CN106880881A - 一种体外血液光动力学治疗装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种体外血液光动力学治疗装置，属于医疗器械技术领域。本发明提供的体外血液光动力学治疗装置，包括血液进管、抗凝剂泵、血泵、激光治疗模块、血液灌流器和血液出管；还包括设置在所述血液出管中的温度调节器、设置在所述激光治疗模块的导入管出口端的第一压力调节器、设置在所述激光治疗模块的导出管入口端的第二压力调节器、设置在所述血液灌流器的出口端的第三压力调节器以及设置在所述血液出管中的空气检测器和静脉血路管夹。本发明提供的装置发光效率高、功耗极低，能够实现对血液的光治疗，还能够有效去除治疗产生的细胞裂解物及单线态氧，对血液瘤的治疗有很好的促进作用。

Description

一种体外血液光动力学治疗装置
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，尤其涉及一种体外血液光动力学治疗装置。
背景技术
光敏剂多具有卟啉环结构，在一定波长激光的激发下，可以释放能量，释放的能量可使周围的氧气氧化，生成活性很强的单线态氧，这些活性很强的单线态氧可以氧化生物大分子，造成不可逆的损伤，产生很强的细胞毒作用。目前主要的光敏剂多为含有卟啉结构的化合物，第二代光敏剂如5-氨基酮戊酸、血卟啉单甲醚、锌酞箐等；第三代光敏剂是将光敏剂和能靶向肿瘤细胞表面的抗体或配体结合起来，具有主动靶向功能的特点。
光动力学治疗是基于光敏剂可被机体内肿瘤细胞选择性的摄取，对体内含有光敏剂的部位用特定波长的激光照射，激活其中的光敏剂，通过光化学反应对摄取的肿瘤细胞产生强的杀伤效果。光敏剂经静脉注射后，在24～48h内会被体内充分吸收和代谢，并潴留在肿瘤细胞内。
对于直接生长在表皮的肿瘤或皮肤性病，借助于表面辐射的激光即可产生治疗效果；对于消化系统系部位的肿瘤，借助于微型光纤等微创技术同样可以产生疗效。因此，传统的光动力学治疗技术通常治疗皮肤性疾病，以及生长在皮肤和消化系统系表面部位的肿瘤，对于血液瘤的治疗则很少涉及。
发明内容
本发明的目的在于提供一种体外血液光动力学治疗装置。本发明提供的装置发光效率高、功耗极低，能够实现对血液的光治疗，还能够有效去除治疗产生的细胞裂解物及单线态氧，对血液瘤的治疗有很好的促进作用。
本发明提供了包括血液进管、抗凝剂泵、血泵、激光治疗模块、血液灌流器和血液出管；还包括设置在所述血液出管中的温度调节器、设置在所述激光治疗模块的导入管出口端的第一压力调节器、设置在所述激光治疗模块的导出管入口端的第二压力调节器、设置在所述血液灌流器的出口端的第三压力调节器以及设置在所述血液出管中的空气检测器和静脉血路管夹；所述激光治疗模块包括照射腔、激光激发装置和散热装置，所述照射腔中的透明区域正对激光激发装置中的光源出口部位，所述散热装置设置在所述激光激发装置一侧；所述激光激发装置发射出的光波长为660～670nm，光照强度为4～8J/cm2；
所述血液进管中设置有抗凝剂泵，血液进管的出口端与血泵的入口端连通，血泵的出口端与激光治疗模块的导入管入口端连通，激光治疗模块导入管出口端与所述照射腔入口端连通；所述照射腔出口端与激光治疗模块导出管入口端连通，激光治疗模块导出管出口端与血液灌流器的入口端连通，血液灌流器的出口端与血液出管的入口端连通；
所述血液进管的入口端和血液出管的出口端分别设置有穿刺，用于与体内血管连接。
优选的是，所述抗凝剂泵内设有流量记录器。
优选的是，所述激光激发装置为垂直照射腔面发射的半导体激光器，所述半导体激光器包括光源出口端、有源层、谐振腔和热枕层；所述有源层由量子阱组成；所述谐振腔由p-DBR和n-DBR组成，所述p-DBR的反射面正对照射腔的透明区域。
优选的是，所述照射腔为扁平状结构，照射腔的透明区域的材质为玻璃纤维掺杂聚苯乙烯，所述照射腔的非透明区域的材质为聚丙烯酸酯。
优选的是，所述血液灌流器的内部材质为偶联有超氧化物歧化酶的大孔吸附型树脂。
优选的是，所述温度调节器控制血管出口血液温度为36.5～37.5℃。
优选的是，所述压力调节器将激光治疗模块的血液流速控制在10～30mL/min；所述血液灌流器出口端的第三压力调节器内部设有静脉壶，所述静脉壶底部路网截留血液中的颗粒物质；所述网的孔径为40μm。
本发明提供了一种体外血液光动力学治疗装置。本发明采用体外血循环技术，将血液抽出后，在体外经波长为660～670nm，光照强度为4～8J/cm2，的光化学治疗后，再通过血液灌流器去除治疗产生的细胞裂解物及单线态氧，经过治疗后的血液输回到体内，能够实现对血液瘤血液的高效治疗。
附图说明
图1为本发明说明书提供的体外血液光动力学治疗装置结构示意图；
图2为本发明说明书提供的激光治疗模块的立体示意图；
图3为本发明说明书提供的激光激发装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了包括血液进管、抗凝剂泵、血泵、激光治疗模块、血液灌流器和血液出管；还包括设置在所述血液出管中的温度调节器、设置在所述激光治疗模块的导入管出口端的第一压力调节器、设置在所述激光治疗模块的导出管入口端的第二压力调节器、设置在所述血液灌流器的出口端的第三压力调节器以及设置在所述血液出管中的空气检测器和静脉血路管夹；所述激光治疗模块包括照射腔、激光激发装置和散热装置，所述照射腔中的透明区域正对激光激发装置中的光源出口部位，所述散热装置设置在所述激光激发装置一侧；所述激光激发装置发射出的光波长为660～670nm，光照强度为4～8J/cm2；
所述血液进管中设置有抗凝剂泵，血液进管的出口端与血泵的入口端连通，血泵的出口端与激光治疗模块的导入管入口端连通，激光治疗模块导入管出口端与所述照射腔入口端连通；所述照射腔出口端与激光治疗模块导出管入口端连通，激光治疗模块导出管出口端与血液灌流器的入口端连通，血液灌流器的出口端与血液出管的入口端连通；
所述血液进管的入口端和血液出管的出口端分别设置有穿刺，用于与体内血管连接。
在本发明中，所述体外血液光动力学治疗装置是利用体外循环通路的方式进行体外血液的光动力学治疗。
图1为本发明提供的体外血液光动力学治疗装置结构示意图，其中：1为抗凝剂泵，2为血泵，3为激光治疗模块导入管，4为激光治疗模块导出管，5为照射腔，6为激光激发装置，7为散热装置，8为透明区域，9为血液灌流器，10为血液进管，11为血液出管，12为第一压力调节器，13为第二压力调节器，14为第三压力调节器，15为温度调节器，16为空气检测器，17为静脉血路管夹。
图2为激光治疗模块的立体示意图。其中，3为激光治疗模块导入管，4为激光治疗模块导出管，5为照射腔，6为激光激发装置，7为散热装置，8为透明区域。激光治疗模块导入管和导出管分别连接在照射腔的两端，激光激发装置一端的光源出口端(图中实线圆形区域)紧贴着照射腔的透明区域，发出的激光束形成相应的圆形照射区(图中虚线圆形区域)，流经照射腔的血液将会被照射，散热装置设置在所述激光激发装置一侧。
图3为激光激发装置的结构示意图，其中，18为光源出口端，21为有源层，19为p-DBR，20为n-DBR，19和20共同组成谐振腔，22为热枕层。
在本发明中，所述抗凝剂泵内设有流量记录器，用于测量血液进管处流过的液体流量，当血流总量为人体血液总量时，停止从血液进管处的进血。在本发明中，所述抗凝剂泵液用于调控在血液中抗凝剂的添加。
在本发明中，所述血泵的工作原理为滚压式，泵管的内径为8mm，血流量范围是8～400mL/min，优选的，血流量控制在10～20mL/min。在治疗过程中，整个循环管路的血流量都由血泵调节。
在本发明中，所述激光治疗模块导入管和激光治疗模块导出管由聚丙烯酸酯材料制成，所述聚丙烯酸酯为医用级别。本发明所述激光治疗模块导入管和激光治疗模块导出管与照射腔平滑连接。
在本发明中，所述照射腔为扁平状结构，照射腔的基本材质是聚二甲基硅氧烷，具有良好的光学透明性能，其中非透明区域外表面用锡纸覆盖，剩下未被覆盖的区域为透明区域，透明区域正对着激光激发装置光源出口端，大小和激光激发装置光源出口端的照射面积一致。
在本发明中，所述激光激发装置为垂直照射腔面发射的半导体激光器，由有源层、谐振腔、热枕层组成；所述有源层由量子阱组成，是激光的产生区域；所述谐振腔由p-DBR和n-DBR组成，使得在有源层内产生的激光，在谐振腔内反射和扩大得到一个圆形激光束，所述p-DBR的反射面正对照射腔的透明区域。在本发明中，所述激光激发装置输出的激光波长稳定，发射出的光波长为660～670nm，优选为663nm，激光质量高，能耗损失小，激光激发装置光照强度为4～8J/cm2，优选为6J/cm2。
在本发明中，所述散热装置用于激光激发装置的散热，散热装置设置在所述激光激发装置一侧，具体设置在激光激发装置的热枕层一侧，与激光激发装置在空间上紧密相连，散热装置采用类似风扇的形式，风扇叶片正对着激光激发装置的热枕部，通过风扇叶片的旋转，及时吸走激光激发装置产生的热量，用来维持激光激发装置的正常运行。
在本发明中，所述血液灌流器外观呈圆柱形，两端分别是进口和出口，外部材质为陶瓷，内部的材质优选以苯乙烯-二乙烯苯树脂作为基质材料，采用戊二醛交联法在其表面偶联超氧化物歧化酶。使用时，将进口端朝下，出口端朝上，垂直放置。
在本发明中，所述血液进管和血液出管由超低密度聚乙烯制成。血液进管长优选为50cm，血液出管长优选为60cm，内径优选为1.02mm。
在本发明中，所述温度调节器设置在所述血液出管内，用于控制血管出口血液温度为36.5～37.5℃。
在本发明中，所述压力调节器是通过压力控制血液的流速，本发明将激光治疗模块的血液流速控制在10～30mL/min，以保证血液在照射腔透明区域的照射强度和1～5min的照射时间，达到治疗效果，并避免对血液中正常细胞和成分的损害；
所述血液灌流器出口端的第三压力调节器内部设有静脉壶，静脉壶底部路网截留血液中的颗粒物质；所述网的孔径为40μm。
在本发明中，所述血液出管内设置有空气监测器和静脉血路管夹，所述空气检测器利用超声波探测的原理，当气泡通过血液管路时，该部位的空气监测器会报警。
在本发明中，所述静脉血路管夹通常处于开放状态，血液在管路中正常流动，当接到空气监测器的报警时，静脉管路夹会转变为关闭状态，将所在部位的血液管路夹死，同时，停止血泵转动。此时，调节第三压力调节器，降低局部管路压力，使气泡回流入静脉壶顶端。再打开静脉管路夹，使除去气泡后的血液继续在管路中流动。
本发明在使用装置前，在血液瘤患者中静脉注射光敏剂，经过12～24h的吸收和代谢后，光敏剂会选择性地被血液瘤细胞所摄取。在本发明中，所述光敏剂优选为血卟啉，所述光敏剂的注射剂量优选为5mL/kg。
所述装置在使用时，将血液进管入口端的穿刺刺入患者动脉，动脉血液流入血液进管后，调节抗凝剂泵在血液中注入抗凝剂。在本发明中，所述抗凝剂泵提供的抗凝剂量为血液量的九分之一。
加入抗凝剂后，血液经血泵由激光治疗模块导入管流入照射腔，经激光照射后，再由激光治疗模块导出管流出，照射腔两端分别有压力调节器，通过调节照射腔两端的压力，使血液流经照射腔流速减慢，延长血液在透明区域的激光照射时间。在本发明中，所述血液在照射腔中的流速优选为10～30mL/min，更优选为10～20mL/min；所述血液在透明区域的激光照射时间优选为1～5min，更优选为2min。
由激光治疗模块导出管流出的血液再经过血液灌流器，去除治疗过程中产生的代谢产物和细胞裂解物(如核酸、氨基酸等)以及单线态氧；血液灌流器净化后流出的血液经空气检测器检测血液中是否存在气泡，如果存在气泡，则启用静脉血路管夹夹住管路，阻止气泡回流入体内，同时，血液出管上游设有温度调节器，通过监控将整个血液出管中的温度维持在37℃±0.5℃。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种体外血液光动力学治疗装置，其特征在于，包括血液进管、抗凝剂泵、血泵、激光治疗模块、血液灌流器和血液出管；还包括设置在所述血液出管中的温度调节器、设置在所述激光治疗模块的导入管出口端的第一压力调节器、设置在所述激光治疗模块的导出管入口端的第二压力调节器、设置在所述血液灌流器的出口端的第三压力调节器以及设置在所述血液出管中的空气检测器和静脉血路管夹；所述激光治疗模块包括照射腔、激光激发装置和散热装置，所述照射腔中的透明区域正对激光激发装置中的光源出口部位，所述散热装置设置在所述激光激发装置一侧；所述激光激发装置发射出的光波长为660～670nm，光照强度为4～8J/cm2；
所述血液进管中设置有抗凝剂泵，血液进管的出口端与血泵的入口端连通，血泵的出口端与激光治疗模块的导入管入口端连通，激光治疗模块导入管出口端与所述照射腔入口端连通；所述照射腔出口端与激光治疗模块导出管入口端连通，激光治疗模块导出管出口端与血液灌流器的入口端连通，血液灌流器的出口端与血液出管的入口端连通；
所述血液进管的入口端和血液出管的出口端分别设置有穿刺，用于与体内血管连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述抗凝剂泵内设有流量记录器。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光激发装置为垂直照射腔面发射的半导体激光器，所述半导体激光器包括光源出口端、有源层、谐振腔和热枕层；所述有源层由量子阱组成；所述谐振腔由p-DBR和n-DBR组成，所述p-DBR的反射面正对照射腔的透明区域。
4.根据权利要求1或3所述的装置，其特征在于，所述照射腔为扁平状结构，照射腔的透明区域的材质为玻璃纤维掺杂聚苯乙烯，所述照射腔的非透明区域的材质为聚丙烯酸酯。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述血液灌流器的内部材质为偶联有超氧化物歧化酶的大孔吸附型树脂。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述温度调节器控制血管出口血液温度为36.5～37.5℃。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压力调节器将激光治疗模块的血液流速控制在10～30mL/min；所述血液灌流器出口端的第三压力调节器内部设有静脉壶，所述静脉壶底部路网截留血液中的颗粒物质；所述网的孔径为40μm。
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