适用于临床及动物试验的高频重复经颅磁刺激系统设计及其应用

为开展电磁刺激技术在神经调控及神经修复中的应用研究,研制了一种适用于临床及动物试验研究的高频重复经颅磁刺激(rTMS)系统,并利用该系统研究了rTMS对神经递质的影响及对脊髓损伤修复的作用。高频rTMS系统的参数由相关理论分析和仿真计算确定。系统完成后,使用慢性rTMS对SD大鼠进行15d刺激,考察其对大鼠谷氨酸和γ-氨基丁酸能系统的作用。最后,将rTMS系统与踏车训练机同步,研究rTMS对临床脊髓损伤患者康复治疗的作用。测试结果表明:研制的rTMS系统频率为0～15Hz可调,八字(figure-eight)线圈最高磁感应强度为2.5T。动物试验结果表明:慢性rTMS能选择性地调节不同脑区谷氨酸和γ-氨基丁酸含量。临床试验结果表明,rTMS同步踏车训练治疗6周后,训练组患者的运动评分(ASIA)和脊髓损伤步行指数Ⅱ(WISCIⅡ)相比对照组高,两者具有显著性差异。由上述试验结果可知:1)研制的rTMS系统的刺激频率和磁感应强度满足设计要求;2)慢性低频经颅磁刺激可以在某些神经精神疾病类疾病治疗中发挥作用;3)不完全性胸腰段脊髓损伤患者通过经颅磁刺激同步踏车训练后,运动功能恢复可得到一定程度的促进。     

神经系统感应式电刺激方法的研究

植入式电刺激器由于体积较大给患者活动带来诸多不便,而磁刺激由于磁场衰减快使其很难应用于深部神经刺激.本文提出了一种感应式电刺激的方法,将一个很小的感应线圈埋入皮下,线圈两端接有与神经相接触的电极.刺激时,在体外放置一个与感应线圈同轴的激励线圈,激励线圈在脉冲电流的作用下产生脉冲磁场,使感应线圈中产生感应电动势并在两电极之间的神经上形成电场,从而使神经兴奋.本文通过理论推导,有限元软件仿真和实验的方法对比了采用感应式电刺激和直接磁刺激两种方法时作用在神经上的电场强度大小,结果均表明在增加感应线圈后受刺激神经上的电场强度明显提高.     

生物人工肝细胞状态在线微检测系统研究

生物人工肝体外支持系统是治疗肝衰竭的重要研究课题,其核心是生物反应器和具有生物活性的肝细胞。在生物人工肝体外支持治疗过程中,肝细胞的功能活性会发生很大变化,因而有必要监测肝细胞的生存状态信息,以指导临床治疗。丙氨酸氨基转移酶（alanine transaminase,ALT）是临床上普遍认可的评价肝细胞状态的指标。本文以ALT检测为例,设计了一种肝细胞生存状态的在线微检测系统。与常规检测设备的对比实验表明该系统具有较好的重复性,可以代替人工操作,实现在线实时获取肝细胞生存状态信息的功能。     

一种新型数字化漏血传感器设计

目前,人工肝、血液净化设备的漏血检测传感器大多采用模拟设计,电路复杂,可靠性差,灵敏度低,针对该问题提出了一种非接触式数字化漏血检测电路设计方案.采用普通的单一绿色发光二极管作为光源,透过含有液体的管路照射在TCS230颜色传感器上,TCS230接收光强信息并转换成频率信号后传递给STM32单片机,单片机根据频率值的变化判断液路是否发生漏血,并通过RS-485串口与上位机进行通信.实验证明:该传感器电路简单,灵敏度为100×10“,响应速度快,可靠性高,抗干扰能力强,达到临床检测标准要求.     

智能化电磁辐射暴露系统的研制

电磁辐射的生物学效应是当今人们研究的热门课题之一,在介绍研究电磁辐射生物学效应意义的基础上,进而介绍了一种用于进行电磁辐射生物学效应实验和研究的智能化电磁辐射暴露系统的研制,描述了它的系统结构、性能、特点和技术指标,并比较详细地讨论了它的计算机测控系统的硬件配置和软件设计。它是一台性能较高、功能比较完备的电磁辐射暴露系统。     

GMR传感器用于转动惯量检测的模拟与分析

提出一种利用GMR传感器来检测物体转动惯量的方法.连接了磁性功能材料的旋臂可以在磁场的操纵下旋转,GMR传感器可以通过检测磁性功能材料产生的磁场强度得到旋臂运动过程中角度的变化,根据旋转过程的不同可判断旋臂的转动惯量的情况.据此制作了物理模型进行实验,并建立了数学模型进行悬臂运动过程的动力学分析,证明了这种利用GMR传感器检测转动惯量变化的方案是可行的.GMR传感器的这一应用可用于检测微小物体的转动惯量.     

基于巨磁电阻(GMR)效应的生物分子识别器件研究

对基于巨磁电阻(GMR)效应的生物分子识别器件的结构和微加工,以及检测原理、检测方法进行了介绍,构建了对应于这种生物分子识别器件的信号检测和处理系统.采用微细加工的方法制成了基于巨磁电阻(GMR)效应的生物分子识别器件,生物分子识别器件的结构是多个磁隧道结组成的传感器阵列,单个磁隧道结尺寸为10μm×20μm,退火后磁阻效应可达86.5‰,检测灵敏度可达8×10-4 A/m,采用厚度小于100nm的PDMS作为器件的生物适应层,可将检测信号提高27倍以上.基于巨磁电阻(GMR)效应的生物分子识别器件主要应用于基因分析、医学诊断、免疫分析和药物筛选等领域.