本發(fā)明屬于探測神經(jīng)高頻電磁傳導(dǎo)研究領(lǐng)域，尤其涉及一種實(shí)現(xiàn)活體神經(jīng)高頻電磁傳導(dǎo)主動(dòng)探測的裝置及方法。

背景技術(shù)：

神經(jīng)系統(tǒng)是生物體內(nèi)結(jié)構(gòu)和功能最復(fù)雜的系統(tǒng)，在生物體的生命活動(dòng)中起主導(dǎo)和調(diào)節(jié)作用，是接受外界信號(hào)、產(chǎn)生感覺、形成意識(shí)、進(jìn)行邏輯思維、發(fā)出指令和產(chǎn)生行為的中樞。

研究高頻電磁波在神經(jīng)系統(tǒng)中的傳導(dǎo)規(guī)律是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)性工作。探測神經(jīng)高頻電磁傳導(dǎo)的常規(guī)方法是：將神經(jīng)樣品直接穿過中空的金屬片，高頻信號(hào)源和探測器分別位于樣品兩端，利用探測器測量經(jīng)神經(jīng)傳導(dǎo)過來的高頻電磁信號(hào)。這種方法較為簡便，但存在很多問題，如由于探測器和信號(hào)源位于同一條直線上，探測器易受入射高頻電磁波的干擾、背景噪聲強(qiáng)；另外，神經(jīng)樣品直接暴露在空氣中，短時(shí)間內(nèi)就會(huì)失水死亡，給實(shí)驗(yàn)研究帶來很大不確定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決神經(jīng)高頻電磁傳導(dǎo)探測中入射電磁波干擾大、神經(jīng)易失活等問題，本發(fā)明提供了一種新的活體神經(jīng)高頻電磁傳導(dǎo)主動(dòng)探測的裝置及方法，能夠避免非神經(jīng)傳導(dǎo)信號(hào)進(jìn)入探測器帶來的干擾，有效降低噪聲；同時(shí)在實(shí)驗(yàn)過程中，神經(jīng)樣品可長時(shí)間保持活性，大大減少了神經(jīng)樣品的消耗量，有效避免了神經(jīng)失活帶來的問題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種實(shí)現(xiàn)活體神經(jīng)高頻電磁傳導(dǎo)主動(dòng)探測的裝置，包括高頻電磁信號(hào)單元、光纖1、探測器2，上述高頻電磁信號(hào)單元的輸出端與光纖1入射端連接，

其特殊之處在于：

還包括密封腔體3、位于密封腔體3內(nèi)的彎道型神經(jīng)通道31、設(shè)置在彎道型神經(jīng)通道31內(nèi)用于支撐神經(jīng)樣品的多個(gè)支撐板32；

上述密封腔體3內(nèi)充滿生理液體且與生理液體循環(huán)裝置相通；將生理液體循環(huán)流過神經(jīng)通道，保持神經(jīng)樣品的活性；

上述密封腔體3上設(shè)置有與彎道型神經(jīng)通道31兩端相應(yīng)的高頻電磁波輸入窗33和高頻電磁波輸出窗34；

上述高頻電磁波輸入窗33上設(shè)有小孔，上述光纖1的出射端穿過高頻電磁波輸入窗33的小孔后進(jìn)入彎道型神經(jīng)通道31；

上述高頻電磁波輸出窗34正對探測器輸入窗。

優(yōu)選地，為了降低背景噪聲，本發(fā)明探測裝置還包括帶孔金屬擋板4；上述帶孔金屬擋板4位于高頻電磁波輸出窗34與探測器輸入窗之間。

優(yōu)選地，為了更進(jìn)一步的降低背景噪聲，上述支撐板32包括基底321、位于基底321上表面的襯底322、設(shè)置在襯底322表面的納米柱陣列。

優(yōu)選地，上述納米柱陣列中的納米柱323為錐體，上述納米柱323柱高為微米級(jí)，錐體的頂端直徑為7-13nm。

優(yōu)選地，上述納米柱323采用多相碳膜材料，襯底322采用交聯(lián)聚苯乙烯或聚碳酸酯；或者納米柱323采用多相硅膜材料，襯底322采用二氧化硅和硅。

優(yōu)選地，上述高頻電磁波輸入窗33及高頻電磁波輸出窗34的厚度為0.9-1.1mm；當(dāng)高頻電磁波為0.8um-300um全波段時(shí)，高頻電磁波輸入窗33及高頻電磁波輸出窗34采用金剛石材料；當(dāng)高頻電磁波為0.8um-14um波段時(shí)，高頻電磁波輸入窗33及高頻電磁波輸出窗34采用氟化鋇材料；當(dāng)高頻電磁波為14um-300um波段時(shí)，高頻電磁波輸入窗33及高頻電磁波輸出窗34采用高密度聚乙烯或tpx材料(4-甲基戊烯聚合物)。

優(yōu)選地，為了用于引導(dǎo)高頻電磁波進(jìn)入神經(jīng)樣品，提高高頻電磁波的耦合效率，上述光纖1是直徑為毫米級(jí)的寬頻帶光纖，采用無機(jī)玻璃光纖或微結(jié)構(gòu)有機(jī)聚合物光纖。

優(yōu)選地，為了降低入射電磁波帶來的背景噪聲，上述彎道型神經(jīng)通道31的轉(zhuǎn)彎角度為90度；上述探測器2為低溫輻射熱計(jì)；90度彎道使得入射高頻電磁波和探測方向正交，從而降低了入射電磁波帶來的背景噪聲。

本發(fā)明還提供上述實(shí)現(xiàn)活體神經(jīng)高頻電磁傳導(dǎo)主動(dòng)探測的方法，包括以下步驟：

步驟1：預(yù)處理神經(jīng)樣品；

步驟2：將處理好的神經(jīng)樣品放置在彎道型神經(jīng)通道31中且位于循環(huán)生理液體水中；

步驟3：光纖1的出射端扎入神經(jīng)樣品的一端；

步驟4：高頻電磁波經(jīng)光纖1耦合進(jìn)神經(jīng)樣品內(nèi)；

步驟5：探測器2從神經(jīng)樣品另一端接收高頻電磁信號(hào)。

優(yōu)選地，上述步驟1中，預(yù)處理神經(jīng)樣品的具體方法是依次在低溫和常溫人工腦脊液中對神經(jīng)樣品進(jìn)行持續(xù)供氧直至其復(fù)蘇；

優(yōu)選地，上述步驟2中，上述神經(jīng)樣品被彎道型神經(jīng)通道31中的多個(gè)支撐板32所支撐。

本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明所提供的活體神經(jīng)高頻電磁傳導(dǎo)主動(dòng)探測裝置，通過90度彎道型神經(jīng)通道使得入射高頻電磁波與探測器方向正交，可以減少背景噪聲，有效解決了神經(jīng)高頻電磁傳導(dǎo)探測中入射電磁波干擾大等問題。

2、本發(fā)明在神經(jīng)樣品底部采用多個(gè)支撐板，使得神經(jīng)浸泡在富氧生理液體中，支撐板表面帶有納米柱陣列構(gòu)成的納米森林結(jié)構(gòu)，用于吸收背景噪聲，同樣可以減少背景噪聲。

3、本發(fā)明通過設(shè)置生理液體循環(huán)系統(tǒng)使得富氧生理液體循環(huán)通過神經(jīng)樣品，有效解決了神經(jīng)高頻電磁傳導(dǎo)探測中神經(jīng)易失活等問題。

附圖說明

圖1為活體神經(jīng)高頻電磁傳導(dǎo)主動(dòng)探測裝置；

圖2a為活體神經(jīng)高頻電磁傳導(dǎo)主動(dòng)探測裝置去掉頂蓋后結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2b為活體神經(jīng)高頻電磁傳導(dǎo)主動(dòng)探測裝置去掉底板后結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2c為圖1活體神經(jīng)高頻電磁傳導(dǎo)主動(dòng)探測裝置左視圖；

圖3為支撐板結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖標(biāo)記為：1-光纖，2-探測器，3-密封腔體，31-彎道型神經(jīng)通道，32-支撐板，321-基底，322-襯底，323-納米柱，33-高頻電磁波輸入窗，34-高頻電磁波輸出窗，35-生理液體循環(huán)裝置，4-帶孔金屬擋板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步描述。

從圖1可以看出本實(shí)施例提供的活體神經(jīng)高頻電磁傳導(dǎo)主動(dòng)探測裝置，包括高頻電磁信號(hào)單元(圖中未示出)、光纖1、密封腔體3、帶孔金屬擋板4、探測器2，高頻電磁信號(hào)單元的輸出端與光纖1連接，密封腔體3內(nèi)設(shè)置有彎道型神經(jīng)通道31，彎道型神經(jīng)通道31內(nèi)設(shè)置有用于支撐神經(jīng)樣品的多個(gè)支撐板32，密封腔體3內(nèi)充滿生理液體且其與生理液體循環(huán)裝置35相通，利用蠕動(dòng)泵實(shí)現(xiàn)生理液體的循環(huán)。

可以通過如下方式設(shè)置彎道型神經(jīng)通道31：密封腔體3內(nèi)設(shè)置隔板，將密封腔體3分割為上下兩層，下層充滿生理液體且與生理液體循環(huán)裝置35相通，在隔板上開設(shè)有下沉式彎道型神經(jīng)通道31，彎道型神經(jīng)通道31與下層相通，其底部設(shè)有用于支撐神經(jīng)樣品的多個(gè)支撐板32，下層生理液體可沒過支撐板32使神經(jīng)樣品位于浸泡在富氧生理液體中。

支撐板32包括基底321、位于基底321上表面的襯底322，襯底表面設(shè)置有納米柱323構(gòu)成的納米森林結(jié)構(gòu)，如圖3所示，用于吸收背景噪聲；納米柱323為錐體，柱高為微米級(jí)，本實(shí)施例中為2μm，球狀或平面狀柱頂?shù)闹睆綖?0nm左右；當(dāng)納米柱323選擇用多相碳膜材料時(shí)，襯底322選擇用交聯(lián)聚苯乙烯或聚碳酸酯。當(dāng)納米柱323選擇用多相硅膜材料時(shí)，襯底322選擇用二氧化硅和硅。

寬帶輸入光纖1直徑為毫米級(jí)，當(dāng)高頻電磁波在0.8um-14um頻段選擇用無機(jī)玻璃光纖，當(dāng)高頻電磁波在14um-300um頻段可選擇用微結(jié)構(gòu)有機(jī)聚合物光纖。高靈敏度探測器，選擇用低溫輻射熱計(jì)，峰值探測率d*可達(dá)10¹³cmhz^1/2w^-1。

密封腔體3上設(shè)置有與彎道型神經(jīng)通道31兩端正對的高頻電磁波輸入窗33和高頻電磁波輸出窗34；高頻電磁波輸入窗33及高頻電磁波輸出窗34均采用高頻電磁波高透過率材料，用于封存生理液體，同時(shí)保證高頻電磁波有高的穿透率；高頻電磁波輸入窗33上設(shè)有小孔，尺寸略大于光纖1的直徑，使得入射光纖1穿過進(jìn)而耦合到神經(jīng)樣品上；高頻電磁波輸出窗34后端為帶孔金屬擋板4，帶孔金屬擋板4后端接高頻電磁波探測器21，用于探測經(jīng)神經(jīng)樣品傳導(dǎo)的高頻電磁信號(hào)，帶孔金屬擋板4用于阻擋其他干擾進(jìn)入探測器；從而保證探測器的低噪聲和高靈敏度。

實(shí)驗(yàn)中將解剖好的鮮活牛蛙坐骨神經(jīng)，先后在低溫和常溫人工腦脊液中持續(xù)供氧復(fù)蘇，然后放置在90度彎道型神經(jīng)通道31中，將入射光纖輕輕扎入神經(jīng)的一端，使得入射高頻電磁波全部照射在神經(jīng)內(nèi)，即可進(jìn)行高頻電磁傳導(dǎo)特性的快速探測。