CN100354623C - 测定输送到有光能靶的流体中的光能有效量的方法和系统 - Google Patents

Abstract

一般来说，本发明涉及为将有效的光能量输送到靶而测定输送到包含光能靶的流体(尤其是部分透明的流体)中的光能量。本发明特别涉及一种光线疗法和光泳系统，其中需要将有效的光能量输送到生物流体中的靶。

Description

测定输送到有光能靶的流体中的光能有效量的方法和系统

一般来说，本发明涉及为将有效的光能量输送到靶而测定输送到包含光能靶的流体(尤其是部分透明的流体)中的光能量。具体地说，本发明涉及一种光线疗法和光泳系统，其中需要将所需的有效光能量输送到在生物流体中的靶。

多年来光辐照或光线疗法已经广泛地应用在化学和生物领域中。在30年代、40年代以及50年代中对许多情况的治疗人们使用紫外线(UV)对血液进行光辐照。这些情况包括细菌性疾病(比如败血病、肺炎、腹膜炎、创伤感染)、病毒感染(包括良性和慢性肝炎)、小儿麻痹症、麻疹、腮腺炎以及单核细胞增多症。光线疗法或光辐照还包括将光可活化的或光可敏化的靶(比如细胞、血液产品、体液、化学分子、组织、病毒和药的混合物)暴露在光中的方法，该光促使靶产生变化。近年来，在医学领域中应用光线疗法增多。这些应用包括对病毒污染的血液或血液制品进行消毒、对浓缩的血小板输入引起的异源免疫反应的预防性治疗和对自身免疫和T-细胞(T-cell)两者引入的疾病的治疗。光辐照的应用也包括对包含有不希望存在的微生物(比如，细菌或病毒)的流体的辐照消毒。

通过可见光或紫外光辐照治疗对许多人类疾病(尤其是那些涉及到生物流体比如血液的疾病)有利。光辐照可以有效地消除细胞的免疫原性、去活或杀死所选择的细胞、使病毒或细菌去活或活化所需的免疫反应。例如，可以应用光线疗法作为对某些血液成分或整个血液的抗病毒处理。(参见PCT申请WO97/36634，标题为“Photopheresis Treatment of Chronic HCV Infections”(丙型肝炎病毒感染的光泳治疗))。在这种情况下，可以通过紫外光辐照将在输送的浓缩血小板中的致病病毒杀死。

实际上，某些形式的光辐照本身就很有效，不需要引入外部试剂或化合物，而其它的光辐照则要求引入特定的试剂或催化剂。在后者治疗技术中是应用可光活化的药物。在具体的应用中，大家都很清楚，与其它的细胞群(通常包括全血)相比许多人类的疾病都具有某些种类的白血细胞(包括淋巴细胞)增多的特征。在患者体内的过量的异常的淋巴细胞群导致许多负面的效果，包括机体器官的功能性损坏、引起自身免疫疾病的白血细胞和造成失调的白血病(其中许多经常最后导致致命)。

应用可光敏化的药物涉及对疾病患者的血液进行处理，这里作为疾病状态的结果是特定血液细胞已经是致病的。这种方法通常包含应用可光敏化的药物(比如补骨脂素)对致病血液细胞(比如淋巴细胞)的处理，当将这种可光敏化的药物暴露在紫外辐照中时它能够形成与淋巴细胞的脱氧核糖核酸(DNA)的光致加合物。

一种特殊的类型的光线疗法是体外光泳法(ECP)。一种ECP的应用是对皮肤的T-细胞淋巴瘤(CTCL)的治疗。在这种治疗的一实例中，在进行ECP治疗之前患者口服8-甲氧基补骨脂素(8-MOP，一种自然存在的光敏化合物)。在ECP治疗过程中，从患者身上抽取血液并进行抗凝固处理，通过离心作用将白细胞分离出来，并收集白细胞浓缩部分(也可以称为血沉棕黄层)。在血液中的8-MOP分子进入白血细胞核并插入到它的双螺旋链DNA中。

在体外线路中，紫外光指向白细胞浓缩的血液部分并促使8-MOP靶分子光敏化。通过交联到胸腺苷，光敏化的8-MOP改变了致病的白细胞并在转录的过程中防止DNA的解旋。然后将包含改变的白细胞的流体再注入到患者体内。再注入使在治疗上明显延迟的免疫疾病的发作，描准相同致病克隆的在被辐照的和未被辐照的白细胞表面上的抗原。参见PCT申请WO97/36581，题为“Photopheresis Treatment of Leukocytes”(白细胞的光泳治疗)，在此以引用的方式将该申请的全部内容结合在本申请中。该PCT申请公开了用于ECP的UVAR_系统。美国专利US4321919、4398906、4428744和4464166(在此都以引用的方式整个地结合在本申请中)也描述应用光泳技术降低在人体中的功能淋巴细胞群的方法。

在许多自身免疫疾病的治疗中ECP已经表现为一种很有效的治疗方法，比如进行性全身性硬化(参见A.H.Rook等人，ARCH，DERMATOL，128：337-346(1992))、炎症性肠病、风湿性关节炎(参见S.Malawista等人，ARTHRITISRHEUM 34：646-645(1991))和少年性糖尿病(参见J.Ludvigsson等人，DIABETES METAB，REV.9(4)：329-336(1993))以及其它的T-细胞媒介现象包括移植物抗宿主病(参见Rosseti等人，TRANSPLANT 59(1)：49-151(1995))和在器官移植后的器官同种移植排异反应(参见A.H.Rook等人，J.CLN.APHERESIS 9(1)：28-30(1994))。ECP治疗优选对异常的T-细胞产生较强的特定免疫反应并消除了致病抗体和循环免疫复合物。

然而，当对流体和/或它们的靶成分进行辐照时在光辐照或光线疗法中固有存在的难处是经常流体是不完全透光的，例如流体本身并不完全透明和/或流体包含了不完全透光的物质(例如，非靶物质)。光能不能完全穿透的物质衰减光辐照。由于在流体中的一些靶将会接收被非透明的物质衰减的光，所以这种现象尤其是在光线疗法中或在光泳的应用中不够理想。这种衰减难以预计应该有多大的光能输送到流体中以给在流体中的靶提供所需的光能量。

在流体中的光衰减的另一来源是重叠。当在流体中的物质或靶不均匀分布在流体表面而是位于整个流体的不同深度时，在流体中产生了重叠。因此，例如，在流体的最外层(即最靠近辐照光源)的靶就暴露在入射光强度中，而在表面层下面的靶就接收被衰减了的光能。

此外，在流体中的非透光的物质的形状以及它们的排列都能够引起光的衰减。例如，在光泳应用中，在生物流体中的非靶可包括红细胞，该红细胞具有在其中部凹进的盘状。在辐照的过程中当红细胞与光能源平行排列时，光的衰减最小。然而，在辐照的过程中当红细胞垂直于光能源排列时，它们的衰减最大。由于这种流体物质的排列通常是不可预期的，因此，目前的困难是要克服由物质的排列引起的光的衰减并精确地测量多少光能输送到生物流体，从而给在流体中的每个靶输送所需量的光能。

可以应用CTCL ECP方法学(参考PCT申请WO97/36581)来说明一些光衰减特性的实例。由于所应用的细胞分离技术固有的内在缺陷，血沉棕黄层悬浮液通常包含一些红细胞和血小板。由于血沉棕黄层悬浮液、红细胞和血小板并不完全透明，因此它们在辐照的过程中衰减光能。此外，在辐照的过程中流体的厚度能够在不同的深度维持靶白细胞，因此出现了叠加。最后，包含在血沉棕黄层的流体中的红细胞的排列可能衰减光能。

应用CTCL ECP，输送到靶的所需的光能量可以基于这样的结果，例如，输送足够的光能到靶白细胞以使在第六天辐照之后所处理的被辐照的白细胞产生逐渐死亡最终达到最大死亡率(至少50％)。然而，流体的非透光特性使得难以精确地计算为实现所需的结果要输送到流体的光能的量值。

在这种应用中降低光的衰减作用的常规方法是在辐照的过程不停地搅拌流体。搅拌有助于使靶均匀地接收光能，然而它并不能直接说明在这种应用中的光衰减系数。参见PCT申请WO98/2216(标题为“Blood Product Irradiation DeviceIncorporating Agitation”(带搅拌的血液产品辐照装置))，在此以引用的方式将该申请结合在本申请中。

因此，为将光能量的有效量输送到靶，需要有一种系统来测定输送到含光能靶的流体中的光能的有效量，更具体地说，需要一种能够应用到光线疗法和光泳系统中的系统，以测定输送到包含光能靶的生物流体中的光能的有效量，其中光能量的有效量是指需要输送到该靶的光能量。

本发明涉及一种测定输送到包含靶的流体中的光能有效量并将该光能输送到该靶的方法和系统。在特定的实施方案中，流体是生物流体。具体地说，通过得出靶的有效光能值(TELEV)和流体的平均光能系数(ALE系数)来计算流体光能值(FLEV)。在特定的实施方案中，可应用计算机处理器确定FLEV。

在一个特定实施方案中，包含靶的流体是生物流体。更为可取的是，生物流体包含有富白细胞的血沉棕黄层。应用光能可活化的药物对有富白细胞的血沉棕黄层进行处理。更为可取的是，应用8-MOP对血沉棕黄层进行处理。在本发明的另一个实施方案中，流体是均匀的生物流体。生物流体也包括非靶物质。这些非靶物质可以衰减光能，并且影响FLEV的计算。非靶物质可以由红细胞组成。此外，输送到靶的光能可以是紫外线(UV)光能。更为可取的是，光能是紫外线吸收(UVA)光能。

在一个特定的实施方案中，通过查索有效光能值表得到靶的有效光能直。在另一个实施方案中，通过将靶放在流体中并以试样的光能值辐照流体得出靶的有效的光能值。所选流体可限制被输送光能的衰减。在一个特定的实施方案中，流体由盐水组成。更具体地说，将富白细胞的血沉棕黄层放在盐水中并进行辐照以确定光能值，由此在暴露在光能下在经过特定的时间后所需百分比的白细胞逐渐死亡。在另一个实施方案中，所选择的流体为血浆。试样的生物流体可以从供血者身上得到。然后对在试样流体中的靶以试样光能值进行辐照，以确定有效的光能值。在一个特定的实施方案中，应用计算机处理器来确定靶的有效光能值。

可以通过查索光能系数表确定流体的平均光能系数。在一个特定的实施方案中，应用计算机处理器来确定平均光能系数。

在本发明的另一个实施方案中，通过测量在生物流体中靶的单位表面面积上的平均光能值和在生物流体膜的入射表面上的光能值来计算平均光能系数。在一个特定的实施方案中，在生物流体中靶的单位表面面积上的平均光能值可以通过查索在单位表面积上的平均光能值表得出。在入射表面上的光能值可以通过查索在入射表面中的光能值表得出。也可以直接计算出这些值。

在又一个的实施方案中，通过测量厚度比和已知的流体厚度的透光率的值米计算平均光能系数。厚度比可以通过查索厚度比表得出。辐照周期可以通过查索已知的流体厚度的透光率的值得出。在另一个实施方案中，通过所说的生物流体的均匀厚度和所说的非靶的厚度计算出厚度比。此外，生物流体的均匀厚度可以通过查索均匀厚度表得出，而非靶的厚度可以通过查索非靶的厚度表得出。

在本发明的另一个实施方案中，通过测量厚度比和生物流体的红细胞的百分比求计算平均光能系数。红细胞百分比可以通过查索红细胞百分比表得出。

计算平均光能系数的另一种方法为利用生物流体的均匀厚度和生物流体的红细胞百分比的测量值。本方法中使用的方程式优选可以用于红细胞浓度高达大约20％的生物流体中，更可取的是红细胞浓度高达大约7-8％。

在一个实施方案中，理论上红细胞并不产生重叠。在另一个实施方案中，红细胞产生了重叠并且可以得到重叠系数。在一个特定的实施方案中，这种系数在1至2之间，更具体的是1.5。

在又一个实施方案中，一旦应用本发明的一种方法已经确定靶的有效光能值和流体的平均光能系数并用于计算FLEV，则可以计算输送FLEV光能源所需的辐照时间周期。辐照时间周期可以从生物流体体积测量值、红细胞的百分比值和衰减寿命值中计算出。

在本发明的另一个实施方案中，计算机系统可以用于确定FLEV。这种计算机系统包括处理器、存储器和计算机程序。更具体地说，计算机程序可包括配置成能够获得靶的有效光能值的获取器、配置成能够获得流体的平均光能系数的获取器和/或配置成能够计算FLEV的计算器。在一个特定的实施方案中，用于计算FLEV的计算器也可以配置成能够计算辐照时间周期，在此辐照时间周期中FLEV输送到靶。用于计算FLEV的计算器还包含用于获得光能源衰减寿命值的获取器。该计算器还用于获得生物流体的体积值的获取器和获取红细胞的百分比值的获取器。

在一个特定的实施方案中，配置成能够获得靶的有效光能值的获取器包括配置成能够查索光能系数表的存取器。在另一个实施方案中，配置成能够获得靶的有效光能值的获取器可包括配置成能够获得在靶的单位表面面积上的平均光能值的获取器、配置成能够获得在生物流体的入射表面上的光能值的获取器和/或配置成能够计算平均光能系数的计算器。更为可取的是，配置成能够获得在生物流体的入射表面上的光能值的获得器可包含配置成能够存取在生物流体的入射表面上的光能值表的存取器和/或配置成能够查索在单位表面面积上的平均光能值表的存取器。

配置成能够获得平均光能系数的获取器可包含配置成能够获得厚度比的获取器、配置成能够获得已知的流体厚度的透光率值的获取器和/或能够计算生物流体的平均光能系数的计算器。更可取的是，配置成能够获得厚度比的获取器可包含配置成能够查索厚度比表的存取器，配置成能够获得已知的流体厚度的透光率值的获取器可包含配置成能够查索已知的流体厚度的透光率值表的存取器。

在又一个实施方案中，配置成能够获得厚度比的获取器可包括配置成能够获得生物流体的均匀厚度的获得器、配置成能够获得非靶的厚度的获取器和/或配置成能够计算厚度比的计算器。更为可取的是，配置成能够获得生物流体的均匀厚度的获取器可包含配置成能够查索均匀厚度表的存取器，配置成能够获得非靶的厚度的获取器可包含配置成能够查索非靶厚度表的存取器。

在再一个实施方案中，配置成能够获得平均光能系数的获取器可包括配置成能够获得生物流体的红细胞的百分比的获取器。更可取的是，配置成能够获得红细胞的百分比的获取器还包含配置成能够查索红细胞百分比表的存取器。

在本发明的另一个实施方案中，配置成能够获得厚度比的获取器可包括配置成能够获得生物流体的均匀厚度的获取器、配置成能够获得非靶的厚度的获取器和配置成能够计算厚度比的计算器。更为可取的是，配置成能够获得均匀厚度的获取器可包含配置成能够查索均匀厚度表的存取器，配置成能够获得非靶的厚度的获取器可包含配置成能够查索非靶厚度表的存取器。

在又一个实施方案中，配置成能够获得平均光能系数的获取器包括配置成能够获得生物流体的红细胞的百分比的获取器。计算机系统还可包括配置成能够获得红细胞的重叠系数的获取器。在一个特定的实施方案中，重叠系数在1和2之间。更具体地说，重叠系数为1.5。

本发明还涉及一种计算机可读介质，该计算机可读介质包含控制计算机系统来执行这里所述的方法以测定输送到包含靶的生物流体中的流体光能值的指令，其中将光能的有效量值输送到靶。

符合本发明的方法和制造的商品可包含由这里所述的系统和部件所执行的功能和操作。

通过下文的详细描述，本发明的其它靶、特征和优点将会清楚。在给出本发明特定的实施方案时仅通过例证提供详细的描述和特定的实例。因此，在不脱离本发明的精神和范围内本发明还包括各种变型和改进，通过这些详细描述对本领域熟练的技术人员来说这些变型和改进可以是显而易见的。

引入说明书中并且构成说明书的一个组成部分的附图示出了本发明的实施方案，并且连同详细描述一起解释了本发明的目的、优点及其原理。

图1所示为依据本发明实施的光泳系统图100。

图2A和2B所示为依据本发明实施的光泳系统所执行的步骤流程图200。

图3所示为依据本发明实施的控制光活化装置的计算机系统图300。

图4所示为依据本发明实施的当要求给流体发送光能时光活化程序314所执行的步骤流程图400。

图5所示为依据本发明实施的当计算靶的有效光能值时光活化程序314所执行的步骤流程图500。

图6所示为依据本发明实施的当计算流体的平均光能系数时光活化程序314所执行的步骤流程图600。

图7所示为依据本发明实施的当应用解析方程式来计算流体的平均光能系数时光活化程序314所执行的步骤流程图700。

图8所示为依据本发明实施的当将包含的红细胞作为非靶计算流体的平均光能系数时光活化程序314所执行的步骤流程图800。

图9所示为依据本发明实施的当应用叠加方程式来计算流体的平均光能系数时光活化程序314所执行的步骤流程图900。

图10所示为依据本发明实施的作为在不同流体厚度处的血细胞比容百分比的平均光能系数曲线图。

图11所示为提供示例性的单个灯的衰减值随时间的变化表。

图12所示为在从灯的中心线25cm处测量的单个灯辐照度的平均值随着时间的变化图。

下述的定义并不是实质限定，只是便于清楚地理解本发明的某些方面。

定义：

靶-靶包括将其暴露在光能中时要经改变的光敏材料或可光活化材料。因此，当将其暴露在光能中时可对靶进行变换、改变、刺激和/或活化。靶包括(但并不限于)生物靶比如红细胞、白细胞、血小板、蛋白质因子、病毒、细菌、寄生虫、DNA、RNA、毒素和药物化合物。暴露在光能中的靶可以与其它物质或靶相互作用。

光线疗法-光线疗法包括将光敏、可光改变的或可光活化的靶暴露在光能中的过程。

流体-流体包括可以用作靶载体的物质。流体的实例包括脊髓液、细胞以及其它可与靶相容的流体如磷酸盐缓冲盐水、血浆等，以及这些流体的组合。流体可以包括非靶并且本质上可以是生物的。

非靶-非靶包括衰减光能的材料，但并不是供光能用的靶。非靶包括红细胞和血小板。

生物流体-生物流体包括输送靶和/或非靶和能够传送生物靶的流体。生物流体可以包括全血液、血浆、滑液、羊水和脊髓液，除了这些载体如盐水或其它的公知的介质外，优选是能够与生物器官如细胞和组织相容的，以及其组合。

光泳-一种光线疗法，在这种光线疗法中流体从供应者的身上抽取，暴露在光能中再返回到供应者身上。在一种特定的实施方案中，所抽取的流体比如全血或全血的一部分(比如血沉棕黄层)可包含靶。CTCL ECP是一种光泳的实例。

光活化-光活化是一种过程，在该过程中通过将靶暴露在光能中使靶变化(例如，变换、改变、刺激或活化)。经光活化的靶的实例是用在CTCL ECP中的药物8-MOP，在光活化之前该药物8-MOP是惰性的。将这种药的化合物暴露在光能中活化以形成交联的淋巴细胞DNA的形式。

光能-光能是一种能量形式，它与靶(比如生物的或化学的靶)进行反应。应用在光线疗法中使用的光能的实例有紫外光，更具体地说，在CTCL ECP方法学中的紫外线吸收光。

所需的结果-一种所需的结果是光能处理的靶的结果。例如在CTCL ECP中，所需的结果可能是在将白细胞暴露在光能中之后在一段特定的时间内受辐照的自细胞逐渐死亡的特定百分比。

TELEV-靶的有效光能值是输送到靶的光能值，优选是在基本不包含其它的光衰减物质的介质或流体中计算的，并得到所需的结果。

ALE系数-平均光能系数是将出现在流体的入射表面的光能量值与在流体中靶的表面上的光能量值的比。

FLEV-流体的光能值是指输送到流体中以使靶接收它们的TELEV的可能性最大的光能的量。

均匀流体厚度-均匀流体厚度靶发生光辐照的流体厚度。

非靶厚度-非靶厚度是指非靶物质的厚度，该非靶物质在流体中是主要的光衰减非靶物质。

厚度比-厚度比是指流体的均匀厚度与在流体中非靶平均厚度之比。

辐照周期-辐照周期是指光能源辐照包含靶的流体的时间周期。

现在详细地参考在附图中所示出的本发明的实施。不管在何种情况下，在整个附图和下文的详细描述中相同的参考际号指相同或相似的部件。

如上所讨论的，光辐照方法学涉及将光能输送到靶以实现所需的结果。在辐照的过程中靶可以在介质(例如，流体)中传输。在本发明的特定意义上，为实现所需的结果，输送到基本上不含非靶的光衰减物质的流体中的靶上的光能量是TELEV。实际上，在流体中也可以存在非靶物质，其可能导致需要传输到靶的光能的衰减。因此，尤其是本发明通过测定FLEV考虑出现在流体中的非靶物质对光的衰减，以便TELEV可以输送到靶物质。

在本发明的特定应用中，光线疗法系统包含光能辐照靶(比如细胞或在细胞内的药物)。当靶是微观的或不能独立出现时，可以应用载液来输送用于辐照的靶。

靶所要求的光能量基于所需要的结果。例如，在CTCL ECP中比较理想的是在辐照处理后在一特定的时间中有一定百分比的白细胞逐渐死亡(例如至少在辐照后的6天内有50％的白细胞死亡)。参见PCT申请WO97/36581。要求产生一种所需的结果(例如，在暴露在光能中后在特定的时间内所需的百分比的靶逐渐死亡)的这种光能值是TELEV。有许多常规的方法可以用来得到这种TELEV。这些方法中一些方法将在下文中更详细地讨论。实际上，可以预先测定TELEV值，并且从计算机系统的存储器(例如，查询表)中可以得到。

由于在流体中的物质可以衰减需要输送到在流体中的靶的光能，所以流体要求增加附加的光能以使在流体中靶接收它们的TELEV的可能性最大。需要输送到流体以使靶接收TELEV的可能性最大的光能量称为流体的光能值(FLEV)。FLEV部分地取决于流体和其中物质的光衰减特性，并且可以通过本发明的方法和系统测定。

如上所讨论，在流体中的光衰减的原因很多。例如，如果被辐照的流体包含靶和/或不是全透光的非靶物质的流体则可能就产生衰减。此外，如果被辐照的流体试样承载靶和/或非靶层也会衰减。此外，各个靶或非靶的形状和排列也可能影响光衰减量。

在本发明的一个实施方案中，可以通过测定输送到流体的平均单位面积上的入射光能的百分比和TELEV来计算FLEV。这种百分比称为流体的平均光能系数(ALE系数)。一旦知道了ALE系数，则FLEV可以按下式确定。

例如，可以确定输送到靶的1焦耳的紫外光能将产生所需的结果(TELEV)。然而，由于在流体中光的衰减(例如经过包含靶或重叠的介质中出现的非透光物质)，降低了到达在流体中的靶的光能，因此，实际上大约有0.1焦耳的紫外光能达到靶。因此，ALE系数是0.1，即仅有10％的输送到流体表面的光能真正到达(平均地)所有的靶。因此，应用式1.0，要求输送10焦耳(FLEV)的光能到流体表面以确保靶(平均)接收1焦耳的光能(所需的结果)。

在本发明的特定的实施方案中，可以通过将在靶的单位表面面积上的输送的光能Ea(焦耳/cm²)除以在流体的入射表面处输送的入射光能Eo(焦耳/cm²)得到ALE系数：

ALE系数＝Ea/Eo    (1.1)

下面给出确定ALE系数的例证方法，同时考虑流体和它的成分的光衰减特性。通过举例，在CTCL ECP应用中当通过在流体膜表面入射辐照度(Io)的紫外线吸收(UVA)光(mW/cm²)来辐照具有均匀膜厚(D)的血沉棕黄层悬浮液时，在给定的辐照期间(t)内在流体表面处输送的Eo由方程式1.2表示：

Eo＝Io*t(1.2)

血沉棕黄层对UVA光半透明。因此，这种流体在流体里面给定的点上衰减光辐照。衰减程度是流体吸收系数和光从流体表面穿透的深度的函数。

应用拜尔定律(Beer’Law)，在光的入射表面和在流体中距离(D₁)处给定的点之间的流体的穿透系数(T₁)可以表示为：

T₁＝10^(-a*c*D₁)    (1.3)

这里a是流体的吸收系数(cm²/gr)，c是在流体中的UVA吸收成分的浓度(gr/cm³)。

方程式1.3可以表示为：

T_n＝10^(-a*c*D_n)    (1.4)

这里D_n是距流体的入射表面的距离，n是D_n/D₁：

T_n＝(T)ⁿ    (1.5)

此外，在距入射表面距离D_n处的辐照(In)为：

In＝Io*(T₁)ⁿ    (1.6)

在流体厚度的整个范围(Dr)上的平均辐照值(Ia)可以通过对在流体的整个深度范围上进行积分并除以它的膜厚度来计算：

$\mathrm{Ia}=\mathrm{Io}\left[\left(\frac{1}{N}\right){\∫}_0^N{T}_1^n{d}_n\right]---\left(1.7\right)$

这里N＝D_n/D₁，Ia与Io之比为：

$\mathrm{Ia}/\mathrm{Io}=\left[\left(\frac{1}{N}\right){\∫}_0^N{T}_1^n{d}_n\right]---\left(1.8\right)$

对膜厚进行积分，该比变为：

$\mathrm{Ia}/\mathrm{Io}=\frac{1}{N}\left(\frac{T_1^N-1}{\mathrm{In}\left(T_1\right)}\right)---\left(1.9\right)$

由此得到下述解析式：

$\mathrm{Ea}/\mathrm{Eo}=\frac{1}{N}\left(\frac{T_1^N-1}{\mathrm{In}\left(T_1\right)}\right)---\left(2.0\right)$

这里，当流体的流体厚度等于主要的非靶厚度时，N是均匀膜厚度D(cm)与非靶非透明物质的厚度D(cm)之比，T1是穿过流体的光的穿透系数。当与其它的任何非靶相比较时，一种非靶起主要作用。它是主要的光衰减者。在这种情况下这种计算的精度最好，即在流体中靶和主要非靶均匀分布在整个流体中，例如通过搅拌。

式2.0特别适用于半透明流体，尤其是它可以用于光泳应用中以估算输送到在很好地搅拌了的血沉棕黄层悬浮液中的白细胞的UVA光能平均量。在一特定的实施方案中，当应用包含以红细胞(厚度大约为2*10^-4cm)为主要的非靶(即光衰减物质)的流体时，方程式2.0变为：

$\mathrm{Ea}/\mathrm{Eo}=\frac{1}{N}\left(\frac{{(1-\frac{H}{100})}^N-1}{\mathrm{In}(1-\frac{H}{100})}\right)---\left(2.1\right)$

这里H是流体的血球比率值。

可取的是当流体包含主要的衰减非靶如红细胞时，测定ALE系数的其它实例是应用下述的叠加方程式：

$\mathrm{Ea}/\mathrm{Eo}=\frac{1}{Y*C*D}---\left(2.2\right)$

这里C是在流体中的非靶的百分比，D是流体厚度。Y是无量纲数，表示非靶的几何形状和重叠系数。重叠系数也是一种无量纲数，表示非靶在流体内产生的物理重叠的理论量。例如，在ECP应用中，重叠系数可以是在1至2之间的数。在前文已经详细地描述了得到重叠系数的方法。当非靶是是几何球体时，Y的方程式为：

$Y=\frac{(\mathrm{\π}*R^2+2*d*R)*S}{2}---\left(2.3\right)$

这里R(cm)是非靶的平均半径，d(cm)是非靶的平均厚度，而S是重叠系数。

当在血沉棕黄层悬浮液中红细胞是主要的衰减非靶时，方程式2.2变为：

$\mathrm{Ea}/\mathrm{Eo}=\frac{1}{Y*H*D}---\left(2.4\right)$

这里H是1ml的血沉棕黄层悬浮液的血球比率值.

下面给出如何得出叠加方程式和叠加系数的实例。转到CTCL ECP方法学的实例，红细胞的直径大约为8*10^-4cm，厚度大约为2*10^-4cm。有两种极端的情况，即顺序地排列分布在血沉棕黄层悬浮液中红细胞的情况。第一种情况是所有的RBC均匀分布在立方体中并排列以使它们对UVA的干扰最大化。换句话说，所有的RBC的盘形侧面在对着UVA光辐照的方向垂直的位置上。第二种情况是所有的RBC均匀分布在立方体中并排列以使它们对UVA的干扰最小化。换句话说，所有的RBC的盘形侧面在对着UVA光辐照的方向平行的位置上。

在CTCL ECP中，可取的是RBC随机地分布在悬浮液中，干扰影响的大小在处在这两种理论位置时的影响大小之间。这里，考虑仅在一侧应用UVA辐照很好搅拌过的血沉棕黄层悬浮液的1立方厘米(或单位体积)。此外，因为在血沉棕黄层悬浮液中的血球比率较低，在这两种情况中假设没有RBC彼此重叠，即没有形成钱串状结构。

考虑当由RBC产生的光干扰最大的情况，每立方厘米血沉棕黄层悬浮液被切为1/d的薄片，这里d是红细胞的厚度。因此，在每片中的RBC的数量是：

NS＝C/(1/d)＝C*d    (2.5)

这里C是在血沉棕黄层悬浮液中的RBC浓度(每毫升的细胞数量)。因此，在给定薄片中能够阻挡UVA辐照的最大的可能小块面积(Fa)为：

Fa＝Ns*π*R²＝C*d*π*R²    (2.6)

这里R是RBC的半径。

因此要求在1平方厘米辐照表面上完全阻挡UVA光的理论最小片的数量是1/Fa。为实现这个，在一个红细胞后应该没有被遮挡其它的红细胞。在该立方中的片的总数为1/d。因此，在1立方厘米体积的血沉棕黄层悬浮液中，有(1/d)/(1/Fa)倍的(1/Fa)片。因此1立方厘米的血沉棕黄层悬浮液(或单元体积)包含能够理论上遮挡自UVA光的1平方厘米面积(单位面积)的(1/d)/(1/Fa)倍片的总数。以式(2.6)代入Fa得到：

(1/d)/(1/Fa)＝Fa/d＝C*π*R²    (2.7)

在这种情况下没有红细胞遮挡其它的红细胞的UVA光。例如，如果血球比率为5％，第一片将阻挡5％的UVA辐照，而第二片再阻挡5％，等等。在1/Fa片中随后层将阻挡最后剩余的5％的UVA光，从而光被完全遮挡了。在这种情况下，大约稍微小于一半的流体(包括靶细胞在内)受到UVA辐照；而红细胞遮挡了其它部分流体的光。

另一种情况是在一个片里面的所有的红细胞都位于在它前面的片中的红细胞之后。例如，如果血球比率为5％，第一片仅有95％会透光。由于在第二片中所有的红细胞和在它后面的片都位于在第一片中红细胞之后，没有进一步阻挡光，在(1/Fa)片中的所有流体的95％(几乎是前者的两倍多)将接收UVA辐照。因此，引入单一的重叠系数(S)，式(2.7)可以改写为：

(1/d)/(1/Fa)＝Fa/d＝C*π*R²*S    (2.8)

因此，在ECP应用中重叠系数S的值可以是在1和2之间。

按照类似地分析，式2.8变为：

(1/d′)/(1/Fa′)＝Fa′/d′＝C*2*d*R*S    (2.9)

这里d′＝2*R。

式2.8和式2.9表示RBC光衰减的两种相反的极端情况。实际上，光的RBC衰减是在这两种情况之间。如果取这两种极端情况的平均作为对实际情况的估计，则该式变为：

(Fa/d)_平均＝((Fa/d)+(Fa′/d′))/2＝C*((π*R²)+(2*d*R))*S/2    (3.0)

对于人体血沉棕黄层悬浮液我们估计红细胞的R＝4*10^-4cm，d＝2*10^-4cm。因此，式3.0变为：

(Fa/d)_平均＝33.12*C*S*10^-8    (3.1)

式3.1表示许多片，这些片能够完全遮挡在1立方厘米的体积中经过1平方厘米面积的UVA光辐照。假设充分地搅拌了在这种1立方厘米的体积(或单位体积)里面的血沉棕黄层悬浮液，经过1平方厘米(单位面积)窗口输送到靶的UVA光能可以表示为：

Ea＝Ev(Fa/d)_平均＝Ev/(33.12*C*S*10^-8)    (32)

这里Ea＝输送到每单位面积上的UVA光能，焦耳/平方厘米

Ev＝Eo*A/V，输送到每单位体积上的UVA光能，焦耳/毫升

Eo＝Io*t，输送到每单位面积上的入射UVA光能，焦耳/平方厘米

Io＝入射辐照，焦耳/平方厘米-秒

t＝辐照时间，秒

V＝A*D，辐照体积，毫升

A＝辐照面积，平方厘米

D＝血沉棕黄层膜厚度，厘米

C＝红细胞浓度，～1.1*H*10细胞/毫升

H＝血沉棕黄层悬浮液的血球比率，％

S＝重叠系数，在1至2之间的无量纲数。

代入S＝1.5，即1和2的平均作为估计值和C＝1.1*H*10，则方程式3.2变为：

Ea＝Ev/(54.65*H)    (3.3)

代入Ev＝Eo*A/V和V＝A*D：

$\frac{\mathrm{Ea}}{\mathrm{Eo}}=\frac{1}{(54.65*H*D)}---\left(3.4\right)$

当应用到包含红细胞作为主要的衰减物质时，如附图10所示，直到红细胞浓度的大约为20％，式2.0和2.4预计几乎相同的ALE系数。在重叠方程式中假设的理论情况进一步偏离实际情况下红细胞浓度越高，在两方程式之间的差别可预期地变得越大。实际上，在红细胞浓度超过20％的情况下，更适合于应用方程式2.0。在红细胞浓度极低的情况下(例如低于0.2％)，由悬浮液本身的血浆成分产生的衰减相对于由红细胞产生的衰减不再可以忽略，方程式3.4的精度可能变差。

另一个计算ALE系数的方法是应用生物流体的均匀厚度和生物流体的红细胞的百分比的测量值。可取的是用于这种方法的方程式可以用于红细胞浓度高达20％的血沉棕黄层悬浮液，最为可取的是应用的红细胞浓度在7％和8％之间。

一旦计算出了FLEV，就可以进行基于特定光能输送系统的其它的计算。考虑到涉及光源和输送光的能力的各种因素，传送系统计算确定输送FLEV到流体需要多长的辐照时间。可取的是这种计算考虑如下的因素，比如光源的形状、灯随着时间的衰减、光束的大小以及被辐照的流体的体积。

变量L(mW/cm²)表示光源随着时间的衰减，其取决于所使用的灯的特性，可取的是距灯的中心线的某一固定位置测量。例如，可以通过在灯的寿命内每小时测量示例性的灯来测量L。随着时间的过去，灯的强度降低。在特定的实施例中，一旦将每小时的测量值作曲线，则可以创建与其相配合的方程式。然后，可以应用该方程式仅通过该灯已经使用了多少小时就可以确定该灯的L值。在一种变型的实施方案中，可以直接查索包含有灯的寿命测量值的数据库。

例如，在本发明的特定实施例中，附图11表示在样机的查询表中的应用在UVAR_系统中的灯的150次(每小时一次)测量的L值(mW/cm²)，该L值是从距中心线25cm处测得。这种测量值得到下述单个灯辐照的衰减方程：

L＝a+b*(x)^0.5*In(x)+c*In(x)    (3.5)

L值允许在测定光源辐照靶的时间长度过程中调整灯的寿命以实现所需的结果。基于附图11所示的L值，确定示例性的单个灯辐照的衰减方程式，这里a等于0.78552878，b等于-0.00059106023以及c等于-0.032384473。这个方程以及所应用的光源的L值的表都可以存储并可以查索，例如存储在系统存储器中或在查询表中。

在示例性的UVAR_系统中，光活化室位于两组UVA灯之间，血沉棕黄层悬浮液经过在光活化室内的蜿蜒的路径循环。在室内的血液膜厚度相同，大约为1.4mm厚。在这种血液膜厚度以及血球比率值至少大约几个百分比下，血液膜完全吸收辐照的UVA光，并且可以计算输送到每毫升循环的血沉棕黄层悬浮液的UVA光能的总量。在UVAR_系统中该值为255焦耳/毫升。

在光路径中红细胞衰减了到达在悬浮液中的靶细胞的表面的UVA光的辐照。红细胞相对于UVA光几乎完全不透明。在这种情况下，假设辐照的衰减与在光路径中的红细胞的浓度成反比例是合理的。白细胞的浓度大约小于红细胞的浓度一个数量级，并且白细胞比红细胞更透UVA光。因此，由白细胞引起的衰减量极小，在导出辐照时间方程中可以忽略它。

输送到每毫升循环的血沉棕黄层悬浮液的UVA光能的总量可以表示如下：

Ev＝k*H    (3.6)

这里Ev＝每单位体积输送的UVA光能的总量，焦耳/毫升

k＝比例常数

H＝血球比率

在UVAR_系统中，Ev的值是255焦耳/毫升，平均血球比率值为大约3.5％。因此k＝255/3.5。

通过辐照室输送UVA能，并在血沉棕黄层膜流到辐照室的里面的同时，输送到在辐照室中的血沉棕黄层悬浮液的表面。输送到血沉棕黄层悬浮液的总体积中的UVA能量的总量可以通过多次在血液膜表面(穿过该室的壁)的辐照、辐照周期和被辐照血液膜的面积的乘积进行计算。此外，输送到单位体积的UVA能Ev可以表示为所输送的UVA能的总量除以总的血沉棕黄层悬浮流体积：

$\mathrm{Ev}=\frac{(I_o*1000*A*t*60)}{V}---\left(3.7\right)$

这里Ev＝每单位体积输送的UVA能，焦耳/毫升

Io＝在血液膜表面的UVA辐照，mW/cm²

A＝辐照到辐照室里面的血液膜面积，1330cm²

t＝辐照周期，分钟

V＝在循环中的总的血沉棕黄层悬浮流体积，毫升(ml)

乘数1000和60可以分别用于从毫瓦到瓦和从分钟到秒的单位修正。

结合方程式3.6和3.7，并且代入k＝255/3.5和A＝1330cm²，辐照周期表示为：

t_秒＝0.9128*60*H*(V/A)/Io    (3.8)

在辐照室里面的血液膜表面处的UVA光的平均辐照值Io的方程式可以如下导出。

到达在UVAR_辐照室里面的血液膜表面的UVA光来自由9个灯组成的光源组。在该仪器光盒中，UVA光在到达血液膜之前它经过UVA透明玻璃和丙烯酸酯辐照室的壁。此外，UVA的输出沿着管状荧光UVA灯的长度是不均匀的。在灯的中部输出较大，而在靠近灯的端部较小。因此，通过测量沿着光源组的点处的辐照并计算它们的平均值可以得出到达血液膜的UVA光的平均辐照值。然而，由于灯的输出随着时间衰减，要在给定的灯时间同时测量所有的点是非常困难。如下文所述，这种问题可以通过这种平均值与在某一固定点处的单个灯的辐照值(其可以快速测量)之间的关系解决。

图12所示为作为在距灯的中心线25厘米(cm)处和中点处测量的6个单个灯的平均UVA辐照值与灯的使用时间的函数。辐照值在开始衰减很快，而随着灯的使用时间的增加降低逐渐减慢。在使用大约60小时后，灯辐照输出衰减很慢，这就使得有足够的时间来测量在光源组中的各点并计算平均值。在几个光源组中对61.5小时的点上和150小时的点作了辐照测量。在61.5小时和150小时时该值分别为15.11和11.19mW/cm²。计算在光盒中的平均辐照值与在灯使用相应的时间的平均单个灯辐照之比。在61.5小时时该比值为23.9，在150小时时为21.9，因此平均值为22.9。

Io在式3.8可以表示为：

Io＝k*L*[T/100]    (3.9)

这里k＝光盒和单个灯的辐照比，22.9

L＝单个灯的辐照，mW/cm²

T＝丙烯酸酯辐照室的UVA辐照百分比，92％

式3.8中的Io以式3.9代入并将相应变量的实际值代入，辐照时间方程式3.8变为：

t＝(2.59958*V*H)/L    (4.0)

这里L是作为基于在附图11和12中所示的测量数据点的回归方程表示的单个灯的辐照，

在CTCL ECP应用中使用的示例性的UVAR_系统中，本发明的方法和系统应用下述方程式4.1来测定辐照时间：

这里t_分＝辐照时间，分钟

V＝在处理/循环环路中的流体的体积，毫升

H＝血球比率

T＝92(％辐照室的透射率)

K＝23.9(基于在UVAR_系统中在流体中的一点上测量的一个灯的强度与整个灯组的强度之比的常数)。

转换为以秒表示为：

代入常数得到：

将常数计算在一起得到：

参考图11，应用下述参数：

灯的使用时间＝2.7小时

V＝210毫升

H＝2.9

在图11中在灯使用2小时时的L值为7625。在灯使用3小时时的L值为7488。应用整数运算进行线性插值：

$7625+\frac{(7488-7625)*7}{10}=7625+(-95)=7530----\left(4.5\right)$

因此：

在特定的实施方案中，UVRA_仪器应用两个灯组。这些灯组的使用时间可以不同，理论上可以将它们的辐照时间列表。为考虑进这些因素，可取的是进行完整的两次计算，对每个灯组计算一次，并对所得到的值进行平均。该值为光活化时间。一旦进行这种计算，剩余的时间为直接减去灯已经在该UVRA_系统中使用的时间量。

一旦计算了辐照周期，本发明考虑在该时间周期中输送光能到包含靶的流体中的附加步骤。在本发明的特定实施方案中，该系统可以给活化装置发送指令以给流体输送FLEV来测定辐照周期。通过计算机或其它的任何公知方法可以完成这个过程。实际上，本发明的方法和系统试图预先确定所有的变量，比如TELV、FLEV、厚度比、辐照周期、均匀流体厚度、非靶厚度和/或在血沉棕黄层中的血球比率。任何或所有这些预定的变量都可以由用户查索，例如以制表的形式，尤其是在本发明的实施方案中，在计算机的存储器中可以存储或查索这些变量。

为评定由式2.0和2.4预测的所计算的UVA光能值的精度，将相同数量的淋巴细胞悬浮在清澈的磷酸盐缓冲盐水中和悬浮在血球比率为3.5％的血沉棕黄层悬浮液中。将这两种悬浮液暴露在有100ng/ml的8-MOP的UVA光中。并且提拱没有8-MOP加入到悬浮液中的对比。在相同的8-MOP浓度下通过这种处理的细胞损伤程度取决于UVA光能的剂量，并且可以通过细胞的存活率进行测量。

通过式2.0和2.4计算辐照周期以大约输送1.4焦耳/厘米²的UVA光能到在流体中的淋巴细胞上。由于磷酸盐缓冲盐水透UVA光，可以基于入射辐照(方程式2.0)计算辐照周期。通过方程式2.0和2.4计算在血沉棕黄层悬浮液中的淋巴细胞的辐照周期。可以测量这两种试样在辐照后细胞的存活率以比较对细胞的损伤程度。在辐照7天后这两种细胞的存活率大约为19％或更小，而未经处理的对比试样的细胞的存活率大约为85％或更高。这种结果表明在磷酸盐缓冲盐水和在血沉棕黄层悬浮液中的淋巴细胞受到了相同程度的损伤，并导致细胞死亡。实际上，在这两种试样中的淋巴细胞所接受的UVA光能的量值与由每个方程式所计算的光能的量值相同。

可取的是方程式2.0用于半透明的溶液或悬浮液。它要求精确地测量已知厚度(D)的流体的透射率(T)，可取的是在流体中的物质处于均匀的情况下测量。方程式2.4尤其适用于包括红细胞的流体。

参考相关的附图，在本发明的特定实施方案中，图1描述了一种将依据本发明的光线疗法用于处理白细胞的体外光泳系统100。参见PCT申请WO97/36581。光线疗法系统包括可光活化的药物8-MOP 110、患者120、提取血液的生物流体提取装置130、从血液中分离出血沉棕黄层的离心机装置140、光活化装置150、流体(即，血沉棕黄层)注入装置160和血液注入装置170。在本领域的熟练技术人员可以理解的是，系统100可包含其它的或不同的装置，并能够支持如上面所述的各种光线疗法的应用系统。参见美国专利US4,921,473、4,838,852、5,147,289、5,150,705、5,383,847、5,433,738和5,459,322，在此每一篇都以引用的方式结合在本申请中，每一篇都涉及不同的应用系统，本发明的系统和装置都可用于这些应用系统。

图2A和2B描述了一种在图1中所示的光泳系统中血液的流程图200。第一步是将患者120的血液与8-MOP 110混合(步骤202)。在本发明的实施方案中，患者口服8-MOP 110，经过几小时后药物与患者120的血液混合。接着，在药物110充分地与血液反应后(步骤204)，抽取一定量的血液-药物混合物130(步骤206)，并将其传送到分离器，比如离心机装置140(步骤208)。

在血液药物混合物传输到离心机装置140后，离心机装置140分离混合物(步骤210)。特定的离心机装置应用一种光传感器来确定何时分离(或撇去)流体。首先，离心机撇去血浆，然后撇去血沉棕黄层，该血沉棕黄层中包含靶物质(即，在白细胞中的8-MOP)，然后撇去红细胞。离心机装置应用离心室里面的光传感器，该光传感器测量偏转的光。通过测量在离心机中的偏转的光，这种光传感器确定何时撇去分离的流体或材料。在这种分离步骤后，将血沉棕黄层和一定百分比的血浆再次混合。该血浆是一种在其内残留有白细胞和8-MOP的介质。然而，即使在分离步骤之后，由于分离过程不可能实现完全的分离，所以所分离的血浆和血沉棕黄层混合物仍可能包括一些红细胞和血小板。这些残留的包含在血沉棕黄层中的红细胞和血小板是光的非靶衰减物。在本实施方案中，与在靶流体中的其它的衰减物质相比，由于红细胞是光的主要衰减物，所以它们是主要的非靶。

一旦分离了靶流体(即，血沉棕黄层混合物)，第二光传感器确定靶流体是否包含所需的血球比率(红细胞百分比)(步骤212)。在特定实施方案中，所需的血球比率大约为1％至2％。这种测量透射率的第二光传感器确定是否达到所需的血球比率(即，在本实施方案中为1％)。如果血球比率没达到所需的百分比，则通过离心机处理附加的血液-药物混合物(步骤210)。

如果非靶流体包含了所需的血球百分比，则离心机确定它处理什么分离的流体(步骤214)。如果离心机处理非靶流体，则离心机混合剩余的血浆和所分离的红细胞，并将该混合物传送到所分离的血液注入装置170(步骤216)。然后，血掖注入装置将红细胞/血浆混合物返回到患者(步骤218)并停止处理。

如果离心机处理靶流体，然后离心机将靶流体传送到光活化装置(步骤220)。步骤220和步骤216可以同时进行。然后光活化室150辐照流体一定的时间(步骤222)。如图3所示以及在相应的讨论中所述计算机300控制光活化室150。然后将现在所处理的靶流体传送到流体注入装置160(步骤224)。然后，靶注入装置将红细胞/血浆混合物返回到患者(步骤226)并停止处理。

图3所示为依据本发明的实施的计算机控制光活化装置150的计算机300的框图。计算机300包括存储器310、中央处理器(CPU)320、光活化接口330、操作器接口340、输入装置350和视频显示器360。本领域中熟练的技术人员可以理解的是，计算机300可以包括其它的不同部件。存储器310进一步包括操作系统312、光活化程序314以及查询表315。查询表315可以包括在存储器310中存储位置并可包含相应光活化程序所需的数据的表。在与图4至9相应的描述中详细地进一步描述单个的表和相应的数据。光活化程序312获取FLEV。经过输入装置350通过查索查询表315获得FLEV或者如在下文与图4至9相应的描述中的进一步描述以计算FLEV。

虽然描述了将本发明的一些方面存储在存储器310中，但是本领域的熟练技术人员可以理解的是，本发明的一个或多个方面也可以存储在其它的计算机可读介质中(比如第二存储装置、硬盘之类的盘、软盘或只读光盘存储器(CD-ROM))、来自因特网(Internet)的载波或其它形式的随机存储器(RAM)或只读存储器(ROM)。实际上，这里所包含的每种方法或步骤都可以通过计算或计算机可读介质执行或存储在其中。

当要求测量并输送一定量的光能到包含靶的流体中由此使在流体中的靶接受有效量的光能时，附图4描述了光活化装置314所执行的步骤流程图400。光活化装置314所执行的第一步是获得FELEV(步骤402)。前面定义了所需的结果，并且所需结果基于光线疗法的应用。例如，当将光泳用于处理CTCL时，可取的是应用到白细胞的FELEV使至少50％的白细胞在暴露在光能之后的6天里逐渐死亡。

例如，可以查索包含TELEV数据的查询表315获得TELEV。在本发明的另一实施方案中，经过入口设备350可以获得光活化程序314。图5说明了一旦知道了所需的结果后如何临床地识别TELEV。

一旦得到了TELEV之后，下一步是得到流体的平均光能系数(步骤404)。ALE系数是输送到流体的平均单位面积的入射光能的百分比。可以通过查索查询表315的关于ALE数据部分得到ALE系数。在本发明的另一实施方案中，通过输入装置350获得ALE系数。

在本发明的另一实施方案中，从知道在流体中的靶的单位表面积上的平均光能值(焦耳/厘米²)和在生物流体的入射表面的光能值(焦耳/厘米²)中可以得出在生物流体中的任何靶的ALE系数。图6的相应的描述说明了得到ALE系数的这种过程。

在本发明的另一实施方案中，ALE系数可以从知道流体厚度比和知道流体厚度的光透射率值得出。厚度比是流体的均匀厚度和在该流体中的非靶的平均厚度之比。这种非靶是在流体中衰减光能的物质。图7的相应的描述说明了得到ALE系数的这种过程。

在本发明的另一实施方案中，当流体包括衰减光能的非靶为红细胞时，ALE系数可以从知道的厚度比和知道在流体中的血球或红细胞的百分比得出。图8的相应的描述说明了得到ALE系数的这种过程。

在本发明的另一实施方案中，当流体包括衰减光能的非靶为红细胞时，ALE系数可以从知道流体均匀厚度和知道在流体中的血球或红细胞的百分比中得出。图9的相应的描述说明了得到ALE系数的这种过程。

在得出ALE系数后，下一步骤是得出FLEV或需要输送到流体中以使在流体中的靶接受TELEV的光能的大小(步骤406)。在一个优选的实施方案中，可以通过知道TELEV和ALE系数并应用如前文所述的方程式1.0计算出FLEV。

在得出FLEV后，可以得出辐照时间周期(步骤408)。辐照时间周期是灯或光能源将FLEV输送到流体所需的时间。通过查索查询表315的有关辐照时间周期数据的部分可以得出辐照时间周期。

在本发明的另一实施方案中，可以计算辐照时间周期。在辐照时间周期的计算中需要考虑的因素有灯的老化或功率、灯管的形状或被辐照的流体的体积。在本发明的另一实施方案中，当流体包含非靶红细胞时，可以从知道流体体积、在流体中的红细胞的百分比以及所用的光源的使用时间例如应用如前文所描述的方程式1.5计算辐照时间周期。

在得出辐照周期后，就可以指令光活化装置150使辐照光能的灯在该辐照时间周期内产生辐照。

图5描述了当临床获得TELEV时所执行的步骤的流程图500。在临床获得TELEV的第一步中得出光线疗法的所需的结果(步骤520)。接下来的步骤是将试样靶放在非衰减流体中，该流体通常为生物流体或化学流体(步骤504)。在本领域熟练的技术人员知道有许多种介质或其它的能够承载靶的非流体介质和其它流体类型比如盐水、过滤过的血浆。在另一实施方案中，当靶最初留在流体中时，只要将所有的或大多数的衰减物质滤去，就可以应用流体试样进行临床试验。

接着，用不同光能量辐照包含靶的流体试样(步骤506)。在辐照试样流体后，得出与产生所需的结果的试样相对应的TELEV(步骤508)。本领域的熟练技术人员可以理解的是任何TELEV对本发明的方法和系统的具体的应用都是特定的。

图6描述了当得出ALE系数时光活化程序314所执行的步骤的流程图600。得出ALE系数的这种过程可以应用于包含靶的任何流体。得出ALE系数的第一步是获得在流体中的靶的单位表面积上的平均光能值(步骤602)。在单位表面积上的平均光能值可以通过查索查询表315的关于在单位表面积上的平均光能值的数据部分得出。在本发明另一实施方案中，经过输入装置350，光活化程序314可以获得在单位表面积上的平均光能值。

下一步是获得在生物流体的入射表面上的光能值(步骤604)。可以通过查索查询表315的关于在入射表面上的光能值的部分得出在入射表面上的光能值。在本发明的另一实施方案中，经过输入装置350，光活化程序314可以获得在入射表面上的光能值。然后应用方程式1.0计算ALE系数(步骤606)。

图7描述了当得出ALE系数时光活化程序314所执行的步骤的流程图700。得出ALE系数的这种过程可以应用于包含靶的任何流体。然而，当在流体中的靶和非靶是一种均匀的混合物时，该方程式的精度最高。在本发明的一种特定的实施方案中，通过搅拌包含靶和非靶的生物流体可以得到均匀的生物流体混合物。

为得出ALE系数，首先得出流体的厚度比(步骤702)。厚度比是流体的均匀厚度与在流体中的非靶的平均厚度之比。例如通过查索查询表315的包含有关这些参数的数据得出这些值可以获得厚度比、均匀流体厚度和非靶厚度。在本发明的另一实施方案中，经过输入装置350，光活化程序314可以得出厚度比、均匀流体厚度和非靶厚度。一旦得出了均匀流体厚度和非靶厚度数据，就可以通过将均匀流体厚度除以非靶厚度来计算厚度比。

在得出厚度比后，然后可以得出已知流体厚度的光透射率值(步骤704)。通过查索查询表315的包含已知流体厚度的光透射率值的数据部分得出辐照周期。在本发明的另一实施方案中，光活化程序314可以得出已知流体厚度的光透射率值。然后应用等式1.1计算ALE系数(步骤706)。

图8描述了当得出ALE系数时光活化程序314所执行的步骤的流程图700。得出ALE系数的这种程序可以应用于包含红细胞作为衰减光能的非靶的生物流体。这种方程式的精度取决于流体被搅拌的情况。得出ALE系数的第一步是得出厚度比(步骤802)。厚度比是流体的均匀厚度与在流体中的非靶的平均厚度之比。非靶是在流体中衰减光能的物质。通过分别查索查询表315的包含厚度比、均匀流体厚度和非靶厚度的数据的部分得出厚度比、均匀流体厚度和非靶厚度。在本发明的另一实施方案中，经过输入装置350，光活化程序314可以得出厚度比、均匀流体厚度和非靶厚度。一旦得出了均匀流体厚度和非靶厚度数据，就可以通过将均匀流体厚度除以非靶厚度来计算厚度比。

在得出厚度比后，下一步是得出每单位的生物流体的红细胞百分比或血球比率(步骤804)。通过查索查询表315的包含红细胞的百分比的数据部分得出红细胞的百分比或者例如通过已知的手段读取流体的光或电磁分布获得红细胞的百分比。在本发明的另一实施方案中，经过输入装置350，光活化程序314可以得出红细胞的百分比。然后应用等式1.2计算ALE系数(步骤806)。

图9描述了当得出ALE系数时光活化程序314所执行的步骤的流程图900。得出ALE系数的这种程序可以应用于包含红细胞作为衰减光能的非靶并具有在1和2之间的重叠系数的生物流体。这种方程式的结果精度取决于该流体被搅拌的情况。得出ALE系数的第一步是得出均匀流体厚度(步骤802)。通过查索查询表315的包含均匀流体厚度部分的数据得出均匀流体厚度。在本发明的另一实施方案中，经过输入装置350，光活化程序314可以得出均匀流体厚度。

在得出均匀流体厚度后，下一步是得出每单位的生物流体的红细胞百分比或血球比率(步骤904)。通过查索查询表315的包含红细胞的百分比的数据部分得出红细胞的百分比或者例如通过公知的方法读取流体的光或电磁分布获得红细胞的百分比。在本发明的另一实施方案中，经过输入装置350，光活化程序314可以得出红细胞的百分比。然后应用等式1.3计算ALE系数(步骤906)。

图10描述了计算包括红细胞作为非靶的三种流体厚度(1毫米、2毫米和3毫米)的流体的ALE系数曲线。应用式1.1(分解模式)和1.3(叠加模式)可以计算这些ALE系数。将输送到在流体中的靶的平均光能和输送到入射点的光能之比作为在不同流体厚度处的血球百分比的函数绘成曲线。

本发明的范围并不限于所描述的特定的实施方案，这些特定实施方案仅说明本发明的某一方面，除从前文的描述以及附图中本领域熟练技术人员将会清楚这里所示出的和所描述的内容外，具有类似的功能的方法和部件也都在本发明的保护范围之内。这些改进都将落入所附加的权利要求的范围之中。

Claims (17)

1、一种测定输送到包含靶的生物流体中的流体光能值的方法，其中需要将有效的光能量输送到所说的靶，该方法包括如下步骤：

得出所说的靶的有效光能值；

得出所说的流体的平均光能系数；和

通过一个或多个计算机处理器使用下式计算输送到所说的生物流体中的所说的流体光能值：

其中FLEV代表流体光能值，TELEV代表靶的有效光能值，且ALE系数代表平均光能系数，并且

其中所述的靶包括将其暴露在光能中时要经改变的光敏材料或可光活化材料，且所述的平均光能系数是出现在流体的入射表面的光能量值与在流体中靶的表面上的光能量值的比。

2、如权利要求1所述的方法，它还包括如下步骤：

将计算得到的流体光能值输送到所说的生物流体。

3、如权利要求1所述的方法，其中所说的生物流体包括非靶物质，且所说的非靶物质包括红细胞。

4、如权利要求1所述的方法，其中所说的生物流体包括富白细胞的血沉棕黄层。

5、如权利要求4所述的方法，其中应用光能可活化的药物处理所说的生物流体。

6、如权利要求1所述的方法，其中所说的生物流体包括非靶物质，且所说的非靶物质包括红细胞，其中所述的计算步骤包括计算辐照时间周期，所述的辐照时间周期是光能源辐照包含靶的流体的时间周期，所述的计算辐照时间周期包括：

得出生物流体的体积值；

得出红细胞的百分比值；和

得出所说的光能源的衰减寿命值。

7、如权利要求1所述的方法，其中得出所说的靶的有效光能值包括如下步骤：

从供血者身上提取生物流体试样；

以试样光能值辐照在所说的生物流体中的所说的靶；和

测定靶的有效光能值。

8、如权利要求1所述的方法，其中得出所说的平均光能系数包括如下步骤：

得出厚度比：

得出已知流体膜厚度的光透射率值；和

计算在所说的生物流体中的所说靶的平均光能系数，

其中所述的厚度比是指流体的均匀厚度与在流体中非靶物质的平均厚度之比。

9、一种测定输送到包括靶的生物流体中的流体光能值的计算机系统，其中需要将有效的光能量输送到所说的靶，该系统包括：

计算机处理器，

可操作地连接到计算机处理器的存储器；和

存储在所说的存储器中的计算机程序，该程序在计算机处理器中实施，并且所述的计算机程序包括：

配置成能够获得所说的靶的有效光能值的获取器；

配置成能够获得所说的流体的平均光能系数的获取器；和

配置成能够使用下式计算输送到所说的生物流体中的所说的流体光能值的计算器，

其中FLEV代表流体光能值，TELEV代表靶的有效光能值，且ALE系数代表平均光能系数，并且

其中所述的靶包括将其暴露在光能中时要经改变的光敏材料或可光活化材料，且所述的平均光能系数是出现在流体的入射表面的光能量值与在流体中靶的表面上的光能量值的比。

10、一种测定输送到包括靶的生物流体中的流体光能值的系统，其中需要将有效的光能量输送到所说的靶，该系统包括：

获得所说的靶的有效光能值的装置；

获得所说的生物流体的平均光能系数的装置；和

使用下式计算输送到所说的生物流体中的所说的流体光能值的装置，

其中FLEV代表流体光能值，TELEV代表靶的有效光能值，且ALE系数代表平均光能系数，并且

其中所述的靶包括将其暴露在光能中时要经改变的光敏材料或可光活化材料，且所述的平均光能系数是出现在流体的入射表面的光能量值与在流体中靶的表面上的光能量值的比。

11、如权利要求10所述的系统，该系统包括下列用以获得所述的靶的有效光能值的装置：

将所说的靶放在流体中的装置，其中在所说的流体中的所说靶并不接受被衰减的光能；和

以试样的光能值辐照所说的流体的装置。

12、如权利要求10所述的系统，该系统包括下列用以获得所述的平均光能系数的装置：

获得在生物流体中的靶的单位表面积上的平均光能值的装置；

获得在生物流体膜的入射表面上的光能值的装置；和

计算在所说的生物流体中的所说的靶的平均光能系数的装置。

13、如权利要求10所述的系统，该系统包括下列用以获得所述平均光能系数的装置：

获得厚度比的装置；

获得已知流体膜厚度的光透射率值的装置；和

计算在所说的生物流体中的所说的靶的平均光能系数的装置，

其中所述的厚度比是指流体的均匀厚度与在流体中非靶物质的平均厚度之比。

14、如权利要求13所述的系统，其中所说的生物流体包括非靶物质，其中所说的非靶物质衰减通过所说的生物流体的所说的光能，并且所述系统包括下列用以获得所说的厚度比的装置：

获得所说的生物流体的均匀厚度的装置；

获得所说的非靶物质的厚度的装置；和

计算厚度比的装置。

15、如权利要求10所述的系统，其中所说的生物流体包括非靶物质，其中所说的非靶物质包括红细胞，并且所述系统包括下列用以获得平均光能系数的装置：

获得厚度比的装置；

获得所说的生物流体的红细胞的百分比的装置；和

计算在所说的生物流体中的所说的靶的平均光能系数的装置，

其中所述的厚度比是指流体的均匀厚度与在流体中非靶物质的平均厚度之比。

16、如权利要求15所述的系统，该系统包括下列用以获得所说的厚度比装置：

获得所说的生物流体的均匀厚度的装置；

获得所说的非靶的厚度的装置；和

计算厚度比的装置。

17、如权利要求10所述的系统，其中所说的生物流体包括非靶物质，所说的非靶物质衰减通过所说的生物流体的所说的光能，所说的非靶物质包括红细胞，并且所述系统包括下列用以获得平均光能系数的装置：

获得所说的生物流体的均匀厚度的装置；

获得所说的生物流体的红细胞的百分比的装置；和

计算在所说的生物流体中的所说的靶的平均光能系数的装置。

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