一種體外血液光動力學治療裝置的製作方法
2023-12-07 02:21:26 1
本發明屬於醫療器械技術領域，尤其涉及一種體外血液光動力學治療裝置。
背景技術：
光敏劑多具有卟啉環結構，在一定波長雷射的激發下，可以釋放能量，釋放的能量可使周圍的氧氣氧化，生成活性很強的單線態氧，這些活性很強的單線態氧可以氧化生物大分子，造成不可逆的損傷，產生很強的細胞毒作用。目前主要的光敏劑多為含有卟啉結構的化合物，第二代光敏劑如5-氨基酮戊酸、血卟啉單甲醚、鋅酞箐等；第三代光敏劑是將光敏劑和能靶向腫瘤細胞表面的抗體或配體結合起來，具有主動靶向功能的特點。
光動力學治療是基於光敏劑可被機體內腫瘤細胞選擇性的攝取，對體內含有光敏劑的部位用特定波長的雷射照射，激活其中的光敏劑，通過光化學反應對攝取的腫瘤細胞產生強的殺傷效果。光敏劑經靜脈注射後，在24～48h內會被體內充分吸收和代謝，並瀦留在腫瘤細胞內。
對於直接生長在表皮的腫瘤或皮膚性病，藉助於表面輻射的雷射即可產生治療效果；對於消化系統系部位的腫瘤，藉助於微型光纖等微創技術同樣可以產生療效。因此，傳統的光動力學治療技術通常治療皮膚性疾病，以及生長在皮膚和消化系統系表面部位的腫瘤，對於血液瘤的治療則很少涉及。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種體外血液光動力學治療裝置。本發明提供的裝置發光效率高、功耗極低，能夠實現對血液的光治療，還能夠有效去除治療產生的細胞裂解物及單線態氧，對血液瘤的治療有很好的促進作用。
本發明提供了包括血液進管、抗凝劑泵、血泵、雷射治療模塊、血液灌流器和血液出管；還包括設置在所述血液出管中的溫度調節器、設置在所述雷射治療模塊的導入管出口端的第一壓力調節器、設置在所述雷射治療模塊的導出管入口端的第二壓力調節器、設置在所述血液灌流器的出口端的第三壓力調節器以及設置在所述血液出管中的空氣檢測器和靜脈血路管夾；所述雷射治療模塊包括照射腔、雷射激發裝置和散熱裝置，所述照射腔中的透明區域正對雷射激發裝置中的光源出口部位，所述散熱裝置設置在所述雷射激發裝置一側；所述雷射激發裝置發射出的光波長為660～670nm，光照強度為4～8J/cm2；
所述血液進管中設置有抗凝劑泵，血液進管的出口端與血泵的入口端連通，血泵的出口端與雷射治療模塊的導入管入口端連通，雷射治療模塊導入管出口端與所述照射腔入口端連通；所述照射腔出口端與雷射治療模塊導出管入口端連通，雷射治療模塊導出管出口端與血液灌流器的入口端連通，血液灌流器的出口端與血液出管的入口端連通；
所述血液進管的入口端和血液出管的出口端分別設置有穿刺，用於與體內血管連接。
優選的是，所述抗凝劑泵內設有流量記錄器。
優選的是，所述雷射激發裝置為垂直照射腔面發射的半導體雷射器，所述半導體雷射器包括光源出口端、有源層、諧振腔和熱枕層；所述有源層由量子阱組成；所述諧振腔由p-DBR和n-DBR組成，所述p-DBR的反射面正對照射腔的透明區域。
優選的是，所述照射腔為扁平狀結構，照射腔的透明區域的材質為玻璃纖維摻雜聚苯乙烯，所述照射腔的非透明區域的材質為聚丙烯酸酯。
優選的是，所述血液灌流器的內部材質為偶聯有超氧化物歧化酶的大孔吸附型樹脂。
優選的是，所述溫度調節器控制血管出口血液溫度為36.5～37.5℃。
優選的是，所述壓力調節器將雷射治療模塊的血液流速控制在10～30mL/min；所述血液灌流器出口端的第三壓力調節器內部設有靜脈壺，所述靜脈壺底部路網截留血液中的顆粒物質；所述網的孔徑為40μm。
本發明提供了一種體外血液光動力學治療裝置。本發明採用體外血循環技術，將血液抽出後，在體外經波長為660～670nm，光照強度為4～8J/cm2，的光化學治療後，再通過血液灌流器去除治療產生的細胞裂解物及單線態氧，經過治療後的血液輸回到體內，能夠實現對血液瘤血液的高效治療。
附圖說明
圖1為本發明說明書提供的體外血液光動力學治療裝置結構示意圖；
圖2為本發明說明書提供的雷射治療模塊的立體示意圖；
圖3為本發明說明書提供的雷射激發裝置的結構示意圖。
具體實施方式
本發明提供了包括血液進管、抗凝劑泵、血泵、雷射治療模塊、血液灌流器和血液出管；還包括設置在所述血液出管中的溫度調節器、設置在所述雷射治療模塊的導入管出口端的第一壓力調節器、設置在所述雷射治療模塊的導出管入口端的第二壓力調節器、設置在所述血液灌流器的出口端的第三壓力調節器以及設置在所述血液出管中的空氣檢測器和靜脈血路管夾；所述雷射治療模塊包括照射腔、雷射激發裝置和散熱裝置，所述照射腔中的透明區域正對雷射激發裝置中的光源出口部位，所述散熱裝置設置在所述雷射激發裝置一側；所述雷射激發裝置發射出的光波長為660～670nm，光照強度為4～8J/cm2；
所述血液進管中設置有抗凝劑泵，血液進管的出口端與血泵的入口端連通，血泵的出口端與雷射治療模塊的導入管入口端連通，雷射治療模塊導入管出口端與所述照射腔入口端連通；所述照射腔出口端與雷射治療模塊導出管入口端連通，雷射治療模塊導出管出口端與血液灌流器的入口端連通，血液灌流器的出口端與血液出管的入口端連通；
所述血液進管的入口端和血液出管的出口端分別設置有穿刺，用於與體內血管連接。
在本發明中，所述體外血液光動力學治療裝置是利用體外循環通路的方式進行體外血液的光動力學治療。
圖1為本發明提供的體外血液光動力學治療裝置結構示意圖，其中：1為抗凝劑泵，2為血泵，3為雷射治療模塊導入管，4為雷射治療模塊導出管，5為照射腔，6為雷射激發裝置，7為散熱裝置，8為透明區域，9為血液灌流器，10為血液進管，11為血液出管，12為第一壓力調節器，13為第二壓力調節器，14為第三壓力調節器，15為溫度調節器，16為空氣檢測器，17為靜脈血路管夾。
圖2為雷射治療模塊的立體示意圖。其中，3為雷射治療模塊導入管，4為雷射治療模塊導出管，5為照射腔，6為雷射激發裝置，7為散熱裝置，8為透明區域。雷射治療模塊導入管和導出管分別連接在照射腔的兩端，雷射激發裝置一端的光源出口端(圖中實線圓形區域)緊貼著照射腔的透明區域，發出的雷射束形成相應的圓形照射區(圖中虛線圓形區域)，流經照射腔的血液將會被照射，散熱裝置設置在所述雷射激發裝置一側。
圖3為雷射激發裝置的結構示意圖，其中，18為光源出口端，21為有源層，19為p-DBR，20為n-DBR，19和20共同組成諧振腔，22為熱枕層。
在本發明中，所述抗凝劑泵內設有流量記錄器，用於測量血液進管處流過的液體流量，當血流總量為人體血液總量時，停止從血液進管處的進血。在本發明中，所述抗凝劑泵液用於調控在血液中抗凝劑的添加。
在本發明中，所述血泵的工作原理為滾壓式，泵管的內徑為8mm，血流量範圍是8～400mL/min，優選的，血流量控制在10～20mL/min。在治療過程中，整個循環管路的血流量都由血泵調節。
在本發明中，所述雷射治療模塊導入管和雷射治療模塊導出管由聚丙烯酸酯材料製成，所述聚丙烯酸酯為醫用級別。本發明所述雷射治療模塊導入管和雷射治療模塊導出管與照射腔平滑連接。
在本發明中，所述照射腔為扁平狀結構，照射腔的基本材質是聚二甲基矽氧烷，具有良好的光學透明性能，其中非透明區域外表面用錫紙覆蓋，剩下未被覆蓋的區域為透明區域，透明區域正對著雷射激發裝置光源出口端，大小和雷射激發裝置光源出口端的照射面積一致。
在本發明中，所述雷射激發裝置為垂直照射腔面發射的半導體雷射器，由有源層、諧振腔、熱枕層組成；所述有源層由量子阱組成，是雷射的產生區域；所述諧振腔由p-DBR和n-DBR組成，使得在有源層內產生的雷射，在諧振腔內反射和擴大得到一個圓形雷射束，所述p-DBR的反射面正對照射腔的透明區域。在本發明中，所述雷射激發裝置輸出的雷射波長穩定，發射出的光波長為660～670nm，優選為663nm，雷射質量高，能耗損失小，雷射激發裝置光照強度為4～8J/cm2，優選為6J/cm2。
在本發明中，所述散熱裝置用於雷射激發裝置的散熱，散熱裝置設置在所述雷射激發裝置一側，具體設置在雷射激發裝置的熱枕層一側，與雷射激發裝置在空間上緊密相連，散熱裝置採用類似風扇的形式，風扇葉片正對著雷射激發裝置的熱枕部，通過風扇葉片的旋轉，及時吸走雷射激發裝置產生的熱量，用來維持雷射激發裝置的正常運行。
在本發明中，所述血液灌流器外觀呈圓柱形，兩端分別是進口和出口，外部材質為陶瓷，內部的材質優選以苯乙烯-二乙烯苯樹脂作為基質材料，採用戊二醛交聯法在其表面偶聯超氧化物歧化酶。使用時，將進口端朝下，出口端朝上，垂直放置。
在本發明中，所述血液進管和血液出管由超低密度聚乙烯製成。血液進管長優選為50cm，血液出管長優選為60cm，內徑優選為1.02mm。
在本發明中，所述溫度調節器設置在所述血液出管內，用於控制血管出口血液溫度為36.5～37.5℃。
在本發明中，所述壓力調節器是通過壓力控制血液的流速，本發明將雷射治療模塊的血液流速控制在10～30mL/min，以保證血液在照射腔透明區域的照射強度和1～5min的照射時間，達到治療效果，並避免對血液中正常細胞和成分的損害；
所述血液灌流器出口端的第三壓力調節器內部設有靜脈壺，靜脈壺底部路網截留血液中的顆粒物質；所述網的孔徑為40μm。
在本發明中，所述血液出管內設置有空氣監測器和靜脈血路管夾，所述空氣檢測器利用超聲波探測的原理，當氣泡通過血液管路時，該部位的空氣監測器會報警。
在本發明中，所述靜脈血路管夾通常處於開放狀態，血液在管路中正常流動，當接到空氣監測器的報警時，靜脈管路夾會轉變為關閉狀態，將所在部位的血液管路夾死，同時，停止血泵轉動。此時，調節第三壓力調節器，降低局部管路壓力，使氣泡回流入靜脈壺頂端。再打開靜脈管路夾，使除去氣泡後的血液繼續在管路中流動。
本發明在使用裝置前，在血液瘤患者中靜脈注射光敏劑，經過12～24h的吸收和代謝後，光敏劑會選擇性地被血液瘤細胞所攝取。在本發明中，所述光敏劑優選為血卟啉，所述光敏劑的注射劑量優選為5mL/kg。
所述裝置在使用時，將血液進管入口端的穿刺刺入患者動脈，動脈血液流入血液進管後，調節抗凝劑泵在血液中注入抗凝劑。在本發明中，所述抗凝劑泵提供的抗凝劑量為血液量的九分之一。
加入抗凝劑後，血液經血泵由雷射治療模塊導入管流入照射腔，經雷射照射後，再由雷射治療模塊導出管流出，照射腔兩端分別有壓力調節器，通過調節照射腔兩端的壓力，使血液流經照射腔流速減慢，延長血液在透明區域的雷射照射時間。在本發明中，所述血液在照射腔中的流速優選為10～30mL/min，更優選為10～20mL/min；所述血液在透明區域的雷射照射時間優選為1～5min，更優選為2min。
由雷射治療模塊導出管流出的血液再經過血液灌流器，去除治療過程中產生的代謝產物和細胞裂解物(如核酸、胺基酸等)以及單線態氧；血液灌流器淨化後流出的血液經空氣檢測器檢測血液中是否存在氣泡，如果存在氣泡，則啟用靜脈血路管夾夾住管路，阻止氣泡回流入體內，同時，血液出管上遊設有溫度調節器，通過監控將整個血液出管中的溫度維持在37℃±0.5℃。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。