用於處理血小板的紫外線輻照裝置的製作方法

2023-10-23 00:30:57

專利名稱：用於處理血小板的紫外線輻照裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及用於成份輸血方法中的血小板輻照處理裝置，特別是以特定波段的紫外線光源進行輻照的血小板處理裝置。
血小板輸注是治療血小板減少或功能受損引起的凝血功能障礙的最有效的治療方法。但是反覆輸注血小板會使約30～70％患者產生血小板輸注無效(Platelet transfusion refractoriness)。輸注無效的主要原因是淋巴細胞抗原系統(HLA)的同種異體免疫反應。HLA抗原存在於淋巴細胞和血小板上，利用中波紫外線輻照可以抑制HLA抗原的表達，避免同種異體免疫反應。正確實施這種方法的關鍵在於能否嚴格控制紫外線的波長和輻照劑量。
目前，用於處理血小板的紫外線輻照裝置在現有技術中已有記載，例如，美國使用的一種用於血小板處理的紫外線輻照裝置，它以多隻汞燈作為紫外線光源，用較寬頻譜的紫外線光輻照。這些裝置中的紫外線光源一般都屬於用短波紫外線激發螢光物質產生的二次輻射，二次輻射中含有中波紫外線。這種紫外線光源有以下兩個主要缺陷一是單色性差；二是單只螢光燈管的輻照通量不足。通常意義上的中波紫外線是指280～320nm波段。該波段中的不同波長紫外線的光生物學效應是不同的，而且差異很大。在這種情況下紫外線光源的單色性差就意味著光生物學效應的不確定性。另外，在單只紫外線燈管的輻射通量不足的情況下，勢必在裝置設計上採用多隻螢光燈管的方式。而多隻螢光燈管的性能不一致經常導致輻照度監控的困難，何況螢光燈管在使用中性能變化各不相同，參數零散性更大，更難以監控。現有技術中存在的上述缺陷，影響了血小板的處理質量，進而影響到治療的療效。
本發明人經過多年的光學研究和大量的生物學實驗，通過對輻照光源的單色性和輻照劑量的嚴格的控制，既抑制了血小板製品中HLA抗原的表達，血小板的活力和功能又基本不受影響，從而完成了本發明創造。
本實用新型的目的是提供一種血小板紫外線輻照裝置，它採用單只高壓汞蒸汽放電燈和濾光片提供單一特定波長的紫外光光源，以快門方式控制輻照劑量，並且在機箱構造、控制裝置等方面進行改進，使得整機的性能顯著的提高進而使血小板的處理質量得以改善。
本實用新型的目的是這樣實現的，它由輻照箱和控制器兩部分構成，控制器包括微處理器、存儲器及接口電路，其特徵在於輻照箱包括紫外線光源、輻照工作檯，紫外線光源由低功率密度高壓汞燈、冷光反射器和光路中的帶通濾光片構成；輻照工作檯包括搖動機構、安裝在搖動機構上的框架式平臺和設置於平臺上的血小板容器夾持板，框架式平臺的檯面上設置有紫外線傳感器，夾持板上設置有冷卻器；高壓汞燈架設在反射器中，冷光反射器的反射面正對框架式平臺，帶通濾光片處於輻照工作檯和光源之間，在反射器和帶通濾光片之間還設有快門機構；控制器以單片計算機為核心構成，其數據線分別連接存儲有輻照監控程序的只讀存儲器和I/O接口電路，I/O接口電路為可編程外圍接口集成電路晶片，其I/O埠連接功率驅動器、傳感器和A/D變換器，A/D變換器分別與紫外線傳感器和溫度傳感器相連。
本實用新型的特徵還在於，冷光反射器為拋物面反射器，其反射面鍍有反射膜；帶通濾光片為鍍有多層鍍膜的濾光片，其帶通參數為313nm波長。
本實用新型進一步特徵在於，所述夾持板上的冷卻器為半導體冷卻器，其製冷端與血小板容器接觸，以使其直接控制血小板的溫度。
本實用新型的特徵又在於，所述的快門機構為拋物面反射器上的反射板的一部分構成的快門和驅動電機構成，驅動電機通過其轉軸上的主動輪和快門轉軸上的被動輪的摩擦驅動快門啟閉。
本實用新型的進一步的特徵在於，所述框架式輻照工作檯與搖動構件為一體件，輻照工作檯由框架式臺面和至少兩塊夾持板構成，它們通過具有彈簧的夾持板轉軸連接，框架式臺面為網格狀。
本實用新型的進一步其特徵在於，所述的紫外線光源中具有兩隻低功率密度高壓汞燈。
本實用新型的特徵是，所述的高壓汞燈和反射器安裝於相對獨立的燈箱中，燈箱內設有通風扇，反射器的側面設置有通風孔，以使得輻照箱內的溫度不至於過高而影響血小板。
本實用新型的特徵在於，I/O接口電路輸出的快門驅動信號經多諧振蕩器、光電耦合器與快門電機相連；I/O接口電路輸出的搖動機構驅動信號和製冷器驅動信號經功率驅動集成電路晶片、光電耦合器分別與搖動電機和製冷器相連；溫度傳感器與電阻構成直流電橋，電橋的輸出信號經運算放大器、多路轉換器與A/D轉換器相連；紫外線傳感器經運算放大器、多路轉換器與A/D轉換器相連；A/D轉換器的數位訊號輸出端與I/O接口電路相連。
本實用新型另一特徵在於，所述I/O電路還可連接有機箱門光電開關、搖動電機零位光電開關，以達到對輻照過程更加完整的控制。
本裝置中的高壓汞燈可以發出254nm、313nm和365nm波長的紫外線，經過鍍膜冷光反射器，紫外線被定向輻射，提高了光源效率，同時光源中的紅外線穿透過反射器，不使過多的熱量加到帶通濾光片。紫外線經過具有濾除特定波長光線作用的帶通濾光片後，只有313nm的單一波長的紫外線輻射到血小板製劑上。本裝置中在被輻照物附近的位置設置有溫度傳感器，紫外線傳感器等感應元件，以及製冷器、快門等執行機構，通過控制器自動地控制血小板的輻照劑量、溫度等參數，並自動控制整個輻照過程。
本實用新型的優點是①光源的發光元件採用低功率密度高壓汞燈，可以產生較強的313nm波長的紫外線，為血小板提供足夠強的輻照強度。
②帶通濾光片可以有效地選擇特定波長的光線穿過，進一步控制了輻照光源的單色性，因而使得血小板輻照後的光生物學特性可以確定，使其達到預期的效果。
③通過鍍膜反射器光源效率提高，使用單只高壓汞蒸汽放電燈作為光源就可以滿足要求，因此光源性能易於控制；④在電腦的控制下，輻照參數被嚴格控制，血小板的溫度、輻照劑量被實時控制，這不單實現了處理過程的自動化，更主要的是血小板的輻照質量得到保證。
以下結合附圖對本實用新型進行進一步的說明。


圖1為本實用新型中輻照箱的實施例結構示意圖。
圖2為本實用新型中控制器的實施例電路方框圖。
圖3為本實用新型中光源部分中快門的結構示意圖。
圖4為本實用新型中擺動平臺的結構圖。
圖5為本實用新型中血小板容器夾持板和冷卻器的示意圖。
圖6為本實用新型中控制器的主機板電路圖。
圖7為本實用新型中控制器的功率驅動電路圖。
圖8為本實用新型中控制器的A/D變換器及放大器電路圖。
圖中1-輻照箱，2-隔板，3-高壓汞燈，4-冷光反射器，5-帶通濾光片，6-快門，7-快門驅動電機，8-快門驅動電機轉軸，9-驅動輪，10-快門轉軸，11-被動輪，12-搖動驅動電機，13-傳動杆，14-搖動構件，15-搖動轉軸，16-框架式臺面，17-夾持板，18-夾持板轉軸，19-半導體製冷器，20-紫外線傳感器，21-燈箱，22-通風扇，23-通風孔，24-排風扇，25-機箱門，26-觀察窗，27-照明燈，28-電器插接件，29-鎮流器和起輝器盒，30-機箱門光電開關，31-溫度傳感器。
本實用新型的輻照箱1內由隔板2分為上下兩個部分，下部設置紫外線光源，上部設置輻照工作檯。紫外線光由低功率密度高壓汞燈3產生，高壓汞燈3架設於拋物面冷光反射器4的焦點上。反射器4形成的平行光垂直向上。拋物面反射器4的內表面鍍有反射膜，使得該反射器即可以對313nm波長的紫外線有較高的反射率，同時可以讓光源中所包含的紅外線穿透而不被反射。
反射器4與輻照工作檯之間設置有由多層鍍膜技術製成的帶通濾光片5，其帶通參數選定為313nm的波長，即只有313nm波長的紫外線光可以穿過該帶通濾光片5，而其他波長的紫外線將被濾除。機在反射器4和帶通濾光片5之間設置有控制輻照劑量的快門機構。快門構的結構在現有輻照裝置中具有多種形式，無論哪種形式只要結構簡單、控制靈活可靠，能夠起到截斷紫外線的作用就都是可取的。在本實施例中，設計了一種簡單實用的快門機構，它是由拋物面反射器4上的反射板的一部分作為快門6，快門驅動電機7通過其轉軸8上的驅動輪9和快門轉軸10上的被動輪11的摩擦，來驅動快門6的啟閉狀態。在快門6處於打開狀態時，它與反射器4上的其餘部分一起構成完整的拋物面反射器。
輻照工作檯上設置搖動機構，其目的是使得液態血小板在輻照過程中不斷搖晃，從而使得其受到均勻的輻照。在現有輻照裝置中的搖動機構有平動式、擺動式等形式，本實施例中利用四連杆機構設計的搖動機構具有突出的優點，即其機構簡單，搖動均勻、平穩，能使血小板在輻照過程中充分搖均，同時又不會由於搖動不平穩而破壞細胞組織。四連杆式搖動機構的搖動驅動電機12驅動傳動杆13，傳動杆13帶動搖動構件14繞搖動轉軸15搖動。搖動次數可設定在20～60次/分鐘的範圍內，最好是30次/分鐘左右。
框架式輻照工作檯固定在擺動構件14上，也可以設計為輻照工作檯與搖動構件一體。輻照工作檯由框架式臺面16和至少兩塊夾持板17構成，它們通過具有彈簧(圖中未示出)的夾持板轉軸18連接。框架式臺面16為網格狀，即不影響光線穿過又可以託住盛有液態血小板的容器。夾持板17在彈簧的作用下可以將盛有血小板的容器壓固在框架式臺面16上。在本實施例中，根據光源的寬度設計有兩塊相同的夾持板17，這樣可以同時夾持兩個血小板容器。本實用新型的光源中可以設置兩隻低功率密度高壓汞燈3，以適應同時輻照處理多組血小板製劑，在這種情況下應設置多個夾持板17。
為了控制血小板的溫度和輻照強度，夾持板17上設置有半導體冷卻器19。冷卻器19的製冷面與血小板容器直接接觸。在血小板溫度過高時製冷器19對其進行降溫。框架式臺面16的中央設置有紫外線傳感器20，它與血小板容器處在同一平面，這樣在輻照過程中紫外線傳感器20可以感應到與血小板完全相同的紫外線輻照強度。
血小板的容器，需選用既能滿足血小板保存要求又可以通過中波紫外線的柔軟塑料材料。
在輻照操作過程中，高壓汞燈會產生一定的熱量，為了對血小板不造成影響，汞燈3和反射器4設在相對獨立的燈箱21中。燈箱21中可以安置一至二個通風扇22。通風扇22將空氣經反射器4側面上的通風孔23送入反射器，再由設在輻照箱體上的排風扇24排出，以使空氣流通降低燈箱內溫度。機箱1內設置溫度傳感器31，它可以感應箱體內的溫度並將此信號送入控制器。
本實用新型實施例中還設置有附屬裝置，如輻照箱的機箱門25、機箱門上的觀察窗26、照明燈27、與輻照控制器和電源相連接的電器插接件28以及汞燈用的鎮流器和起輝器盒29等。這些附屬裝置都是常規器件，其功能作用很明顯，這裡不再贅述，並且根據使用的實際需要可以增加或改變。在輻照箱與機箱門的連接處設置有機箱門光電開關30，它是一種光電開關可以反應機箱門的開關狀態，並且將機箱門的狀態信號傳送給控制器。
本實用新型的輻照裝置由單片機構成的控制器監控。單片機D1(I8031)和存儲有輻照監控程序的只讀存儲器D9(27C256)以及外圍器件以常規接法構成輻照控制器微電腦，控制器的控制對象通過I/O接口電路與微電腦發生聯繫。
I/O接口電路為可編程外圍接口集成電路晶片D10、D11(I8255)，其數據線通過接插件X2、X3與外部設備相連接。與X2接插件連接的驅動電路要驅動搖動電機M2、快門電機M1和半導體製冷器Q。快門驅動輸入信號經多諧振蕩器U1、U2(74LS123)和光電耦合器U4～U7(4N25)與快門直流電機M1相連，以控制快門6的啟閉狀態。搖動和製冷驅動輸入信號經功率驅動集成電路晶片U3(ULN2003)和光電耦合器U8、U10(4N25)分別與搖動交流電機M2和半導體製冷器Q相連，以控制搖動機構和製冷器的啟動。
I/O接口電路通過接插件X3連接有A/D轉換器N5(AD574)，溫度傳感器R14(
圖1中以31表示其外形)與電阻R1～R4構成直流電橋，電橋的輸出信號經運算放大器N2(OP07)、多路轉換器N4(4051)與A/D轉換器N5相連；紫外線傳感器B1(
圖1中以20表示其外形)經運算放大器N3(OP07)、多路轉換器N4與A/D轉換器N5相連。AD轉換器N5將溫度信號和輻照度信號分別轉換成相應的數位訊號經接插件X3輸入給微電腦。
以上所述的控制器在監控程序的控制下，已經可以完成輻照過程的控制。為了進一步提高本實用新型的輻照裝置的整機性能，還可以連接常規的外部設備，如印表機，LED顯示器等。另外，通過I/O接口集成電路晶片還可以對機箱門25的開啟狀態、搖動機構的搖動停止位置、高壓汞燈燈箱溫度等進行監控，圖7中的虛線內部分表示了這部分電路，上述控制信號經接插件X5和總線觸發器集成電路晶片U11(74LS245)與微電腦相連。這一點本領域的普通技術人員很好理解，這裡不再詳述。
上述實施例的描述只是本實用新型的一種具體實施例，不是對本實用新型的限定，本領域的普通技術人員可以在本實用新型權利要求的範圍內進行改變。
權利要求1用於處理血小板的紫外線輻照裝置，它由輻照箱和控制器兩部分構成，控制器包括微處理器、存儲器及I/O接口電路，其特徵在於輻照箱(1)包括紫外線光源、輻照工作檯，紫外線光源由低功率密度高壓汞燈(3)、冷光反射器(4)和光路中的帶通濾光片(5)構成；輻照工作檯包括搖動機構、安裝在搖動機構上的框架式平臺(16)和設置於平臺上的血小板容器夾持板(17)，框架式平臺的檯面上設置有紫外線傳感器(20)，夾持板上設置有冷卻器(19)；高壓汞燈(3)架設在反射器(4)中，冷光反射器的反射面正對框架式平臺，帶通濾光片處於輻照工作檯和光源之間，在反射器(4)和帶通濾光片(5)之間還設有快門機構；控制器以單片計算機(D1)為核心構成，其數據線分別連接存儲有輻照監控程序的只讀存儲器(D9)和I/O接口電路(D10、D11)，I/O接口電路為可編程外圍接口集成電路晶片，其I/O埠連接功率驅動器、傳感器和A/D變換器，變換器分別與紫外線傳感器和溫度傳感器相連。
2如權利要求1所述的紫外線輻照裝置，其特徵在冷光反射器(4)為拋物面反射器，其反射面鍍有反射膜；帶通濾光片(5)為鍍有多層鍍膜的濾光片，其帶通參數為313nm波長。
3如權利要求1所述的紫外線輻照裝置，其特徵在於所述夾持板(17)上的冷卻器(19)為半導體冷卻器(Q)，其製冷端與血小板容器接觸。
4如權利要求1所述的紫外線輻照裝置，其特徵在於所述的快門機構為拋物面反射器(4)上的反射板的一部分和驅動電機(7)構成，驅動電機(7)通過其轉軸(8)上的驅動輪(9)和快門轉軸(10)上的被動輪(11)的摩擦驅動快門(6)啟閉。
5如權利要求1所述的紫外線輻照裝置，其特徵在於框架式輻照工作檯與搖動構件(14)一體，輻照工作檯由框架式臺面(16)和至少兩塊夾持板(17)構成，它們通過具有彈簧的夾持板轉軸(18)連接，框架式臺面(16)為網格狀。
6如權利要求1所述的紫外線輻照裝置，其特徵在於所述的紫外線光源中具有兩隻低功率密度高壓汞燈(3)。
7如權利要求1所述的紫外線輻照裝置，其特徵在於所述的高壓汞燈(3)和反射器(4)安裝於相對獨立的燈箱(21)中，燈箱內設有通風扇(22)，反射器(4)的側面設置有通風孔(23)。
8如權利要求1～7任何一項中所述的紫外線輻照裝置，其特徵在於I/O接口電路(D10)輸出的快門驅動信號經多諧振蕩器(U1、U2)、光電耦合器(U4～U7)與快門電機(M1)相連；I/O接口電路(D10)輸出的搖動機構驅動信號和製冷驅動信號經功率驅動集成電路晶片(U3)、光電耦合器(U8、U10)與搖動電機(M2)和半導體製冷器(Q)相連；溫度傳感器((R14)與電阻(R1～R4)構成直流電橋，電橋的輸出信號經運算放大器(N2)、多路轉換器(N4)與A/D轉換器(N5)相連；紫外線傳感器(B1)經運算放大器(N3)、多路轉換器(N4)與A/D轉換器(N5)相連，AD轉換器(N5)的數位訊號輸出端與I/O接口電路(D11)相連。
9如權利要求8所述的紫外線輻照裝置，其特徵在於I/O電路(D10)還連接有機箱門光電開關(30)、搖動電機零位光電開關。
專利摘要本實用新型涉及用於成分輸血方法中的血小板輻照處理裝置，它包括輻照箱和控制器，輻照箱包括紫外線光源、輻照工作檯。紫外線光源由低功率密度高壓汞燈、冷光反射器和帶通濾光片構成。由帶有彈簧的轉軸相連接的輻照臺面和夾持板構成的輻照工作檯固定在擺動結構上。帶通濾光片只可以透過313nm波長的紫外線；光源中還設有快門以便控制輻照劑量。控制器以單片計算機為核心構成，其可以自動地控制輻照的過程。
文檔編號A61M1/36GK2225252SQ9522063
公開日1996年4月24日 申請日期1995年8月29日 優先權日1995年8月29日
發明者遲寶義, 高峰, 張佑陵, 郎潔先, 付德剛, 李紅, 錢開誠, 張欽輝, 葉宏偉 申請人:上海希格瑪高技術公司