[发明专利]适用于开放场的微波辐照装置及方法

说明书

本发明公开了一种适用于开放场的微波辐照装置，包括微波辐射驱动模块、开放场平台、发光二极管阵列和微波辐射接收模块，所述微波辐射接收模块佩戴于目标动物的颈部，所述发光二极管阵列位于所述开放场平台上方，所述微波辐射驱动模块与所述发光二极管阵列连接，可产生驱动电流驱动所述发光二极管阵列产生可见光，所述微波辐射接收模块接收到可见光照射后，解调可见光光谱中的辐照微波信号分量，并放大后辐照目标动物。本发明达成了“边刺激边观测”的实时性效果。

技术领域

本发明涉及生物电子学技术领域，尤其涉及一种适用于开放场的微波辐照装置及方法。

背景技术

微波是一种频率为300MHz～300GHz(波长为1mm～1m)的高频电磁波，其波长介于红外线与特高频之间，平均功率在千瓦以上、峰值功率在几百千瓦以上时即为高功率微波。21世纪以来，随着科技的发展，其在通讯、工业、医疗、家用电器等以及在军事领域的应用越来越广泛，人类受到微波辐射的概率也不断增加。随着人们对微波研究的不断深入，微波、高功率微波辐射对生物体的损伤引起了人们的重视。微波辐射可对生物体的神经系统、心血管系统、免疫系统、生殖系统等造成不同程度的损伤。微波辐射按生物学效应可分为热效应和非热效应。

功率密度10mW/cm²时以热效应为主。热效应是指微波能量被生物组织吸收后，引起组织器官的加热作用而产生的生理影响和机制，是经国际肯定的微波生物效应。当辐射剂量过大，中枢神经系统出现神经衰弱症候群和器质性损伤；血液系统血像发生变化，白细胞数呈下降趋势；心血管系统发生血流动力学失调；消化系统出现消化不良，甚至形成溃疡；视觉系统轻则可引起晶状体损伤，重则产生白内障；男性生殖系统出现功能低下，精子生成抑制，女性则出现月经周期失调等等。

功率密度10mW/cm²时以非热效应为主。非热效应是指在微波电磁场的作用下，生物体内的一些分子将会产生变形和振动，使细胞膜功能受到影响，使细胞膜内外液体的电状况发生变化，引起生物作用的改变，进而影响人体各器官系统功能的发挥。非热效应变化主要发生在细胞和分子水平上，进而影响其生物物理和生物化学反应过程以及基因、细胞因子、信号转导通路等的改变，并引起相应的组织器官和整体的损伤效应。

从目前研究情况来看，影响非热效应的因素很多，非热效应的量-效关系仍不明确，不同频段、功率密度微波辐射的损伤特点各不相同。公开报道中，为数不多的此类研究大多基于微波对内耳的影响开展。内耳是负责听觉和位置觉的重要外周感受器，与中枢神经系统的联系紧密，随着手机等电磁通讯设备的广泛使用，微波对内耳的影响引起越来越多人的关注。采用低、中、高功率微波对豚鼠耳部外照射，从前庭功能及超微结构角度探索微波对内耳前庭的影响是研究的主流验证思路，具体的试验方法遵循着“先刺激再观测”的非实时性步骤，罗列如下：方法1，电极刺激法，前期在动物(以豚鼠为例)耳部植入电极，麻醉后通过有线方式传输微波信号，对豚鼠施加微波刺激，而后观测诸如迷宫、爬杆等开放场式活动中，豚鼠行为是否出现异常；方法2，微波辐照法，前期无需对豚鼠身体造成创伤，但需要对其实施固定或是麻醉，在充分隔离其它豚鼠的前提下，通过微波天线以无线的方式对目标豚鼠进行辐照，而后观测诸如迷宫、爬杆等开放场式活动中，豚鼠行为是否出现异常。

如上试验方法，要么如方法1，无法避免豚鼠身体的创口以及麻醉，而这些会不同程度的影响后期行为观测的准确性；要么如方法2，需要关注目标豚鼠与其它豚鼠之间的微波辐照的隔离问题，以免影响后期行为观测的准确性。由此，尚没有一种试验方法，既可以避免豚鼠身体的创口以及麻醉，又无需关注微波辐照隔离问题，甚至做到“边刺激边观测”的实时性效果。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术存在的问题，提供一种适用于开放场的微波辐照装置和方法，融合了微波光子学领域相关技术进展，解决了常规适用于开放场的动物刺激方法中无法避免的对动物身体麻醉、造成创口，以及微波辐照的隔离问题，从而达成了“边刺激边观测”的实时性效果。