔43,所述螺紋孔與通孔43同軸并且伸出與第一表面45 平行且相對的第二表面，其大致位于環(huán)形模塊化支撐介質(zhì)40的形體的（figurative)后面。 利用與其螺紋孔和墊片元件均嚙合的固定件46將支撐元件44固定在位，該墊片元件47靠 近與第一表面45相對的肩托部分42,并且該肩托部分42的直徑大于環(huán)形模塊化支撐介質(zhì) 40的通孔43的直徑。
[0094] 參照圖5,在使用中，圖2A、2B或2C的發(fā)電器10為線圈元件30提供恒定的并且未 擾動的ELF電磁信號，從而使發(fā)射器44發(fā)出相應(yīng)的恒定的且未擾動的ELF電磁場。具體地 參照圖6,該圖顯示了與特斯拉計602以及伏特計603接口的鄰近探頭601對由與發(fā)射器4 結(jié)合的線圈元件30發(fā)出的電磁場的測量探頭，所發(fā)出的電磁場的一個重要特性在于，該電 磁場不會影響任何電流部件604,因此其被認(rèn)為是被應(yīng)用到細(xì)胞區(qū)域水平處的純磁場。
[0095] 下面參照圖7和17,共振介質(zhì)20的另一個實施例也包括具有251環(huán)的線圈元件 30,電流值1^為0.19安。線圈的物理尺寸可以根據(jù)不同應(yīng)用進行變化。線圈元件30也 是由CuEmO. 31制成，并且線圈元件30的每一個端部31都端接有各自的連接器32,用于可 操作的且可釋放的附接于發(fā)電器10的8級信號衰減器14的相關(guān)末端（未示出）。
[0096] 在本實施例中，共振介質(zhì)20還包括兩個齒部分71，72限定的大致呈U形的支撐元 件或者發(fā)射器70,兩個齒部分71，72從基座部分73伸出，并且整體由一條坡莫合金做成，該 坡莫合金是在高感應(yīng)值以及因此具有非常低的磁滯現(xiàn)象處具有非常高的磁導(dǎo)率的鎳鐵合 金，從而可以使材料的磁化飽和風(fēng)險盡可能低，以及使正弦磁場的無變形特性保持。本實施 例被認(rèn)為對ELF磁場的口腔應(yīng)用尤為有用，通常，是應(yīng)用于頌的區(qū)域1201，牙齦1202的區(qū)域 或者牙齒1203的區(qū)域，此時齒71，72被置于所述區(qū)域1201的任意一側(cè)與所發(fā)出的ELF磁 場之間。
[0097] 齒部分71，72中的每一個和基座部分73大致為具有圓柱橫斷面直線形。兩個齒 部分71，72具有基本相同的尺寸，并且彼此平行的伸出基座部分73,由此分別形成直角。齒 部分71，72的自由末端711，721構(gòu)成極性部分15,使用時，將要受到ELF作用的細(xì)胞組織區(qū) 域放置于極性部分15之間?？蛇x實施例中加入了螺紋孔，該螺紋孔在各齒部分71，72內(nèi)部 可橫向以及同軸設(shè)置，并且可從自由端伸出，至少伸出齒部分的斜面末端711，721，并且將 圓柱螺釘?shù)母郊硬糠謬Ш显诟髀菁y孔中，此時每個螺釘被當(dāng)作是一個用于在有需要的頌部 分、牙齦或牙齒上應(yīng)用磁場的所述極性部分15。在本實施例中，線圈元件30纏繞在基本處 于基座部件73的末端之間的基座部分73的外表面上，齒部分71，72分別從該末端突出。 [0098] 在圖7和12的實施例中，按照如下所述并且基于頻率為7. 692赫茲時強度大致為 BMS = 0· 750毫特斯拉的示例性電磁場，共振介質(zhì)20的結(jié)構(gòu)就需要重新考慮上文所述功能。 在本實施例中，可應(yīng)用電路磁性定律，使得：
[0099]
[0100] 其中：N =環(huán)數(shù)

【權(quán)利要求】
1. 一種使研究對象區(qū)域中的器官細(xì)胞受到極低頻磁場作用的方法，包括步驟： 可操作地將共振介質(zhì)連接至發(fā)電器； 利用所述發(fā)電器產(chǎn)生恒定正弦的非諧波的電流信號，其具有大致在7. 5赫茲和7. 9赫 茲之間的預(yù)定頻率，以及大致在〇. 7毫特斯拉和3毫特斯拉之間的電磁輻射；以及 在預(yù)定的期間內(nèi)將所述共振介質(zhì)鄰近所述區(qū)域放置，由此使所述區(qū)域中的器官細(xì)胞在 所述預(yù)定的期間內(nèi)受到恒定磁場的作用，該恒定磁場小于1毫特斯拉，并且其頻率大致在 7. 5赫茲到7. 9赫茲之間。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述發(fā)電器包括直接數(shù)字頻率合成器，并且，所述 信號產(chǎn)生步驟還包括利用所述直接數(shù)字頻率合成器產(chǎn)生正弦非諧波電流信號。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述信號產(chǎn)生步驟還包括產(chǎn)生矩形信號，從所述矩 形信號輸出3到30赫茲的頻率，將所述矩形信號轉(zhuǎn)換為正弦信號，以及使所述信號在〇· 25 毫特斯拉到3毫特斯拉范圍內(nèi)衰減。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述矩形信號通過石英振蕩器產(chǎn)生，所述3到30赫 茲的頻率通過第一集成電路輸出，所述矩形信號通過8階巴特沃斯濾波器型集成電路轉(zhuǎn)換 為正弦信號，以及所述信號通過多級信號衰減器衰減。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述第一集成電路包括同步計數(shù)器，異步計數(shù)器， 多個電阻器以及多個開關(guān)，所述方法還包括步驟： 通過所述多個開關(guān)中的一個或多個開關(guān)對所述多個電阻器中的一個或多個電阻器進 行切換； 根據(jù)所切換的電阻器，通過同步計數(shù)器將所述頻率按N = 1至256分頻，通過異步計數(shù) 器將所述頻率按28分頻。
6. 如權(quán)利要求4或5所述的方法，其中，所述多級信號衰減器包括8級，并且所述方法 還包括步驟：各級按〇. 25毫特斯拉增大在所述共振介質(zhì)的極性部分之間獲得的磁場感應(yīng)^
7. 如權(quán)利要求1-6之一所述的方法，還包括步驟：根據(jù)預(yù)定深度調(diào)節(jié)所述恒定電磁流 信號，所述預(yù)定深度為相對于所述區(qū)域的外表面，位于所述區(qū)域內(nèi)部的所述器官細(xì)胞的深 度。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述深度在1毫米到1〇〇毫米范圍內(nèi)，并且位于所 述預(yù)定深度處的所述器官細(xì)胞受到所述恒定磁場的作用。
9. 如權(quán)利要求1-8之一所述的方法，還包括步驟：將所述恒定電磁流信號調(diào)節(jié)至大致 7. 65赫茲至7. 75赫茲之間，以及大致〇. 7毫特斯拉至0. 75毫特斯拉之間。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，還包括步驟：將所述恒定電磁流信號調(diào)節(jié)至7. 692赫茲 和0. 75毫特斯拉。
11. 一種用于使研究對象區(qū)域中的器官細(xì)胞受到極低頻磁場作用的系統(tǒng)，包括： 發(fā)電器，其適合用來產(chǎn)生可調(diào)節(jié)的恒定正弦的非諧波的電流信號，該電流信號具有大 致在7. 5赫茲至7. 9赫茲之間的預(yù)定頻率，以及大致在〇· 7毫特斯拉至3毫特斯拉之間的 電磁輻射；以及 至少一個共振介質(zhì)，其可操作地連接至所述發(fā)電器并且受到所述可調(diào)節(jié)的恒定電流信 號的作用，以便于在預(yù)定的期間內(nèi)鄰近所述區(qū)域中的器官細(xì)胞組織放置。
12. 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述發(fā)電器包括用于產(chǎn)生所述正弦非諧波電流 信號的直接數(shù)字頻率合成器。
13.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述發(fā)電器包括： 石英振蕩器，其用于產(chǎn)生矩形信號； 第一集成電路，其用于輸出所述矩形信號的3至3〇赫茲的頻率； 多級信號衰減器，其用于使所述正弦信號在〇· 25毫特斯拉到2毫特斯拉范圍內(nèi)衰減。 H.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述第一集成電路包括同步計數(shù)器、異步計數(shù) 器、多個電阻器以及多個開關(guān)，所述第一集成電路被配置用來： 通過所述多個開關(guān)中的一個或多個開關(guān)切換所述多個電阻器中的一個或多個電阻器； 以及 根據(jù)所切換的電阻器，通過同步計數(shù)器將所述頻率按N = 1至256分頻，并且通過異步 計數(shù)器將所述頻率按28分頻。
15. 如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述多級信號衰減器包括8級，并且其中所述方 法還包括步驟：各級適合按0. 25毫特斯拉增大在所述共振介質(zhì)的一些極性部分之間獲得 的磁場感應(yīng)。
16. 如權(quán)利要求11-15之一所述的系統(tǒng)，其中，所述發(fā)電器還被配置用來根據(jù)預(yù)定深度 調(diào)節(jié)所述恒定電磁流信號，所述預(yù)定深度為相對于所述區(qū)域外表面，位于所述區(qū)域內(nèi)部的 所述器官細(xì)胞的深度。
17. 如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述深度在1毫米至100毫米范圍內(nèi)，并且位于 所述預(yù)定深度處的所述器官細(xì)胞受到所述恒定磁場的作用。
18. 如權(quán)利要求11-17之一所述的系統(tǒng)，其中，將所述恒定電磁流信號調(diào)節(jié)至大致7. 65 赫茲和7. 75赫茲之間，以及大致0. 7毫特斯拉和0. 75毫特斯拉之間。
19. 如權(quán)利要求11-18之一所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個共振介質(zhì)包括線圈元件。
20. 如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個線圈元件可操作地纏繞在由順磁 材料制成的支撐元件上，由此，所述支撐元件被配置為發(fā)射器。
21. 如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，所述支撐元件包括兩個突出于基座部分的齒部 分，所述基座部分呈U形并整體由坡莫合金制成，并且其中，所述至少一個線圈元件纏繞在 所述基座部分上。
22. 如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，強度大致在0. 7至0· 8毫特斯拉之間并且輻射頻 率在7. 5赫茲至7. 9赫茲之間的所述恒定磁場大致位于所述兩個齒部分之間并且沿著所述 兩個齒部分分布。
23. 如權(quán)利要求19-22之一所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個共振介質(zhì)安裝在支撐介質(zhì) 上，所述支撐介質(zhì)從至少包括帶狀元件、面罩狀元件、衣物、床墊、枕頭、頭盔的組里選擇。
24. 如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中，多個共振介質(zhì)安裝在所述支撐介質(zhì)上，各共振介 質(zhì)可操作地連接至相應(yīng)的發(fā)電器。
25. 如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中，所述發(fā)電器還適合用來將相同的可調(diào)節(jié)的正弦 非諧波電流信號輸出至多個共振介質(zhì)中的每一個，并且其中，所述多個共振介質(zhì)安裝在所 述支撐介質(zhì)上。
26. -種選擇極低頻磁場性能的方法，以應(yīng)用于研究對象區(qū)域中的器官細(xì)胞，包括步 驟： 使從所述區(qū)域抽取的器官細(xì)胞受到由權(quán)利要求I3所述的系統(tǒng)輸出的第一恒定正弦的 非諧波電流信號作用，所述第一恒定正弦的非諧波電流信號的第一頻率大致在7. 5赫茲到 7. 9赫茲之間，并且其電磁輻射強度大致為0· 75毫特斯拉； 使從所述區(qū)域抽取的器官細(xì)胞受到由權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)輸出的至少第二恒定正 弦的非諧波電流信號作用； 根據(jù)所述第一和至少第二頻率中的每一個，確定細(xì)胞生長的速率； 選擇提供最高細(xì)胞生長速率的所述第一或至少第二頻率；和 調(diào)節(jié)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)使其發(fā)出帶有具有所選頻率的電流信號的恒定磁場。
27. -種用于與權(quán)利要求11-25之一所述的系統(tǒng)一起使用的共振介質(zhì)。 2S·如權(quán)利要求11-25之一所述的系統(tǒng)的用途，其中所述預(yù)定的期間是指在至少5天內(nèi) 至少兩個小時被重復(fù)至少5次。
29. 如權(quán)利要求11-25之一所述的系統(tǒng)的用途，用于使細(xì)胞組織再生，所述細(xì)胞組織由 在其中具有角蛋白的細(xì)胞組成。 一、
30. 如權(quán)利要求11-25之一所述的系統(tǒng)的用途，用于使起源未分化細(xì)胞或者細(xì)胞相妒 中的干細(xì)胞增生。 -…'、
31. 如權(quán)利要求28_30之一所述的用途，其中所述細(xì)胞組織位于體外。
【文檔編號】A61N2/02GK104203342SQ201380015672
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月21日
【發(fā)明者】波格丹·康斯坦丁·維拉迪拉 申請人:波格丹·康斯坦丁·維拉迪拉