CN109364356A - 一种多通道模拟生物体循环的磁靶向治疗装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多通道模拟生物体循环的磁靶向治疗装置，包括蠕动泵、至少两个PBS缓冲装置、温度传感器、近红外激光器、磁性颗粒检测装置以及控制器，还包括至少两个通道，其中一个通道依次连接蠕动泵、一个透明管和PBS缓冲装置一连接并形成封闭循环管道；另一个通道依次连接蠕动泵、另一个透明管和PBS缓冲装置二连接并形成封闭循环管道；所述温度传感器和近红外激光器设置在透明管处，所述控制器分别与蠕动泵、PBS缓冲装置、温度传感器以及近红外激光器连接，以控制相应部件的工作。通过多个通道，实现一次完成多个模拟实验，效率高，通过磁性颗粒检测装置的间断工作可确保全部靶向药物到达预定位置，保证模拟治疗精确度，采用光热治疗双效作用。
Description
技术领域
本发明涉及机械领域，具体涉及一种多通道模拟生物体循环的磁靶向治疗装置及其控制方法。
背景技术
据近年来，各种类型的疾病不断出现，尤其是肿瘤和癌症类型多样，难以治疗，严重影响人体健康，而现有技术治疗肿瘤和癌症的方法大多为化学药物疗法、放射疗法以及外科手术疗法等，然而上述方法均存在定位不准确，损伤大，尤其是外科手术疗法可能会导致人体机能的缺失。化学药物疗法是一种较为常见的方法，其无需放射疗法和外科手术疗法的复杂性，相对价格较低，然而此种方法也存在定位不准确，会对人体其他部位产生损伤。为解决上述问题，近年来出现磁性靶向定位技术，很好地解决的上述定位的问题，已引起众多科研者的研究兴趣。然而，在生物体内进行磁靶向治疗研究受到很多限制，如需要考虑载药粒子的安全性，有效性等。另外，由于肿瘤和癌症类型多样，在生物体内进行磁靶向治疗研究的成本很高。因而，需要在临床试验前模拟生物体内磁靶向治疗的装置对开展磁靶向领域的研究。
目前，现有模拟装置较少，结构单一，可控性较低，且不够精确，由于模拟实验涉及多个参数，用时较长，不能够直观进行参数对比等。
发明内容
基于上述技术问题，本发明提供一种多通道模拟生物体循环的磁靶向治疗装置及其控制方法，可以一次性实现多个实验参数的变化，用时较短，且可直观对比，控制精确。本发明提供的技术方案是：一种多通道模拟生物体循环的磁靶向治疗装置，包括蠕动泵、至少两个PBS缓冲装置、温度传感器、近红外激光器、外磁体以及控制器，还包括至少两个透明管、至少两个通道，其中一个通道依次连接蠕动泵、一个透明管和PBS缓冲装置一连接并形成封闭循环管道；另一个通道依次连接蠕动泵、另一个透明管和PBS缓冲装置二连接并形成封闭循环管道；所述温度传感器和近红外激光器设置在所述一个透明管和另一个透明管处，所述控制器分别与蠕动泵、PBS缓冲装置、温度传感器以及近红外激光器连接，以控制相应部件的工作。
进一步地，还包括磁性颗粒检测装置，磁性颗粒检测装置设置在玻璃管三处，且与控制器连接，所述磁性颗粒检测装置包括线圈和磁场传感器，控制器控制磁性颗粒检测装置的间断工作。
进一步地，所述PBS缓冲装置包括PBS缓冲容器和加热平台，所述PBS缓冲装置环境可调，如可调节不同的PH和浓度。
进一步地，所述通管为硅胶管，且硅胶管穿过蠕动泵，所述透明管为玻璃管；所述蠕动泵转速可调。具体地，所述硅胶管为透明状便于观测液体性状如颜色等的变化，以及针对磁靶向模拟时材料的吸附效果的展示。口径的选择，使蠕动泵所带动的流速适中，更好模拟循环及靶向效果展示。
进一步地，所述透明管还为多个，可模拟多个位点，且通过管道连接，硅胶管接口嵌入透明管中。
进一步地，所述温度传感器输出端接在一个透明管和另一个透明管上,输出端直接实时显示温度。
一种如上述所述的一种多通道模拟生物体循环的磁靶向治疗装置的控制方法，包括以下步骤：(1)配制磁性颗粒靶向药物；(2)将所述靶向药物经药物注射口注射到通道内，关闭药物注射口；(3)所述控制器根据预设温度分别控制所述PBS缓冲装置一和PBS缓冲装置二，进行加热；(4)当加热到温度一时，所述控制器根据预设流速控制所述蠕动泵启动；(5)当所述PBS缓冲装置一和PBS缓冲装置二达到预设温度时，所述控制器控制两个外磁体，分别置于一个通道中一个透明管处和另一个通道的另一个透明管处，药物中的磁性颗粒由于外磁体的存在，会分别吸附在相应透明管壁上；其中所述预设温度大于所述温度一；(6)当吸附完毕后，所述控制器可以根据预设参数，启动温度传感器一和近红外激光器一，对所述一个通道的所述一个透明管处进行第一预设时间照射；启动温度传感器二和近红外激光器二进行第二预设时间照射，进而同时完成不同时间以及照射功率的模拟实验。
进一步地，还可包括磁性颗粒检测步骤，当吸附一定时间之后，所述控制器根据预设时间间隔，启动所述磁性颗粒检测装置，根据所述控制器中显示的磁性颗粒检测装置反馈值，判断通道内是否还有残留磁性颗粒，如是，则继续进行上述步骤(5)；如否，则进行步骤(6)。
与现有技术相比，本发明的有益效果是:
1.通过多通道设置，可实现一次实验，多个参数变化，如温度、时间、照射功率等，以提高模拟实验效率，更为直观进行参数之间的对比。
2.通过磁性颗粒检测装置的间断工作，可有效检测硅胶管内的磁性颗粒残留数量，以精确控制带磁性颗粒的靶向药物全部聚集在定位点，保证药物定位的精确性，提高模拟精度。
3.装置可同时实现模拟靶向定位和光热治疗，并能适应不同纳米药物载体以及不同状态下的模拟和观测。
附图说明
附图1为多通道模拟生物体循环的磁靶向治疗装置实施例一结构示意图。
附图2为多通道模拟生物体循环的磁靶向治疗装置实施例二结构示意图。
具体实施方式
为便于理解，现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。附图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例一：
如图1所述，多通道模拟生物体循环的磁靶向治疗装置包括蠕动泵、至少两个PBS缓冲装置、温度传感器、近红外激光器、外磁体以及控制器，还包括至少两个通道，如图1所述包括两个通道，即第一通道和第二通道，当然不限于两个通道，也可为多个通道，其中第一通道为：蠕动泵经硅胶管依次与玻璃管一、玻璃管二、PBS缓冲装置一，再经玻璃管三和硅胶管连接到蠕动泵，形成封闭循环管道。第二通道为：蠕动泵经硅胶管依次与玻璃管四、玻璃管五、PBS缓冲装置二，再经玻璃管三和硅胶管连接到蠕动泵，形成封闭循环管道。此外第一通道和第二通道共同连接一个药物注射入口，药物注射入口设置在蠕动泵与玻璃管一和玻璃管四之间，用于药物注射，硅胶管接口嵌入玻璃管中，达到良好密封效果。所述控制器分别与PBS缓冲装置、温度传感器、近红外激光器以及外磁体连接，以控制各部件的工作。
在玻璃管一处设有近红外激光器一和温度传感器一，以对玻璃管一处的定位点进行磁靶向光热治疗的模拟。在玻璃管四处设有近红外激光器二和温度传感器二，以对玻璃管四处的定位点进行磁靶向光热治疗的模拟。此外在玻璃管二、玻璃管三和玻璃管五处均可设置相应的近红外激光器和温度传感器，可模拟多个位点，当然还可包括多个玻璃管，进行多个定位点模拟。PBS缓冲装置一包括PBS缓冲容器一和加热平台一，其中PBS缓冲容器一中储存PBS缓冲液一；PBS缓冲装置二包括PBS缓冲容器二和加热平台二，其中PBS缓冲容器二中储存PBS缓冲液二；第一通道和第二通道共同连接玻璃管三，玻璃管三再经硅胶管连接至蠕动泵。本实施例中的装置，通过设置两个通道，实现不同照射功率和反应时间，进行直观的对比。
为提高模拟实验精确度，在玻璃管三处设有磁性颗粒检测装置，磁性颗粒检测装置包括线圈和磁场传感器，当控制器控制磁性颗粒检测装置间隔工作时，如果在硅胶管内有带有磁性颗粒的靶向药物时，磁场传感器会探测出磁场变化，进而与控制器内预设磁场变化范围进行比较，进而确定靶向药物并未完全定位至药物模拟定位点，需要继续进行外磁铁置于定位点进行定位，当检测到的磁场变化数值达到预设范围内时，控制器会提示，靶向药物已完全定位至药物模拟定位点。通过磁性颗粒检测装置的的间断工作，可有效检测硅胶管内的磁性颗粒残留数量，以精确控制带磁性颗粒的靶向药物全部聚集在定位点，保证药物定位的精确性，提高模拟精度，减少药物对其他部位的影响。此外由于磁性颗粒检测装置设置在玻璃管三处，前期还可通过肉眼观察玻璃管三处是否有黑色磁性颗粒的聚集，来判断硅胶管内是否有磁性颗粒残留，当肉眼观察不到时或设定一定时间后，再启动磁场传感器，进行精确探测，节省时间以及减少设备应用，提高其应用寿命。
上述装置的具体工作过程为：(1)配制磁性颗粒靶向药物；磁性颗粒旋转尺寸为200nm左右的Fe3O4@Au纳米材料或300nm左右的Fe3O4@PPy@Au纳米材料；(2)将所述靶向药物经药物注射口注射到通道内，关闭药物注射口；(3)所述控制器根据预设温度分别控制所述PBS缓冲装置一和PBS缓冲装置二，进行加热；(4)当加热到温度一时，所述控制器根据预设流速控制所述蠕动泵启动；(5)当所述PBS缓冲装置一和PBS缓冲装置二达到预设温度时，所述控制器控制两个外磁体，分别置于第一通道中玻璃管一处和第二通道中的玻璃管四处，药物中的磁性颗粒由于外磁体的存在，会分别吸附在相应玻璃管壁上；其中所述预设温度大于所述温度一；当吸附一定时间之后，控制器控制磁性颗粒检测装置间隔工作，所述控制器根据预设时间间隔，启动所述磁性颗粒检测装置，根据所述控制器中显示的磁性颗粒检测装置反馈值，判断通道内是否还有残留磁性颗粒，如是，则继续进行上述步骤(5)；如否，则进行步骤(6)；(6)当吸附完毕后，所述控制器可以根据预设参数，启动温度传感器一和近红外激光器一，对所述第一通道的玻璃管一处进行第一预设时间照射；启动温度传感器二和近红外激光器二对第二通道的玻璃管四进行第二预设时间照射，其中在一些实施例中近红外激光器一与近红外激光器二功率不同，在一些实施例中照射时间不同，进而同时完成不同时间以及照射功率的模拟实验，直观地进行实验对比，同时完成多个参数的试验，节省时间，部件较少，且药物定位精确。通过多通道设置，可实现一次实验，多个参数变化，如温度、时间、照射功率等，以提高模拟实验效率，更为直观进行参数之间的对比。通过磁性颗粒检测装置的间断工作，可有效检测硅胶管内的磁性颗粒残留数量，以精确控制带磁性颗粒的靶向药物全部聚集在定位点，保证药物定位的精确性，提高模拟精度。装置可同时实现模拟靶向定位和光热治疗，并能适应不同纳米药物载体以及不同状态下的模拟和观测。且因为在体外模拟装置中实现了磁靶向光热治疗的模拟效果，因而该纳米材料可以作为磁靶向药物载体材料进一步的应用于生物医学的研究。
实施例二：
如图2所示，本实施例中的装置与实施例一不同之处主要为：通道连接方式不同。具体为多通道模拟生物体循环的磁靶向治疗装置包括蠕动泵、至少两个PBS缓冲装置、温度传感器、近红外激光器、外磁体以及控制器，至少两个通道，如图2所述包括两个通道，即第一通道和第二通道，当然不限于两个通道，也可为多个通道，其中第一通道为：蠕动泵经硅胶管依次与玻璃管一、玻璃管二、PBS缓冲装置一，再经玻璃管三和硅胶管连接到蠕动泵，形成封闭循环管道。第二通道为：蠕动泵经硅胶管依次与玻璃管四、玻璃管五、PBS缓冲装置二，再经第二硅胶管连接到蠕动泵，形成封闭循环管道。其中蠕动泵内设有多个通道，第一硅胶管和第二硅胶管分别插入蠕动泵内的相应通道内，不连接。此外第一通道和第二通道分别连接相应药物注射入口，进行相应药物注射，药物注射入口设置在蠕动泵与玻璃管一和玻璃管四之间，用于药物注射，硅胶管接口嵌入玻璃管中，达到良好密封效果。所述控制器分别与PBS缓冲装置、温度传感器、近红外激光器以及外磁体连接，以控制各部件的工作。
在玻璃管一处设有近红外激光器一和温度传感器一，以对玻璃管一处的定位点进行磁靶向光热治疗的模拟。在玻璃管四处设有近红外激光器二和温度传感器二，以对玻璃管四处的定位点进行磁靶向光热治疗的模拟。此外在玻璃管二、玻璃管三和玻璃管五处均可设置相应的近红外激光器和温度传感器，可模拟多个位点，当然还可包括多个玻璃管，进行多个定位点模拟。PBS缓冲装置一包括PBS缓冲容器一和加热平台一，其中PBS缓冲容器一中储存PBS缓冲液一；PBS缓冲装置二包括PBS缓冲容器二和加热平台二，其中PBS缓冲容器二中储存PBS缓冲液二。由于本实施例中的装置，通过设置两个通道，且两个通道并不相互影响，通过一个控制器，可以控制蠕动泵的转动，在药物注射入口处，分别向第一通道和第二通道内注射相同或不同种类的药物。且近红外激光器一和近红外激光器二功率可以相同或不同，且PBS缓冲容器一和PBS缓冲容器二的温度也可控制为相同或不同，以实现实现不同照射功率、反应时间以及温度等参数，进行直观的对比，节省时间。
为提高模拟实验精确度，在玻璃管二、玻璃管五处可分别设有磁性颗粒检测装置，磁性颗粒检测装置包括线圈和磁场传感器，当控制器控制磁性颗粒检测装置间隔工作时，如果在硅胶管内有带有磁性颗粒的靶向药物时，磁场传感器会探测出磁场变化，进而与控制器内预设磁场变化范围进行比较，进而确定靶向药物并未完全定位至药物模拟定位点，需要继续进行外磁铁置于定位点进行定位，当检测到的磁场变化数值达到预设范围内时，控制器会提示，靶向药物已完全定位至药物模拟定位点。通过磁性颗粒检测装置的的间断工作，可有效检测硅胶管内的磁性颗粒残留数量，以精确控制带磁性颗粒的靶向药物全部聚集在定位点，保证药物定位的精确性，提高模拟精度，减少药物对其他部位的影响。此外由于磁性颗粒检测装置设置在玻璃管三处，前期还可通过肉眼观察玻璃管三处是否有黑色磁性颗粒的聚集，来判断硅胶管内是否有磁性颗粒残留，当肉眼观察不到时或设定一定时间后，再启动磁场传感器，进行精确探测，节省时间以及减少设备应用，提高其应用寿命。
上述装置的具体工作过程为：(1)配制磁性颗粒靶向药物；磁性颗粒旋转尺寸为200nm左右的Fe3O4@Au纳米材料或300nm左右的Fe3O4@PPy@Au纳米材料；(2)将所述靶向药物经药物注射口分别注射到第一通道和第二通道内，关闭药物注射口；(3)所述控制器根据预设温度分别控制所述PBS缓冲装置一和PBS缓冲装置二，进行加热；(4)当加热到一定温度时，所述控制器根据预设流速控制所述蠕动泵启动；(5)当所述PBS缓冲装置一和PBS缓冲装置二达到相应预设温度时，所述控制器控制两个外磁体，分别置于第一通道中玻璃管一处和第二通道中的玻璃管四处，药物中的磁性颗粒由于外磁体的存在，会分别吸附在相应玻璃管壁上；当吸附一定时间之后，控制器控制磁性颗粒检测装置间隔工作，所述控制器根据预设时间间隔，启动所述磁性颗粒检测装置，根据所述控制器中显示的磁性颗粒检测装置反馈值，判断通道内是否还有残留磁性颗粒，如是，则继续进行上述步骤(5)；如否，则进行步骤(6)；(6)当吸附完毕后，所述控制器可以根据预设参数，启动温度传感器一和近红外激光器一，对所述第一通道的玻璃管一处进行第一预设时间照射；启动温度传感器二和近红外激光器二对第二通道的玻璃管四进行第二预设时间照射，其中在一些实施例中近红外激光器一与近红外激光器二功率不同，在一些实施例中照射时间不同，在一些实施例中PBS缓冲装置温度不同，PH值不同，进而同时完成不同时间、照射功率以及不同温度的模拟实验，直观地进行实验对比，同时完成多个参数的试验，节省时间，且药物定位精确。且因为在体外模拟装置中实现了磁靶向光热治疗的模拟效果，因而该纳米材料可以作为磁靶向药物载体材料进一步的应用于生物医学的研究。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种多通道模拟生物体循环的磁靶向治疗装置，包括蠕动泵、至少两个PBS缓冲装置、温度传感器、近红外激光器、外磁体以及控制器，其特征在于：还包括至少两个通道，其中一个通道依次通过通管连接蠕动泵、一个透明管和PBS缓冲装置一连接并形成封闭循环管道；另一个通道依次通过通管连接蠕动泵、另一个透明管和PBS缓冲装置二连接并形成封闭循环管道；所述温度传感器和近红外激光器设置在所述一个透明管和另一个透明管处，所述控制器分别与蠕动泵、PBS缓冲装置、温度传感器以及近红外激光器连接，以控制相应部件的工作。
2.如权利要求书1所述的一种多通道模拟生物体循环的磁靶向治疗装置，其特征在于，还包括磁性颗粒检测装置，控制器控制磁性颗粒检测装置的间断工作。
3.如权利要求书1所述的一种多通道模拟生物体循环的磁靶向治疗装置，其特征在于，所述PBS缓冲装置包括PBS缓冲容器和加热平台。
4.如权利要求书2所述的一种多通道模拟生物体循环的磁靶向治疗装置，其特征在于，所述磁性颗粒检测装置包括线圈和磁场传感器。
5.如权利要求书1所述的一种多通道模拟生物体循环的磁靶向治疗装置，其特征在于，所述通管为硅胶管，且硅胶管穿过蠕动泵，所述透明管为玻璃管；所述蠕动泵转速可调。
6.如权利要求书1所述的一种多通道模拟生物体循环的磁靶向治疗装置，其特征在于，所述透明管为多个，可模拟多个位点，且通过管道连接。
7.如权利要求书1所述的一种多通道模拟生物体循环的磁靶向治疗装置，其特征在于，所述PBS缓冲装置环境可调，可调节不同的PH值。
8.如权利要求书1所述的一种多通道模拟生物体循环的磁靶向治疗装置，其特征在于，所述温度传感器输出端分别接在一个透明管和另一个透明管上,输出端直接实时显示温度。
9.一种如权利要求1-9任一项所述的一种多通道模拟生物体循环的磁靶向治疗装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)配制磁性颗粒靶向药物；(2)将所述靶向药物经药物注射口注射到通道内，关闭药物注射口；(3)所述控制器根据预设温度分别控制所述PBS缓冲装置一和PBS缓冲装置二，进行加热；(4)当加热到温度一时，所述控制器根据预设流速控制所述蠕动泵启动；(5)当所述PBS缓冲装置一和PBS缓冲装置二达到预设温度时，所述控制器控制两个外磁体，分别置于一个通道中一个透明管处和另一个通道的另一个透明管处，药物中的磁性颗粒由于外磁体的存在，会分别吸附在相应透明管壁上；其中所述预设温度大于所述温度一；(6)当吸附完毕后，所述控制器可以根据预设参数，启动温度传感器一和近红外激光器一，对所述一个通道的所述一个透明管处进行第一预设时间照射；启动温度传感器二和近红外激光器二进行第二预设时间照射，进而同时完成不同时间以及照射功率的模拟实验。
10.如权利要求书9所述的控制方法，其特征在于：还可包括磁性颗粒检测步骤，当吸附一定时间之后，所述控制器根据预设时间间隔，启动所述磁性颗粒检测装置，根据所述控制器中显示的磁性颗粒检测装置反馈值，判断通道内是否还有残留磁性颗粒，如是，则继续进行上述步骤(5)；如否，则进行步骤(6)。
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| CN201811350872.5A Pending CN109364356A (zh) | 2018-11-14 | 2018-11-14 | 一种多通道模拟生物体循环的磁靶向治疗装置及其控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109364356A (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2776411Y (zh) * | 2005-03-18 | 2006-05-03 | 缪文良 | 循环血液免疫靶向治疗装置 |
| CN101967967A (zh) * | 2010-09-27 | 2011-02-09 | 中国石油大学(华东) | 一种人工谐振波强化驱油动态模拟实验装置及实验方法 |
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-
2018
- 2018-11-14 CN CN201811350872.5A patent/CN109364356A/zh active Pending
Patent Citations (8)
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 盘登科、张慧、牟元华: "药物磁靶向定位释放模拟装置的设计与应用" * |
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