使用調製光子能輻射的照射裝置的製作方法

2023-10-17 11:42:24

專利名稱：：使用調製光子能輻射的照射裝置的製作方法
技術領域：
：本發明涉及4吏用調製光子能幅射(modulatedphotonicenergyradiation)的照射裝置，其包括以預定波長的納米制(nanometric)頻率的光子進行發射的光子發射器模塊。針對光生化刺激(photobiostimulation,PSB)施力o，尤其對於刺激或變異(modify)身體細胞的保護反應(defensereaction)，具體為在炎症和生理來源的疼痛情況下實現極大的緩解，這種類型的照射裝置使用發光二極體(LED)或者雷射發射器模塊。活細胞(livingcell)以不同的方式對於電i茲應力(stress)、化學應力、熱應力或者才幾糹成應力起反應。蛋白質組學分析(proteomicanalysis)已經激活了在應力和保護機制(defensemechanism)中以及對將要識另ll的光的回應反應(responsereactions)中包括的蛋白質序列。儘管由於所實現的序列中涉及的參與者集合所引起的複雜性，但是這樣的反應機理是快速的(大約幾分鐘)。現在獲知了在應力現象(應力被定義為能量施加於活體:!(某體的條件，所述活體媒體不是那些以通常的生理學方式被細胞遭遇的活體媒體)期間，反應路徑(通常彼此相互作用)的特定組合導致獨特的轉移(transcription)模式。軟能量應力(softenergystress)的施加既使得生理學細胞機制將會變異，還通過設想的施加使得它們的動力學受到影響並且定向於所尋求的目標。在例如植物的情況下，該調節網絡使得對於不同的剌激物(其管理細胞、組織和器官的成長)將會提供非常精細的合適響應。同時由應力狀態生成的大多數蛋白質序列包括保護反應。類似的序列被包含在動物細胞和酵母中的相同應力-保護機制中。根據所包含的能量，通過施加這種應力而變異的生理機制(蛋白質合成，內源代謝合成機制的刺激和變異、西格馬因子的變異、不同遺傳(genetic)序列的蘊涵(implication),細胞膜的可逆滲透(poration)，等等...)可能是臨時性的和/或可逆的，或者導致某些種群(population)選擇性的毀滅，而其它種群被不同地變異，A^而導致其生長或減少。細胞響應進一步取決於其它因素，例如照射頻率、功率和持續時間、以及發射模塊與被處理媒體之間的耦合媒質(couplingmedia)的特性。通過三種電磁波場的原始組合，本技術根據所使用的頻率範圍和它們所依靠的參數能夠實現期望的效果。
背景技術：
：文獻US6602275描述了一種光線療法(phototherapy)裝置，其使用不同波長(470nm、630nm和880nm)的三個串4關的LED。控制電路連接於電源與LED之間，並且包括通過開關和數模轉換器連接到運算放大器的電子處理器，該運算放大器被設計用來控制與不同的串聯LED相關的FET電晶體。該系統能夠調節功率電平、重複和電源脈衝序列的持續時間和頻率。文獻US3280816、FR1342772和FR1501984關注於寬頻-潛15MHz到300MHz內的電子發射，它們要求超高頻率和HF頻率的巨大能量(以獲得等離子體)。以這些頻率和這些功率來說，熱效應是非常大的。文獻USNo.5584863提及使用高能量的高頻但沒有任何熱效應的電磁治療設備。美國專利5800481描述了在邏輯與電路的輸入端上連接的兩個低頻振蕩器的使用，第一振蕩器以2.4Hz操作，第二振蕩器以0.5Hz操作。這些頻率的使用使得能夠刺激皮層活動(corticalprocesses),並且對神經系統起作用。紅外線範圍到近紅外線範圍(630-1000nm)內的光生化刺激(PBS)加速了傷口癒合，提高了心臟缺血性(ischemiccardiac)損傷的恢復力，並且使受損視神經的惡化減緩(參考美國專利2004215293)。LED光線療法也已;^皮用來加速雞蛋的孵化且降低雞蛋的死亡率。
發明內容本發明的目的涉及一種照射裝置，其能夠通過光學地刺激有機體的細胞的生理反應來增強電磁輻射到待治療媒體的滲透率。使用光子能輻射的照射裝置包括納米制頻率的光子發射器模塊，並且其特徵在於所述發射器模塊連接到調製部件，所述調製部件執行第一低頻LF斬波以及第二射頻RF斬波以便獲得以射頻RF斬波的低頻LF脈衝序列。4以低頻LF執行第一斬波的目的是刺激細胞，以射頻RF執行第二斬波的目的是對細月包去才及化(depolarization)。根據本發明的進展，低頻LF斬波的頻率範圍被包含在5Hz到50Hz之間，並且優選地在10Hz到20Hz之間。射頻RF斬波的頻率範圍被包含在500kHz到10000kHz之間，並且優選地在1000kHz到1500kHz之間。根據本發明的進展，預設波長的光子發射器模塊經由一電晶體連接到直流電流源，以形成斬波電^各。所述斬波電路可以包括邏輯與電路，第一低頻振蕩器和第二射頻振蕩器連接到該電路的輸入端，該邏輯與電路的輸出端連接到所述電晶體的柵極，以便通過所述第一振蕩器和所述第二振蕩器的兩種頻率使用雙斬波來調製電源。根據進展，所述發射器模塊被配備有一系列以近紅線外輻射的發光二極體(LED)或雷射二極體，它們是砷化鎵鋁(GaAlAs)類型的。使用該裝置的照射處理實現三個電磁波場的原始組合，即-納米制頻率的光子發射，-使用低頻的納米制發射的斬波，以便刺激細胞並且使得納米制波更有效的動作，-使用射頻的納米制發射的斬波，以便使細胞去極化，從而使得光子更有效的滲透。使用LF和RF調製的納米制頻率的光子的輻射通過發光二極體(LED)或雷射二極體來發射。得到的信號由通過低頻和射頻分解為脈衝且通過這兩種頻率的諧波調製的幾百THz(THz=1012Hz)的電磁波的光子發射形成。該光子輻射是在軟能量條件下執行的。正是斬波和使用兩種頻率的納米制頻率調製和使用兩種頻率的諧波的調製的組合，促成了預期效果。在適於生命的基礎機理的軟能量條件下，這些波的傳播發生在不與活有機體表示的目標直接接觸的情況下，並且不會增加或者使用任何化學作用物和反應物或者其它種類。這種技術的優點在於以下事實它使得波更容易滲透，而且同時僅使用較低的能量。除了別的以外，通過應用根據本發明的方法觀察到的效果如下-種子發芽(germination)、幼苗突出體組織(emergenceofseedling)和才直物成長的變異(modification)，隱緩解肌肉疼痛、扭傷、背傷和事後外傷(post-traumatic)疼痛的生理效應。1)波滲透的物理效果該物理效果是由於RF調製引起的。我們的選擇包括雞蛋作為活媒體的典型物，並且紅外線照射接近875納米。IR發射器釋放100mW/cm2，並且被放置在離雞蛋20cm處。藉助於IR傳感器在雞蛋的中央進行測量。tableseeoriginaldocumentpage62)生物細胞(biocellular)響應效果該效果是由於低頻(LF)引起的。a)蘿蔔種子的處理在種子曝露15分鐘之後發芽測試，然後在種植之後照射15分鐘/天。tableseeoriginaldocumentpage6b)黃瓜種子的處理在種植之前不進行照射，但是在種植之後每天15分鐘/日照射所述盆栽。tableseeoriginaldocumentpage6c)萵苣和歐齊種子的處理歐芽種子難以發芽(它通常要花費40天來使得它們發芽)。21天之後的結果:發芽tableseeoriginaldocumentpage7在種植之前15分鐘照射，但是在種植之後每天15分鐘/日照射所述盆栽。歐芽和萵苣種子的效果是不同的脈衝調製的照射使得種子發芽更多。持續的照射使得萵苣種子發芽更少，但是已經萌芽的那些萵苣種子比被脈衝照射的那些萵苣種子吸收(uptake)更多。另一方面，對於已知為難以生長的歐芽，在一段長延遲之後，僅脈衝調製的照射使得能夠吸收。連續的照射或者自然的播種都不會^f吏能快速發芽。生長tableseeoriginaldocumentpage73)通過AlamarBlue測試對細胞的滲透率的效果細胞膜的滲透率已通過將分子轉移到細胞來分析。圖3圖示了AlamarBlue測試。Alamar是一種當其在細胞內減少時改變顏色的化合物，它隨後從藍色變為紅色且變成螢光的，使得能夠讀取通過焚光計發射的螢光。圖3的曲線對應於對人曱狀腺類似細胞(thyrocytes)的AlamarBlue測試，將雙脈衝調製的IR模式(在12Hz和1，200kHz處的模塊)與連續IR模式進行比較。在15分鐘的照射期間執行發光分析，並且在已經停止照射之後再次執行發光分析。脈衝調製的模式顯示只要照射停止，跨膜流量(transmembranetraffic)就非常南。圖4圖示了在豬甲狀腺類似細胞中對AlamarBlue的減少的影響，僅對應於在低頻(12Hz)和在射頻(1,200kHz)調製的I.R.的脈衝調製的模式的LF+HF組是明顯不同的。4)跨膜電阻(TER或TEER)變異測量。該測量表示相鄰細胞間的滲透率，圖示了分子從一個細胞穿到另一個細胞的概率。圖5圖示了以兩院制(bicameralsystem)培育的豬曱狀腺類似細胞對TER的效果。Ctrl對應於未被照射的細胞的測量，LF對應於以低頻(12Hz)調製的I.R.照射，HF對應於以射頻(1,200kHz)調製的I.R.照射，以及LF+RF對應於被雙調製的I.R.照射(12Hz和1,200kHz)。在照射15分鐘期間，並且隨後照射停止之後，進行所述測量。該結果顯示僅脈衝調製的模式，在照射自身期間，使細胞膜屏障(barrier)功能在照射期間鈍化(^爭膜電阻對應於膜滲透率的另一視圖，因此滲透率越高，則TER越低)。照射一停止，細胞間的屏障功能就恢復活動，每個細胞重新開始它的自主性和內部活力。在雙調製的情況下，返回到正常生理條件會非常迅速地發生。所述結果表示細胞間級別的動作，而不必施加長持續時間的照射。5)對於老鼠曱狀腺上皮細胞的繁殖的影響(糹田胞系PCCL3)在最佳培育條件下，例如由A.Fusco、MTBerlingieri、PPDiFiore、G.Portella、M.Grieco和G.Vecchio(1987One畫andtwo-steptransformationsofratthyroidepithelialcellsbyretroviraloncogenes,MolCellBiol7:pp3365-3370)表示的那些條件，已經歷由於冷凍和解凍引起的細胞應力的細胞在恢復並且隨後正常繁殖之前要花費一到兩周的時間。圖6圖示了在PCCL3細胞系的解凍之後細胞24小時和48小時的百分比。細胞被照射15分鐘並且隨後被放置在培養液中(inculture)。CW對應於未被調製的I.R.照射，HF對應於以射頻(1,200kHz)調製的I.R.照射，且LF+HF對應於被雙調製的I.R.照射(12Hz和1，200kHz)。<又LF+HF組是顯著的。CW組中的細胞數目的減少意味著這種照射不能使得細胞恢復它們的正常活力，並且已經變得太虛弱的許多細胞不能存活。僅雙調製模式增強了明顯的繁殖，從瞬間照射即刻開始。這使得能夠設想使用本技術來快速地開始傳統上虛弱且難以培育的細胞系的繁殖。這些結果表示雙調製引起了與通過以低頻或者射頻的簡單調製而獲得效果不同的效果。我們確實注意到基礎細胞(fundamentalcell)機理的啟發(initiation)。從本發明的實施例的下列描述中，其它優點和特徵將變得更加清晰可見，給出本發明的實施例僅用以非限制性的示例目的並且展現於附圖中，附圖中圖1描繪了根據本發明的照射裝置的電子電路的簡化圖；圖2示出了來自斬波電路的輸出上的脈衝序列的形狀；圖3到圖6描繪了關於使用根據本發明的裝置的結果。具體實施例方式參考圖1，利用調製光子能輻射的照射裝置10由光子發射器模塊11組成，該光子發射器模塊能夠遞送納米制的電磁波，具體為幾百THz(—萬億赫茲，即1012赫茲)的電磁波。發射器模塊11連接到調製部件，該調製部件以低頻LF執行第一斬波並且以射頻RF執行第二斬波，所述低頻的頻率範圍優選地被包含在5Hz與50Hz之間或者更具體地在10Hz與20Hz之間，所述射頻的頻率範圍優選地被包含在500kHz與10，000kHz之間或者更具體地在1，000kHz與1,500kHz之間。這種雙調製使得將會獲得以射頻RF斬波的低頻LF脈衝的序列。光子發射器模塊11由多個以近紅外線輻射的發光二極體(LED)或者雷射二極體形成(在圖1中描繪了單個發光二極體)，例如砷化鎵鋁類型。根據特定實施例，經由控制電晶體TR通過直流電源AL以非常低的電壓(例如在3V與12V之間)對LED供電。發射器;f莫塊優選地發射在紫外線、可見或(近或遠)紅外線範圍中的光能。控制電晶體TR可以是場效應電晶體FET，其柵極電連接到至少一個邏輯與電路的輸出端S1、形成斬波電路14的所述組件(assembly)。自然地，電晶體TR和邏輯與電路可以被執行電源脈沖的斬波的任意其它元件代替。第一低頻振蕩器12和第二射頻振蕩器13連接到邏輯與電路的輸入端。邏輯與電路的輸出電路連接到電晶體TR的柵極，從而通過第一振蕩器和第二振蕩器的兩種頻率LF和RF^f吏用雙斬波來調製電源。當來自第一振蕩器和第二振蕩器的信號到達邏輯與電路的相應輸入端時，邏輯與電路的輸出由此遞送以射頻RF斬波的低頻LF脈衝形式的一系列脈衝。例如，第一12Hz頻率振蕩器12每82ms遞送60ms的方形脈衝El(佔空比=73%)。第二1,230kHz頻率振蕩器13每0.77ms遞送0.37ms的脈衝E2(佔空比=48%)。圖2圖示了斬波電路14的輸出端S1上的脈沖序列，即，對於60ms總計77,922個脈衝，每0.77ms—個0.37ms的脈沖，每82ms更新一次。由此在60ms期間生成脈沖，然後，在扭j亍新的脈衝周期之前，電路的輸出端Sl對於22ms不再生成任何東西，等等。這些斬波脈衝被施加到電晶體TR的柵極G，該電晶體TR的柵極G通過電阻器R1接地。電晶體TR的一個電極與地接觸，並且另一個電極連接到發光二極體LED的陰極。LED的陽極或者直接地或者經由電阻器R2、R3連接到直流源AL。DC源AL可以由電池或者與低壓調節電路關聯的交流直流轉換器形成。LED發射相同波長的輻射且有利地在單個支路中串聯連接。根據LED的數目可以並聯連接幾個分支。指示開關(on-off)的二極體Dl在直流源AL與發射器模塊11的LED的陰極之間與電阻器R4串聯連接。電容器C並聯連接在源AL與地之間。由兩個振蕩器12、13控制的斬波電路14的存在確保了LED的脈衝調製的電源發射幾百THz的納米制電》茲波，所述納米制電》茲波;故12Hz的低頻和1，230kHz的射頻斬波為脈衝。這種雙斬波生成了諧波，該諧波在12Hz和1,230kHz頻率處調製THz的主發射。本發明不限於斬波電路和邏輯與門的使用。事實上Z在不使用邏輯與門的資源的情況下，可以實現通過以低頻LF和以射頻RF進行斬波的雙調製。例如，照射裝置可以包括通過低頻LF的振蕩器關閉和開啟的射頻RF的振蕩器，所述低頻LF的振蕩器對射頻RF振蕩器起作用。根據另一示例，所述裝置可以包括由微控制器控制的射頻振蕩器，該微控制器自身通過對射頻振蕩器的脈沖進行計數來施加低頻斬波。因此，返回參考圖2的示例，微控制器使得能夠獲得一脈衝序列，該脈衝序列包括對於60ms總計77，922個脈沖，每0.77ms一個0,37ms的脈衝,每82ms更新一次。然後在60ms期間生成脈沖，並且微控制器在執行新的脈衝周期之前停止振蕩器22ms,等等。已經觀察得出，使用所述通過低頻和射頻斬波且調製的納米制電磁波也10使得能夠刺激有機體的細胞，具體地，對引發炎症的和生理學上的病因(扭傷、背痛、事後創傷疼痛等等)的疼痛提供相當大的緩解。以低頻(12Hz)進行斬波增強了電磁波到細胞的滲透率，並且以射頻(1,230kHz)進行斬波對將要穿過的媒體去極化。由LED產生的輻射的發射具有大約875nm的中心頻率(343THz),其位於可見光和紅外線的界限處。所發射的平均功率較低，大約是0.3W/cm2。斬波頻率值可以根據針對預定應用尋求實現的效果來改變。第一振蕩器的LF頻率優選地可淨皮包含在5Hz與50Hz之間或者更具體地在10Hz與20Hz之間，然而第二振蕩器的RF頻率被包含在500kHz與10,000kHz之間或者更具體地在l，OOOkHz與1，500kHz之間細胞反應還取決於其它因素，例如照射頻率、照射的功率和持續時間、以及在發射器模塊11與已處理過的媒體之間的耦接媒質的性質。照射序列及其隨時間的重複也在細胞反應的調製刺激中發揮作用。經歷雙調製的發射器模塊11的LED可以由其它發光組件(具體為雷射二極體)替換，以便獲得不同的效果，具體在種子的發芽或者育苗方面。本光生化刺激:忮術的應用領域(即，通過LF和RF頻率斬波且調製的納米制頻率的使用)如下-生物學媒介(原核細胞、真核細胞、細菌、酵母、黴...)中細胞反應的刺激，-與光線療法及光分離置換法(photopheresis)的等同領域中的細胞的處置，-細胞生物工藝學(細胞膜的可逆滲透、轉染)中使用的技術的改進，-細力包生長(細菌培養)，-營養媒體的操作優化，-晶胚的生長，蛋類的孵化，-骨頭骨折、皮膚、軟骨、腱、肌肉的再生、修復局部的神經結構，-治癒傷口，-關節炎與其它炎症的治療，-獸醫學領域應用，-種子及植物生長，-氣體媒介(空氣、氧氣等，或者其它混合氣體)、液體媒介或者任意活體中的反應，-生物-反應器，-水和淤泥處理以及汙水領域的應用。這樣的裝置使得能夠選擇性地或者明確地處置某些細胞和組織(黴細胞、酵母、真菌、藻類、細菌、植物、動物或人類細胞)。所述細胞可以成批地或者流通地在液體介質中。細胞膜的滲透性使得蛋白質或化學分子能夠以柔和、非侵略性的方式滲透到細胞。當細胞孔打開時，外因分子轉入細胞和內因代謝轉出細胞可能發生，從而細胞在保持存活的同時能夠失去它們大部分的ATP。根據所使用的參數，所述裝置使得細胞和組織能夠^皮破壞或者促進細胞的發展。本技術為新的治療應用鋪平了道路，例如核子級別處的基因的轉染或者實現細胞信號的發射(artillery)的輔助細胞機制的誘導。這樣的裝置也有助於在功能不完善的情況下的同化(assimilation)。權利要求1.一種使用調製光子能輻射的照射裝置，包括納米制頻率的光子發射器模塊(11)，其特徵在於，所述發射器模塊(11)連接到調製部件，所述調製部件以低頻(LF)執行第一斬波以及以射頻(RF)執行第二斬波以便獲得以射頻(RF)斬波的一系列低頻(LF)脈衝。2.根據權利要求1所述的照射裝置，其特徵在於，以低頻(LF)執行第一斬波的頻率範圍被包含在5Hz到50Hz之間，並且以射頻(RF)執行第二斬波的頻率範圍被包含在500kHz到10000kHz之間。3.根據權利要求2所述的照射裝置，其特徵在於，以射頻(RF)執行第二斬波的頻率範圍被包含在1000kHz到1500kHz之間。4.根據權利要求2或3所述的照射裝置，其特徵在於，以低頻(LF)執行第一斬波的頻率範圍被包含在10Hz到20Hz之間。5.根據權利要求1到4中任一項所述的照射裝置，其特徵在於，預定波長的光子發射器模塊(11)經由一電晶體(TR)連接到直流源(AL),以形成斬波電路(14)。6.根據權利要求5所述的照射裝置，其特徵在於，所述斬波電路(14)包括邏輯電路(邏輯與電路)，其輸入端連接到低頻(LF)的第一振蕩器(12)和射頻(RF)的第二振蕩器(13),並且該邏輯電路的輸出端連接到所述電晶體(TR)的柵極，以便通過所述第一振蕩器和所述第二振蕩器(12,13)的兩種頻率(LF,RF)使用雙斬波來調製電源。7.根據權利要求1到6中任一項所述的照射裝置，其特徵在於，所述發射器模塊(11)被配備有一系列以近紅線外輻射的發光二極體(LED)或雷射二極體。全文摘要本發明涉及使用調製光子能輻射的照射裝置，包括具有納米制頻率的光子發射器模塊(11)，所述發射器模塊連接到調製部件，所述調製部件執行基頻(BF)的第一斬波以及第二射頻(RF)斬波以便獲得以射頻(RF)斬波的一系列低頻(BF)脈衝。本發明可用於光生化刺激。文檔編號A61N5/06GK101641134SQ200880009230公開日2010年2月3日申請日期2008年3月20日優先權日2007年3月21日發明者埃裡克·D·科德曼斯德穆勒納爾,讓-皮埃爾·布雷達申請人:讓-皮埃爾·布雷達;埃裡克·D·科德曼斯德穆勒納爾