一種導入糖尿病基因治療疫苗及治療性生物物質的系統的製作方法
2023-12-08 22:38:21
專利名稱：一種導入糖尿病基因治療疫苗及治療性生物物質的系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種疫苗導入系統，尤其涉及一種利用電穿孔技術將糖尿病基因治療 疫苗及治療性生物物質導入靶組織的系統。
背景技術：
DNA疫苗及治療性生物物質是將編碼某種抗原蛋白的外源基因直接導入人或動物 體細胞內，通過宿主細胞的表達系統合成抗原蛋白，誘導宿主產生對該抗原蛋白的免疫應 答，以達到預防和治療疾病的目的。與傳統的減毒疫苗及治療性生物物質和亞單位蛋白疫 苗及治療性生物物質相比，DNA疫苗及治療性生物物質具有技術適用範圍較廣、細胞免疫效 果明顯等優勢。因而治療性DNA疫苗及治療性生物物質的開發是未來臨床治療的一個重要 途徑。由於DNA疫苗及治療性生物物質的導入低客觀上影響了其作用的發揮。故要充分發 揮DNA疫苗及治療性生物物質的功能，還必須提高其導入效率以達到提高其免疫性能的功 效。尤其是對糖尿病的治療，目前糖尿病治療需要多次注射胰島素，患者身體和經濟 均增加較大負擔，基因治療疫苗的導入可以充分發揮DNA疫苗的功能，客觀上達到減少費 用減輕患者負擔的功效。
發明內容
本發明的目的在於解決上述問題，提供了一種導入糖尿病基因治療疫苗及治療性 生物物質的系統，可使糖尿病基因治療疫苗進入細胞，從而提高其導入體內的效率，增強治 療效果。本發明的技術方案為本發明提出了一種導入糖尿病基因治療疫苗及治療性生物 物質的系統，將糖尿病基因治療疫苗藉助低頻電脈衝導入靶組織，該系統包括注射裝置，儲有糖尿病基因治療疫苗；電穿孔導入裝置，包括脈衝設置模塊，接收用戶輸入的電脈衝參數；電源模塊，產生一直流電信號；微控制器，接收該脈衝設置模塊的電脈衝參數，根據該電脈衝參數輸出一控制信 號；脈衝生成模塊，接收該微控制器輸出的控制信號，將該電源模塊供給的直流電信 號處理成電脈衝信號並輸出，輸出的電脈衝的波形為對稱觸發單向連續脈衝波，脈衝頻率 為1 50Hz，脈衝寬度為9. 5ms 50ms ；負載，接收該脈衝生成模塊輸出的電脈衝信號。上述的導入糖尿病基因治療疫苗及治療性生物物質的系統的一實施例中，該電脈 衝的一次釋放的脈衝個數為6-8個，脈衝頻率的誤差率為士 15%，脈衝寬度的誤差率均為 士 30%。
上述的導入糖尿病基因治療疫苗及治療性生物物質的系統的一實施例中，該負載 是毫針電極，由電極頭和電極柄連接而成，其中該電極頭的插頭插入在該電極柄的凹槽中， 該毫針電極的最大輸出峰值電壓為20V 180V，誤差率在士 10%。上述的導入糖尿病基因治療疫苗及治療性生物物質的系統的一實施例中，該電穿 孔導入裝置還包括脫落檢測模塊，連接該脈衝生成模塊，對該負載上的電脈衝信號進行採樣，將採樣 信號送入該微控制器進行判斷。上述的導入糖尿病基因治療疫苗及治療性生物物質的系統的一實施例中，該電穿 孔導入裝置還包括脈衝顯示模塊，接收該微控制器內的電脈衝參數，在一顯示屏幕上顯示給用戶。上述的導入糖尿病基因治療疫苗及治療性生物物質的系統的一實施例中，該電穿 孔導入裝置的該電源模塊是直流電源。上述的導入糖尿病基因治療疫苗及治療性生物物質的系統的一實施例中，該電穿 孔導入裝置的該電源模塊包括交流電源；環形變壓器，初級線圈連接該交流電源，次級線圈有多個抽頭且每個抽頭均連有 一個整流濾波電路，將交流電源的電壓經過變壓後，再穩壓成直流電壓輸出。上述的導入糖尿病基因治療疫苗及治療性生物物質的系統的一實施例中，該電穿 孔導入裝置的該脈衝生成模塊是半橋放大電路。上述的導入糖尿病基因治療疫苗及治療性生物物質的系統的一實施例中，該電穿 孔導入裝置的該脈衝生成模塊是展波器。上述的導入糖尿病基因治療疫苗及治療性生物物質的系統的一實施例中，該電穿 孔導入裝置的該脫落檢測電路包括兩個串接的二極體，第一端連接該脈衝生成模塊，第二端接地；—個電晶體，基極連接該兩個串接的二極體的第一端，集電極連接電源端，發射極 接地且和基極通過電阻連接。上述的導入糖尿病基因治療疫苗及治療性生物物質的系統的一實施例中，該電穿 孔導入裝置的該微控制器包括脈衝設置判斷單元，如果沒有接收到設置好的電脈衝參數，則需通知用戶設置電 脈衝參數；啟動判斷單元，如果接收到啟動控制信號則啟動運行電脈衝生成過程，否則保持 當前狀態不變；控制信號生成單元，根據設置好的電脈衝參數產生用於生成對應電脈衝的PWM信 號；脫落檢測判斷單元，根據該脫落檢測模塊的採樣信號的有無判斷負載是否已經脫落。本發明對比現有技術有如下的有益效果本發明通過先利用注射裝置注入糖尿病 基因治療疫苗，然後通過電穿孔導入裝置發出低頻電脈衝導入刺激人體的肌肉等靶組織， 使糖尿病基因的DNA疫苗分子導入細胞內，增強了治療的效果。並且通過波形參數的設計可調整糖尿病基因治療疫苗的導入效果，達到高效、低量地治療糖尿病的功效。本發明的系 統可以快速、高效、穩定、安全的導入糖尿病基因治療類藥物及減少藥物使用量，最大限度 地發揮藥物的治療效果。
圖1是本發明的導入糖尿病基因治療疫苗及治療性生物物質的系統的較佳實施 例的原理圖。圖2是本發明的負載的較佳實施例的結構示意圖。圖3A是本發明的電源模塊的一個較佳實施例的原理圖。圖3B是圖3A實施例的電路圖。圖4是本發明的微處理器的原理圖。圖5是本發明的半橋放大電路的一個較佳實施例的電路圖。圖6是本發明的脫落檢測電路的一個較佳實施例的電路圖。圖7是本發明的電穿孔導入裝置輸出的波形圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的描述。圖1示出了本發明的導入糖尿病基因治療疫苗及治療性生物物質的系統的一個 較佳實施例的原理，請參見圖1。本實施例的系統包括電穿孔導入裝置1和注射裝置2兩部 分。其中注射裝置2可以是一個針筒注射器。電穿孔導入裝置1包括脈衝設置模塊10、 電源模塊20、微控制器30、脈衝顯示模塊40、脈衝生成模塊50、負載60以及脫落檢測模塊 70。注射裝置2儲有糖尿病基因治療疫苗及治療性生物物質。通常先由注射裝置2注 射糖尿病基因治療疫苗到肌體靶部位，以注射點為中心推進。脈衝設置模塊10接收用戶輸入的電脈衝參數。電脈衝參數應該設置的範圍是電 脈衝的波形為對成觸發單向連續脈衝波，脈衝頻率為1 50Hz，電脈衝為一次釋放6-8個脈 衝，脈衝寬度為9. 5ms 50ms。上述的脈衝頻率的誤差率為士 15%，脈衝寬度的誤差率均 為 士30%。電源模塊20產生一個直流信號作為驅動電壓輸出至脈衝生成模塊50，同時電源 模塊20提供工作電壓至微處理器30。電源模塊20可以是一個直流電源裝置，也可以是一 個交流電源裝置。請同時參見圖3A和3B，當電源模塊20是一個交流電源裝置時，220V的 交流電源21連接在環形變壓器22的初級線圈上，變壓器的次級線圈有3個抽頭，經過環形 變壓器22的變壓，在第1個抽頭上形成36V的交流電壓，在第2個抽頭上形成60V的交流 電壓，在第3個抽頭上形成5V的交流電壓。三個抽頭分別連接一個整流濾波電路23，分別 將36V的交流電轉換為36V的直流電，將60V的交流電轉換為60V的直流電，將5V的交流 電轉換為5V的直流電。其中36V直流電和60V直流電作為輸出給脈衝生成模塊50的驅動 電壓，5V直流電輸出給微控制器30作為微控制器的工作電壓。微控制器30接收脈衝設置模塊10的電脈衝參數，根據這一參數輸出控制信號至 脈衝生成模塊50。請同時參見圖4，微控制器30包括脈衝設置判斷單元31、啟動判斷單元32、控制信號生成單元33和脫落檢測判斷單元34。脈衝設置判斷單元31在沒有接收到 設置好的電脈衝參數的情況下在顯示屏上顯示「未設置脈衝參數」以提醒用戶先設置電脈 衝參數。啟動判斷單元32在接收到用戶輸入的啟動信號的情況下啟動運行電脈衝生成的 過程，否則仍然保持當前狀態不變。控制信號生成單元33根據設置好的電脈衝參數產生用 於生成對應電脈衝的PWM信號。脫落檢測判斷單元34以脫落檢測模塊70的採樣信號的有 無為依據，判斷負載電極是否已經脫落。這些單元均是以燒錄在微控制器30中的軟體形式 來實現。脈衝生成模塊50接收微控制器30輸出的控制信號，將電源模塊20供給的直流信 號處理成脈衝信號後輸出。脈衝生成模塊50的具體實現可以是展波器，也可以是半橋放大 電路或者全橋放大電路。請同時參見圖5，圖5示出了半橋放大電路的電路結構。微控制 器30輸出的PWM控制信號，經過RC電路濾波，通過電晶體Ql、Q3放大PWM信號，分別驅動 電晶體Q2、Q4。電晶體Q2和Q4構成半橋電路，最後的脈衝信號從端子A、B處輸出。脈衝 生成模塊50產生的電脈衝信號是通過脈衝設置模塊10來設置的，所輸出的電脈衝的波形 如圖7所示，是對稱觸發單向連續脈衝波，脈衝頻率為1 50Hz (誤差率為士 15% )，脈衝 寬度為9. 5ms 50ms (誤差率為士30% )，電脈衝一次釋放的脈衝個數為6_8個。脫落檢測模塊70連接脈衝生成模塊50，對負載上的電脈衝信號進行採樣，將採樣 信號送入微控制器30中進行判斷。圖6示出了脫落檢測模塊的具體電路，請同時參見圖5。 脫落檢測模塊70中，二極體D3、D4串聯，一端連接半橋電路中電晶體Q4的集電極，另一端 接地。電晶體Q5的集電極通過電阻R9連接+5V的電源端，基極通過電阻R7連接二極體D3 的一端，發射極接地且通過電阻R8與基極相連。如果負載電極未脫落，則二極體D3、D4對 負載上的PWM脈衝信號進行採樣，通過電晶體Q5構成的放大電路對採樣信號加以放大，再 送入微控制器30的輸入埠進行處理和判斷。如果負載電極脫落，則脫落檢測電路與負載 電極之間形成斷路，二極體D3、D4檢測不到PWM脈衝信號，也就沒有採樣信號送入微控制器 30的輸入埠，此時微控制器30判斷為負載脫落。微控制器30通過脈衝顯示模塊40將接收到的脈衝信號參數顯示在顯示屏幕上。負載60的一個實施例如圖2所示是毫針電極，由電極頭601和電極柄602連接而 成，電極頭601的插頭插入電極柄602的凹槽中，毫針電極的最大輸出峰值電壓為20V 180V,誤差率在士 10 %。毫針電極插入在此前注射器的注射部位，以上述的電脈衝完成糖尿 病基因治療疫苗導入細胞的過程。上述實施例是提供給本領域普通技術人員來實現或使用本發明的，本領域普通技 術人員可在不脫離本發明的發明思想的情況下，對上述實施例做出種種修改或變化，因而 本發明的保護範圍並不被上述實施例所限，而應該是符合權利要求書提到的創新性特徵的 最大範圍。
權利要求
一種導入糖尿病基因治療疫苗及治療性生物物質的系統，將糖尿病基因治療疫苗藉助低頻電脈衝導入靶組織，該系統包括注射裝置，儲有糖尿病基因治療疫苗；電穿孔導入裝置，包括脈衝設置模塊，接收用戶輸入的電脈衝參數；電源模塊，產生一直流電信號；微控制器，接收該脈衝設置模塊的電脈衝參數，根據該電脈衝參數輸出一控制信號；脈衝生成模塊，接收該微控制器輸出的控制信號，將該電源模塊供給的直流電信號處理成電脈衝信號並輸出，輸出的電脈衝的波形為對稱觸發單向連續脈衝波，脈衝頻率為1～50Hz，脈衝寬度為9.5ms～50ms；負載，接收該脈衝生成模塊輸出的電脈衝信號。
2.根據權利要求1所述的導入糖尿病基因治療疫苗及治療性生物物質的系統，其特徵 在於，該電脈衝的一次釋放的脈衝個數為6-8個，脈衝頻率的誤差率為士 15%，脈衝寬度的 誤差率均為士 30%。
3.根據權利要求2所述的導入糖尿病基因治療疫苗及治療性生物物質的系統，其特徵 在於，該負載是毫針電極，由電極頭和電極柄連接而成，其中該電極頭的插頭插入在該電極 柄的凹槽中，該毫針電極的最大輸出峰值電壓為20V 180V，誤差率在士 10%。
4.根據權利要求1 3中任一項所述的導入糖尿病基因治療疫苗及治療性生物物質的 系統，其特徵在於，該電穿孔導入裝置還包括脫落檢測模塊，連接該脈衝生成模塊，對該負載上的電脈衝信號進行採樣，將採樣信號 送入該微控制器進行判斷。
5.根據權利要求1 3中任一項所述的導入糖尿病基因治療疫苗及治療性生物物質的 系統，其特徵在於，該電穿孔導入裝置還包括脈衝顯示模塊，接收該微控制器內的電脈衝參數，在一顯示屏幕上顯示給用戶。
6.根據權利要求1 3中任一項所述的導入糖尿病基因治療疫苗及治療性生物物質的 系統，其特徵在於，該電穿孔導入裝置的該電源模塊是直流電源。
7.根據權利要求1 3中任一項所述的導入糖尿病基因治療疫苗及治療性生物物質的 系統，其特徵在於，該電穿孔導入裝置的該電源模塊包括交流電源；環形變壓器，初級線圈連接該交流電源，次級線圈有多個抽頭且每個抽頭均連有一個 整流濾波電路，將交流電源的電壓經過變壓後，再穩壓成直流電壓輸出。
8.根據權利要求1 3中任一項所述的導入糖尿病基因治療疫苗及治療性生物物質的 系統，其特徵在於，該電穿孔導入裝置的該脈衝生成模塊是半橋放大電路。
9.根據權利要求1 3中任一項所述的導入糖尿病基因治療疫苗及治療性生物物質的 系統，其特徵在於，該電穿孔導入裝置的該脈衝生成模塊是展波器。
10.根據權利要求1 3中任一項所述的導入糖尿病基因治療疫苗及治療性生物物質 的系統，其特徵在於，該電穿孔導入裝置的該脫落檢測電路包括兩個串接的二極體，第一端連接該脈衝生成模塊，第二端接地；一個電晶體，基極連接該兩個串接的二極體的第一端，集電極連接電源端，發射極接地且和基極通過電阻連接。
11.根據權利要求4所述的導入糖尿病基因治療疫苗及治療性生物物質的系統，其特 徵在於，該電穿孔導入裝置的該微控制器包括脈衝設置判斷單元，如果沒有接收到設置好的電脈衝參數，則需通知用戶設置電脈衝 參數；啟動判斷單元，如果接收到啟動控制信號則啟動運行電脈衝生成過程，否則保持當前 狀態不變；控制信號生成單元，根據設置好的電脈衝參數產生用於生成對應電脈衝的PWM信號； 脫落檢測判斷單元，根據該脫落檢測模塊的採樣信號的有無判斷負載是否已經脫落。
全文摘要
本發明公開一種導入糖尿病基因治療疫苗及治療性生物物質的系統，使糖尿病基因治療的DNA疫苗進入細胞，提高導入體內的效率，增強治療效果。其技術方案為系統包括注射裝置，儲有導入糖尿病基因治療疫苗及治療性生物物質；電穿孔導入裝置，包括脈衝設置模塊，接收用戶輸入的電脈衝參數；電源模塊，產生直流電信號；微控制器，接收脈衝設置模塊的電脈衝參數，根據電脈衝參數輸出控制信號；脈衝生成模塊，接收微控制器輸出的控制信號，將電源模塊供給的直流電信號處理成電脈衝信號並輸出，輸出波形為對稱觸發單向連續脈衝波，脈衝頻率為1～50Hz，脈衝寬度為9.5ms～50ms；負載，接收脈衝生成模塊輸出的電脈衝信號。
文檔編號A61M31/00GK101920061SQ200910053120
公開日2010年12月22日 申請日期2009年6月16日 優先權日2009年6月16日
發明者陳麗曄 申請人:上海塔瑞莎健康科技有限公司