验证近红外光对阿尔兹海默病治疗效果的实验装置及应用
【技术领域】
[0001]本发明属于近红外光照治疗技术领域，涉及验证近红外光对阿尔兹海默病治疗效果的实验装置及应用。
【背景技术】
[0002]阿尔兹海默病俗称老年痴呆症，是一种发病进程缓慢、随着时间不断恶化的持续性神经功能障碍。其主要症状是记忆功能损伤、易怒、具攻击性、无法正常言语、难以自理和行为异常等，最终丧失正常身体机能，死于感染等并发症。阿兹海默症多见于70岁以上老人，在65岁以上老人中有约6%的发生率。随着人均寿命的延长和人口逐渐老龄化，阿尔兹海默病患者在全球和中国都在不断增多。它也同时带来巨大的社会负担和经济负担。
[0003]阿尔兹海默病的病因至今仍在探索之中，但在医学上普遍认为其与大脑中类淀粉样蛋白质斑块沉积和Tau蛋白有关。目前临床上没有有效的阿尔兹海默病治疗方法。传统的治疗方法主要是药物治疗，如乙酰胆碱分解酵素阻断剂，作为认知改善药物被用于治疗阿尔兹海默病。神经元保护剂是目前唯一治疗中、重度失智症的药物，其可以阻断谷氨酸的兴奋毒性，借此减缓生活技能的逐渐缺失。但药物治疗只能延缓疾病的发展进程，治疗效果有限。此外药物治疗还具有较大的副作用。
[0004]近年来，国际上出现的几种物理治疗方法有可能逆转阿尔兹海默病进程，且不具有副作用，如近红外照射和经颅磁、经颅电作用等。其中，近红外光照治疗被认为是最有可能推向临床应用的治疗方式，其可能的作用机理是通过穿透性较强的近红外光对大脑进行刺激，从而促进大脑中类淀粉样蛋白质的代谢，逆转阿尔兹海默病的疾病进程。目前，国际上逐步开始对近红外光照治疗阿尔兹海默病的机理展开研究，这些研究中使用一种简易的手持式设备对转基因试验小鼠进行近红外光照治疗，以此来验证近红外光对阿尔兹海默病的治疗机理。这一类的实验所使用的转基因小鼠需要在严格的光照条件下进行饲养，保证每天12小时的白光照明和12小时的黑暗环境。近红外光照治疗的时间和照射频率等实验参数需要严格控制，且往往调节不同参数进行照射治疗。
[0005]然而，目前所使用的实验设备需要实验人员对每只实验小鼠进行单独实验，这样会耗费大量的时间和精力，尤其是在需要调节照射治疗参数时显得更加困难。另外，不同的光照作用时间点和人为因素造成的误差也容易降低实验结果的可信度。因此，有必要设计一种实验装置，可以减少实验人员的工作量，且提高实验结果的准确性。
【发明内容】
[0006]本发明的目的就是为了克服现有的验证近红外光照治疗阿尔兹海默病的实验装置依赖人工操作，费时费力的技术缺陷，而提供一种结构简单，经济实用，能有效实现自动化控制，用以减少实验人员的工作量，并能提高实验结果准确性的验证近红外光对阿尔兹海默病治疗效果的实验装置。
[0007]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0008]验证近红外光对阿尔兹海默病治疗效果的实验装置，该实验装置包括实验容器、设置在实验容器顶部并与实验容器共同构成密闭实验腔室的近红外照射单元以及与近红外照射单元电连接的电路控制单元；
[0009]在进行实验时，将实验小鼠置于密闭实验腔室中，通过电路控制单元自动调节近红外照射单元的开启、关闭时间点以及光照频率，实验小鼠在密闭实验腔室中接受近红外光照治疗，待近红外光照治疗结束后，取出实验小鼠，并对其进行后续的验证实验。
[0010]所述的实验容器为顶部开口的内空长方体容器。
[0011 ] 所述的长方体容器的至少一个侧面上开设有透气口，该透气口上设有用于避光的纱网，所述的长方体容器的一个侧面上还开设有用于安装食物槽的连接口以及用于喂水的进水口。
[0012]优选地，所述的长方体容器的三个侧面上均开设有透气口，该透气口上设有用于避光的黑色纱网，并且所述的长方体容器的第四个侧面上开设有用于安装食物槽的连接口以及用于喂水的进水口。
[0013]所述的连接口为矩形连接口，该矩形连接口上设有用于避光的纱网，并且所述的矩形连接口处安装有食物槽。
[0014]所述的进水口为圆形孔，该圆形孔与外界水源连通，外界水源的水通过圆形孔进入长方体容器中。
[0015]所述的近红外照射单元包括电路板、呈阵列均匀布设在电路板底面上的近红外发光二极管及白光发光二极管、设置在电路板顶面上的控制模板以及设置在控制模板上的电源开关，所述的控制模板通过电路分别与近红外发光二极管、白光发光二极管以及电路控制单元电连接。
[0016]所述的控制模板还设有电源线及电源插头，用于接220伏特交流电源。
[0017]所述的控制模板上的电源开关控制整个实验装置的开启和关闭。
[0018]所述的近红外发光二极管的数目大于白光发光二极管的数目，并且所述的近红外发光二极管呈阵列均匀布设在白光发光二极管的周围。
[0019]所述的电路板顶面上还对称设有一对散热风扇。
[0020]所述的电路控制单元包括依次与控制模板电连接的可编程器件及计算机。
[0021]在使用过程中，所述的电路控制单元可通过可编程器件控制近红外发光二极管的开启和关闭的时间点，从而控制近红外光照射治疗的时间长度，同时，电路控制单元中还设有脉冲发生电路，可以对光照频率进行调节，如控制近红外发光二极管每0.25秒开启和关闭一次，进而实现2Hz的照射频率。
[0022]所述的电路控制单元通过可编程器件对白光发光二极管实现与近红外发光二极管相同照射参数的独立控制。
[0023]所述的可编程器件选自单片机或数字信号处理器，且需要具有与计算机进行通讯的接口。
[0024]所述的计算机中装有与硬件相匹配的软件，在软件界面上选择不同参数进行照射。
[0025]验证近红外光对阿尔兹海默病治疗效果的实验装置的应用，在进行近红外光照治疗实验时，先通过计算机设置好近红外发光二极管及白光发光二极管的开启、关闭时间点以及光照频率实验参数，将实验小鼠置于电路板与长方体容器共同构成的密闭实验腔室中，开启控制模板上的电源开关，红外发光二极管及白光发光二极管按照设定好的试验参数进行照射，实验小鼠接受近红外光照射治疗，在治疗期间，通过食物槽及圆形孔给实验小鼠供给食物及水，待近红外光照射治疗结束后，关闭控制模板上的电源开关，取出实验小鼠，并对其进行后续的验证实验即可。
[0026]本发明中，近红外光的波长主要集中在780?2526nm，采用的近红外发光二极管的中心波长可以选自810nm、880nm、950nm、1050nm或1070nm中的一种或多种。
[0027]与现有技术相比，本发明具有以下特点:
[0028]I)由于将电路控制单元与近红外照射单元结合使用，能够方便快速地通过电路控制单元来控制近红外照射单元的照射时间长度及光照频率，操作方便，能够实现智能化控制，相比于现有实验装置，能进一步减少人为干预，进而有效提高实验的效率和准确性；
[0029]2)由于在实验容器上开设透气口，并在透气口上设置纱网，结构设计简单，能在保证实验容器透气性的同时，还能有效消除外界光对实验小鼠的影响，进而提高实验的准确性；
[0030]3)由于在近红外照射单元的设计中，采用电路板，该电路板既可以用于安装近红外发光二极管及白光发光二极管，又可以作为实验容器的盖子，与实验容器共同构成密闭实验腔室，能有效节省设计空间，简化设计元部件构造；
[0031]4)整体结构简单，经济实用，操作方便，能实现近红外光照治疗的智能化控制，能有效降低由于不同光照作用时间和人为因素所造成的实验误差，并减少实验人员的工作量，实验准确性高，安全可靠，具有很好的应用前景。
【附图说明】
[0032]图1为实施例1中实验容器结构示意图；
[0033]图2为实施例1中近红外照射单元与电路控制单元安装结构示意图；
[0034]图3为实施例1中近红外照射单元中电路板底面结构示意图；
[0035]图中标记说明:
[0036]1、实验容器，2、透气口，3、连接口，4、纱网，5、食物槽，6、水瓶，7、进水口，8、电路板，9、控制模板，10、电源开关，11、散热风扇，12、电源线，13、电源插头，14、数据线，15、计算机，16、USB接口，17、近红外发光二极管，18、白光发光二极管，19、支架。
【具体实施方式】
[0037]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0038]实施例1:
[0039]如图1所示，实验容器I的材质为常用的聚乙烯材料，长和宽的比例为2:1，三个侧面的透气口 2均设置在其长和高的中间三分之一处，并用黑色纱网4遮盖以保证避光和透气。第四个侧面上开一个进水口 7和一个连接口 3，该连接口 3为矩形连接口，连接口 3处安装有食物槽5，进水口 7为圆形孔，水瓶6用支架19支撑。
[0040]如图2所示，电路板8上装有散热风扇11，防止灯珠产生的热量累积对装置造成影响。控制模板9安装于电路板8上并通过数据线14上的USB接口 16与计算机15相连，通过软件来控制硬件实现相应功能，如控制近红外发光二极管17和白光发光二极管18的开启和关闭的时间点、光照的频率进行调节等。控制模板9通过另一条电源线12和电源插头13接22