CN106237533A - 一种无创可控的微型人体内腔光动力治疗系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无创可控的微型人体内腔光动力治疗系统，其特征是主要由LED光源、控制磁体、供电电路、胶囊型医用模具外壳构成。所述的LED光源由两个贴片式LED组成；所述的控制磁体是一块或几块小型磁体；所述的供电电路包括锂电池供电和无线供电两种模式，其中锂电池供电模式包括锂电池和电路板，无线供电模式包括LC谐振匹配接收线圈、整流滤波电路、稳压模块和电路板；所述的胶囊型医用模具外壳是带有真空夹层的胶囊型外壳，采用柔性的高透光性防水材料制作。本发明的微型人体内腔光动力治疗系统作为医疗器械，在消化道肿瘤、炎症、菌群失调和感染治疗领域具有重大的潜在价值，适用范围广、治疗效果好、使用安全、成本低廉。

Description

一种无创可控的微型人体内腔光动力治疗系统
技术领域
本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种无创可控的微型人体内腔光动力治疗系统，特别是涉及一种基于LED发光和外磁场驱动的无创可控的微型人体内腔光动力治疗系统以及此系统在人体内腔疾病治疗中的应用。
背景技术
光动力疗法(Photodynamic therapy,PDT)是目前最具前景的新疗法之一，它利用光敏剂在适当波长的光照射下，与生物组织中的分子氧反应，生成单线态氧、自由基等活性氧成分，通过氧化作用破坏蛋白、脂质、核酸等重要的细胞组分，导致病变细胞凋亡或坏死，以达到治疗目的[1]。PDT具有组织选择性好、毒副作用低、治疗时间短、可重复操作等特点，近年来随着其在技术上的日趋成熟，已广泛应用于肿瘤、皮肤病、炎症、眼科疾病和感染类疾病等[2]。
光敏剂、激光系统和分子氧是光动力疗法必备的三个基本要素[3]。在光动力治疗过程中，激光系统可以视为特殊的“手术刀”，用以实现“光到病除”的治疗效果。目前临床上使用的半导体激光系统具有发光亮度高、单色性好、方向性强、光导纤维耦合效率高等优点，也存在有效作用深度表浅的缺陷(不超过1cm)，主要适应症为一些体表的浅层疾病如：浅表肿瘤、皮肤病以及眼科疾病等，而对于发生在人体内腔(口腔、食管、胃、小肠、大肠、腹腔、胸腔、关节腔、颅腔等部位)的病患则不具备施行条件，医生必须需借助窥镜、B超、CT的引导介入或手术直视，将光导纤维穿刺到靶部位，再实施治疗[4]。这样不仅增加了患者的痛苦和治疗费用，而且提高了发生出血和感染的风险。
针对现有光动力治疗技术存在的问题，我们认为理想的人体内腔光动力治疗系统应具备以下优点：①体积小人体内腔结构曲折、环境复杂，传统介入或微创穿刺无法实现从口腔到肛门的整个消化道的治疗，且光导纤维质地脆、机械强度差[5]，给治疗带来诸多不便。若将整个光动力治疗系统做成口服胶囊大小，通过人体消化道的蠕动或借助外部磁场的控制可以到达人体内腔的任意位置，依据治疗需要在病灶部位停留一定的时间，借助B超、CT等影像医学手段引导治疗消化道疾病。②可控整个消化道腔内病灶位置无法准确定位，器官受生理运动或弹性形变的影响，常造成定位偏差，而腔镜配合光纤穿刺常无法直接找到病变组织实施有效治疗，有时甚至可能对正常组织或器官造成损伤[6]。只有实现对光动力治疗系统的有效控制，才能将光源准确定位于病灶位置，实施精准治疗。③隔热防水人体内腔常存在正常体液或病变积液，而光纤接口不能长时间浸泡于水中，光纤介入治疗通常需要光源持续工作30分钟左右，有时会使照射部位温度过高造成灼伤[7]，只有对整个激光系统进行隔热防水处理才能解决光纤输出端和人体内腔组织器官的生物相容性问题，有效减少激光输出产生的热能。
本发明提供一种无创可控的微型人体内腔光动力治疗系统，其采用微型LED光源作为光动力治疗系统的发光体，供电方式为锂电池(纽扣型)或无线供电(谐振耦合技术)，整个系统的尺寸控制在几个毫米，完全可以封装在一个口服胶囊中；采用磁驱动技术通过外加磁场控制激光系统的内置磁体或无线供电的接收线圈实现对整个系统的控制；系统的隔热防水采用胶囊型医用模具外壳封装和真空隔离层设计实现，可有效解决治疗过程中光电器件和人体内腔组织器官的隔离保护安全问题，避免不必要的损伤。实验证明，本发明的无创可控的微型人体内腔光动力治疗系统，有效克服了人体内腔光动力治疗过程中存在的局限性和盲目性，极大的拓宽了光动力疗法的临床应用范围，使光动力治疗由浅表层光源易于到达的部位拓展到整个消化道，使口腔、咽喉、食管、胃、小肠、大肠到肛门等内腔部位疾病的光动力治疗成为现实，因此本发明的无创可控的微型人体内腔光动力治疗系统作为医疗器械，在临床消化道肿瘤、炎症、菌群失调和感染治疗等领域具有重大的应用价值。
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发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种无创可控的微型人体内腔光动力治疗系统。
本发明的第二个目的是提供一种无创可控的微型人体内腔光动力治疗系统作为医疗器械的用途。
本发明的目的主要通过以下技术方案实现：
一种无创可控的微型人体内腔光动力治疗系统，其特征是主要由LED光源、控制磁体、供电电路、胶囊型医用模具外壳构成。
所述的LED光源，其特征是由两个贴片式LED组成，其尺寸仅有3-10mm，可以是单波长LED或多波长LED，发光波长在200-1000nm范围内。
所述的控制磁体，其特征是一块或几块小型磁体，可通过外加磁场驱动该磁体，进而控制整个微型人体内腔光动力治疗系统的运动。
所述的供电电路，其特征是包括锂电池供电和无线供电两种模式，其中锂电池供电模式包括锂电池(纽扣型)和电路板；无线供电模式包括LC谐振匹配接收线圈、整流滤波电路、稳压模块和电路板，使用时通过外置的电流发生电路和LC谐振匹配发射线圈作为电力发射单元，LC谐振匹配接收线圈作为电力感应单元，感受空间内磁场的变化，产生相应变化的交变电流，交变电流通过整流滤波电路转化为直流电压，稳压模块维持电压恒定，产生电能给LED光源供电，使其稳定发光。所述的LC谐振匹配接收线圈为圆形或椭圆形，线圈外径6-10mm，内径3-5mm，厚度1-3mm，线径0.2mm。所述的电路板起到连接和固定LED光源与供电电路上的其余工作单元的作用。
所述的胶囊型医用模具外壳，其特征是带有真空夹层的胶囊型外壳，采用柔性的高透光性防水材料制作，如：医用透明环氧树脂、医用透明硅胶、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲脂等，不仅可以起到防水隔热的作用，而且具有塑形透光的作用。
与现有技术相比，本发明的无创可控的微型人体内腔光动力治疗系统的优势是：
①适用范围广本发明的无创可控的微型人体内腔光动力治疗系统，可以基于外加磁场驱动到达人体内腔的任意指定位置，使许多光纤穿刺无法到达的区域得到很好的治疗，提高了光动力治疗的精度与范围，临床上可用于喉癌、食管癌、胃癌、直肠癌、结肠癌、咽炎、胃炎、口腔溃疡、直肠炎、结肠炎等内腔疾病的光动力治疗。
②治疗效果好本发明的无创可控的微型人体内腔光动力治疗系统，在治疗过程中光源可以和病灶部位直接接触，与非接触式光疗(光纤穿刺、体外照光)相比，显然具有更高的光动力治疗效率。
③使用安全本发明的无创可控微型人体内腔光动力治疗系统，尺寸为口服药物胶囊大小，可以口服吞咽通过人体正常的胃肠蠕动排出体外，不存在任何安全性问题，也避免了光纤穿刺带来的出血和感染风险。
④成本低本发明的无创可控微型人体内腔光动力治疗系统，成本较低，可以作为一次性使用消耗品，避免交叉感染，同时减轻患者的经济负担，增加治疗的顺应性。
附图说明
图1为本发明实施例1的无创可控的微型人体内腔光动力治疗系统的结构示意图。
图2为本发明实施例1的无创可控的微型人体内腔光动力治疗系统的工作流程图。
图3为本发明实施例2的无创可控的微型人体内腔光动力治疗系统的结构示意图。
图4为本发明实施例2的无创可控的微型人体内腔光动力治疗系统的工作流程图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明，其目的仅在于更好的理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围：
实施例1 一种无创可控的微型人体内腔光动力治疗系统(锂电池供电)
一种无创可控的微型人体内腔光动力治疗系统由LED光源、控制磁体、供电电路、胶囊型医用模具外壳构成。其中，LED光源由两个贴片式单波长LED组成，尺寸为3mm，波长为650nm；控制磁体是一块圆柱型磁体，可通过外加磁场驱动该磁体，进而控制整个系统的运动；供电电路由锂电池(纽扣型)和电路板组成，电路板起到连接LED光源与供电电路上的其余工作单元的作用；胶囊型医用模具外壳是带有真空夹层的胶囊型外壳，采用医用透明环氧树脂制作，不仅可以起到防水隔热的作用，而且具有塑形透光的作用(见图1-2)。
上述无创可控的微型人体内腔光动力治疗系统用于治疗直肠癌、结肠癌、直肠炎、结肠炎取得很好的疗效，效果优于普通的光动力治疗仪。
实施例2 一种无创可控的微型人体内腔光动力治疗系统(无线供电)
一种无创可控的微型人体内腔光动力治疗系统由LED光源、控制磁体、供电电路、胶囊型医用模具外壳构成。其中，LED光源由两个贴片式多波长LED组成，尺寸为10mm，波长为630nm、650nm、670nm、690nm；控制磁体是四块方型磁体，可通过外加磁场驱动该磁体，进而控制整个系统的运动；供电电路由LC谐振匹配接收线圈、整流滤波电路、稳压模块和电路板组成，使用时通过外置的电流发生电路和LC谐振匹配发射线圈作为电力发射单元，LC谐振匹配接收线圈作为电力感应单元，感受空间内磁场的变化，产生相应变化的交变电流，交变电流通过整流滤波电路转化为直流电压，稳压模块维持电压恒定，产生电能给LED光源供电，使其稳定发光，LC谐振匹配接收线圈为圆形，线圈外径6mm，内径3mm，厚度1mm，线径0.2mm，电路板起到连接LED光源与供电电路上的其余工作单元的作用；胶囊型医用模具外壳是带有真空夹层的胶囊型外壳，采用医用透明硅胶制作，不仅可以起到防水隔热的作用，而且具有塑形透光的作用(见图3-4)。
上述无创可控的微型人体内腔光动力治疗系统用于治疗胃癌、胃炎取得很好的疗效，效果优于普通的光动力治疗仪。
实施例3 一种无创可控的微型人体内腔光动力治疗系统(锂电池供电)
一种无创可控的微型人体内腔光动力治疗系统由LED光源、控制磁体、供电电路、胶囊型医用模具外壳构成。其中，LED光源由两个贴片式单波长LED组成，尺寸为3mm，波长为532nm；控制磁体是一块圆柱型磁体，可通过外加磁场驱动该磁体，进而控制整个系统的运动；供电电路由锂电池(纽扣型)和电路板组成，电路板起到连接LED光源与供电电路上的其余工作单元的作用；胶囊型医用模具外壳是带有真空夹层的胶囊型外壳，采用聚碳酸酯制作，不仅可以起到防水隔热的作用，而且具有塑形透光的作用。
上述无创可控的微型人体内腔光动力治疗系统用于治疗喉癌、咽炎、扁桃体炎、口腔溃疡取得很好的疗效，效果优于普通的光动力治疗仪。
实施例4 一种无创可控的微型人体内腔光动力治疗系统(无线供电)
一种无创可控的微型人体内腔光动力治疗系统由LED光源、控制磁体、供电电路、胶囊型医用塑料模具外壳构成。其中，LED光源由两个贴片式多波长LED组成，尺寸为10mm，波长为390nm、420nm、450nm、530nm；控制磁体是四块方型磁体，可通过外加磁场驱动该磁体，进而控制整个系统的运动；供电电路由LC谐振匹配接收线圈、整流滤波电路、稳压模块和电路板组成，使用时通过外置的电流发生电路和LC谐振匹配发射线圈作为电力发射单元，LC谐振匹配接收线圈作为电力感应单元，感受空间内磁场的变化，产生相应变化的交变电流，交变电流通过整流滤波电路转化为直流电压，稳压模块维持电压恒定，产生电能给LED光源供电，使其稳定发光，LC谐振匹配接收线圈为椭圆形，线圈外径10mm，内径5mm，厚度3mm，线径0.2mm，电路板起到连接LED光源与供电电路上的其余工作单元的作用；胶囊型医用模具外壳是带有真空夹层的胶囊型外壳，采用聚甲基丙烯酸甲脂制作，不仅可以起到防水隔热的作用，而且具有塑形透光的作用。
上述无创可控的微型人体内腔光动力治疗系统用于治疗直肠癌、结肠癌、直肠炎、结肠炎取得很好的疗效，效果优于普通的光动力治疗仪。

Claims (2)

1.一种无创可控的微型人体内腔光动力治疗系统，其特征是主要由LED光源、控制磁体、供电电路、胶囊型医用模具外壳构成，所述的LED光源由两个贴片式LED组成，其尺寸仅有3-10mm，可以是单波长LED或多波长LED，发光波长在200-1000nm范围内；所述的控制磁体是一块或几块小型磁体，可通过外加磁场驱动该磁体，进而控制整个微型人体内腔光动力治疗系统的运动；所述的供电电路包括锂电池供电和无线供电两种模式，其中锂电池供电模式包括锂电池(纽扣型)和电路板；无线供电模式包括LC谐振匹配接收线圈、整流滤波电路、稳压模块和电路板，使用时通过外置的电流发生电路和LC谐振匹配发射线圈作为电力发射单元，LC谐振匹配接收线圈作为电力感应单元，感受空间内磁场的变化，产生相应变化的交变电流，交变电流通过整流滤波电路转化为直流电压，稳压模块维持电压恒定，产生电能给LED光源供电，使其稳定发光，所述的LC谐振匹配接收线圈为圆形或椭圆形，线圈外径6-10mm，内径3-5mm，厚度1-3mm，线径0.2mm，所述的电路板起到连接和固定LED光源与供电电路上的其余工作单元的作用；所述的胶囊型医用模具外壳是带有真空夹层的胶囊型外壳，采用柔性的高透光性防水材料制作，如：医用透明环氧树脂、医用透明硅胶、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲脂等，不仅可以起到防水隔热的作用，而且具有塑形透光的作用。
2.权利要求1所述的一种无创可控的微型人体内腔光动力治疗系统作为医疗器械的应用。
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