CZ302829B6 - Light source of uniform energy density to induce photodynamic phenomena in vitro cells - Google Patents
Light source of uniform energy density to induce photodynamic phenomena in vitro cells Download PDFInfo
- Publication number
- CZ302829B6 CZ302829B6 CZ20060813A CZ2006813A CZ302829B6 CZ 302829 B6 CZ302829 B6 CZ 302829B6 CZ 20060813 A CZ20060813 A CZ 20060813A CZ 2006813 A CZ2006813 A CZ 2006813A CZ 302829 B6 CZ302829 B6 CZ 302829B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- leds
- light source
- array
- energy density
- light
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Oblast technikyTechnical field
Vynález se týká uspořádání zdroje světla o rovnoměrné hustotě energie k navození fotodynamického jevu v buňkách in vitro sestávající z pole sousedících povrchově emitujících LED diod uspořádaných v hexagonálním tvaru, kde trojice sousedních LED diod tvoří rovnostranný trojúhelník.The invention relates to an arrangement of a light energy source of uniform energy density to induce a photodynamic phenomenon in an in vitro cell comprising an array of adjacent surface emitting LEDs arranged in a hexagonal shape, wherein the three adjacent LEDs form an equilateral triangle.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Fotodynamická terapie (PDT) je vedle chemoterapie, radioterapie a imunoterapie další možností léčby nádorového onemocnění. Jedna se o fotochemoterapii, která představuje kombinované použití fotodynamicky aktivní látky (senzitizéru) a světla za přítomnosti kyslíku. Princip léčby nádorů je založen na celkovém nebo zevním podání fotodynamicky aktivní látky s následným ozářením UVA nebo viditelným zářením (světlem). Fotosenzitízující látka se po určité době selektivně akumuluje v nádoru a pak je provedeno ozáření světlem o vhodné vlnové délce shodné s absorpčním maximem senzitizéru.Photodynamic therapy (PDT) is another possibility of cancer treatment besides chemotherapy, radiotherapy and immunotherapy. It is a photochemotherapy which represents the combined use of a photodynamically active substance (sensitizer) and light in the presence of oxygen. The principle of tumor treatment is based on the total or external administration of a photodynamically active substance followed by irradiation with UVA or visible radiation (light). The photosensitizing agent accumulates selectively in the tumor over a period of time, and then irradiating with light at a suitable wavelength equal to the absorption maximum of the sensitizer.
Již známé světelné zdroje, které využívají jako zdroje světla povrchově emitující LED diody, mají pole z těchto LED diod uspořádány dvojím způsobem. Prvním případem je prostá matice, kdy čtyři sousední diody tvoří čtverec. Druhým případem je zapojení do matice, kde jsou jednotlivé řady-linie diod vůči sobě posunuty a 4 sousední diody tak tvoří lichoběžník, kdy jsou od každé libovolné diody stejně vzdáleny pouze 4 další diody. U takovéhoto zapojení není dostatečně homogenní ozáření plochy z důvodu malé návaznosti/pokryvnosti jednotlivých vyzařovacích kuželů LED diod. Je též známé hexagonální uspořádání pole LED diod. Takový zdroj záření je popsán v CZ přihlášce vynálezu PV 2004-22 (W02002/098508). Jedná se o lampu pro PDT, která má kryt, jenž obsahuje světelný zdroj vytvořený ze dvou polí LED diod. LED diody jsou uspořádány v hexagonálním vzoru a září na vlnové délce 630 až 640 nm. Pod LED diodami je svazek Čoček, obsahující čočku pro každou diodu. Pod tím je rozptylovač. Nevýhodou je, že tento zdroj pro jeho optimální funkčnost vyžaduje předpojenou soustavu čoček pro kol i mači paprsku z LED a difuzéru, který kolimované paprsky opět rozptyluje.The already known light sources, which use surface-emitting LEDs as light sources, have the array of these LEDs arranged in two ways. The first case is a simple matrix where four adjacent diodes form a square. The second case is a matrix connection, where the individual rows of diodes are displaced relative to each other and the 4 adjacent diodes thus form a trapezoid where only 4 other diodes are equidistant from each diode. With such a connection, the surface irradiation is not sufficiently homogeneous because of the low traceability / coverage of the individual LED radiation cones. The hexagonal arrangement of the LED array is also known. Such a radiation source is described in CZ patent application PV 2004-22 (WO2002 / 098508). It is a PDT lamp that has a cover that includes a light source made of two LED arrays. The LEDs are arranged in a hexagonal pattern and shine at a wavelength of 630 to 640 nm. Beneath the LEDs is a lens pack containing a lens for each diode. Underneath that is a diffuser. The disadvantage is that, for optimal functionality, this source requires a pre-assembled array of lenses for both the LED wheel and the diffuser that scatters the collimated rays again.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Úkolem vynálezu je poskytnout zdroj světla o rovnoměrné hustotě energie k navození fotodynamického jevu v buňkách in vitro pro využití v in vitro terapii nádorů a in vivo léčbě akné.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the invention to provide a light source of uniform energy density to induce a photodynamic phenomenon in cells in vitro for use in in vitro tumor therapy and in vivo treatment of acne.
Výše uvedeného úkolu je dosaženo zdrojem světla o rovnoměrné hustotě energie k navození fotodynamického jevu v buňkách in vitro sestávající z pole sousedících povrchově emitujících LED diod (4) uspořádaných v hexagonálním tvaru, kde trojice sousedních LED diod tvoří rovnostranný trojúhelník, jehož podstata spočívá v tom, že má LED diody (4) upevněny na podložce (6), proti níž leží úložiště (13) uspořádané na distančních prvcích (11), přičemž od libovolně vybrané LED diody (4) ležící mimo okraj pole (7) je vždy šest sousedních LED diod (4) uspořádáno v konstantní vzdálenosti L.The above object is achieved by a light source of uniform energy density to induce a photodynamic phenomenon in in vitro cells consisting of an array of adjacent surface-emitting LEDs (4) arranged in hexagonal shape, where the three adjacent LEDs form an equilateral triangle. The LEDs (4) are mounted on a support (6) against which the storage (13) is disposed on the spacers (11), with six adjacent LEDs from any selected LED (4) lying outside the array edge (7). of diodes (4) arranged at a constant distance L.
Pro navození fotodynamického jevu v buňkách v kombinaci s porphyrinem ZnTPPS.» se jeví jako výhodným osazení pole LED diodami emitující záření na vlnové délce 417 nm nebo v kombinaci s ftalocyaninem CIAIPcS2 jsou vhodné diody emitující na vlnové délce 660 nm.To induce photodynamic effect in cells in combination with porphyrin ZnTPPS. »Seems advantageous mounting LED array emitting radiation at a wavelength of 417 nm or in combination with the phthalocyanine CIAIPcS 2 emitting diodes are suitable for a wavelength of 660 nm.
- 1 CZ 302829 Β6- 1 GB 302829 Β6
Hlavní výhodou zdroje světla o rovnoměrné hustotě energie k navození fotodynamického jevu v buňkách je jeho vysoká účinnost, která vychází z použití vysoce svítivých světlo emitujících diod - LED diod, které jsou zajímavou alternativou zdroje záření pro PDT. LED diody emitují záření v rozsahu vlnových délek 350 až 1100 nm. Mezi největší výhody použití LED diod patří především nízká cena a malé rozměry, které umožňují při vhodném zapojení ozáření větší plochy a dále pak minimální energetická náročnost. Mohou být také libovolně geometricky uspořádány tak, aby kompletně osvítily celou ozařovanou plochu, například nádor.The main advantage of a light source of uniform energy density to induce a photodynamic effect in cells is its high efficiency, which is based on the use of high-intensity light-emitting diodes - LEDs, which are an interesting alternative to the radiation source for PDT. LEDs emit radiation in the wavelength range 350 to 1100 nm. Among the biggest advantages of using LEDs are especially low price and small dimensions, which allow for suitable connection of irradiation larger areas and minimal energy consumption. They may also be arbitrarily geometrically arranged to completely illuminate the entire irradiated area, for example a tumor.
Výhodou též je, když LED diody jsou vyjímatelně upevněny na podložce. Tím, že podložka je provedena jako patice s množstvím konektorů, je možné jednotlivé diody vyměnit pouze vysunutím a zasunutím za jiné LED diody s jinými vyzařovacími charakteristikami. Takovéto uspořádání umožní použití libovolného senzitizéru, např. senzitizér (s absorpčním maximem 417 nm pro ZnTPPS4; s absorpčním maximem 660 nm pro CIAIPcSí).The advantage is also that the LEDs are removably mounted on the mat. By having the base in the form of a socket with a plurality of connectors, individual diodes can only be replaced by sliding and sliding in for other LEDs with different radiation characteristics. Such an arrangement will allow the use of any sensitizer, eg a sensitizer (with an absorption maximum of 417 nm for ZnTPPS 4 ; with an absorption maximum of 660 nm for CIAIPcSi).
Pro dosažení homogenní intenzity světla na povrchu ošetřené plochy H se jako výhodným jeví, vzhledem k libovolně vybrané LED diodě uspořádání LED diod v konstantní vzdálenosti L ve vrcholech pravidelného šestiúhelníku, v jehož středu je umístěna centrální LED dioda, přičemž jsou vždy dvě LED diody umístěny v konstantní vzdálenosti L od diody centrální a tvoří rovnostranný trojúhelník. Vzhledem k současné dostupnosti a vhodnosti použít výkonných čirých LED diod s průměrem 3 a 5 mm s vyzařovacími úhly 20 a 30° může vzdálenost L přednostně nabývat hodnot od 1 do 7 mm v závislosti na kombinaci poloměru a vyzařovacího úhlu daných LED diod.In order to achieve a homogeneous light intensity on the surface of the treated area H, it is advantageous, given the arbitrarily selected LED, to arrange LEDs at a constant distance L at the apexes of a regular hexagon in the center of which is central. constant distance L from the diode central and form an equilateral triangle. Given the current availability and convenience of using powerful 3 and 5 mm clear LEDs with 20 and 30 ° beam angles, the distance L may preferably be from 1 to 7 mm depending on the combination of radius and beam angle of the LEDs.
Pro dosažení homogenní intenzity světla na povrchu ozařované plochy H je výhodné, když vzdálenost I mezi podložkou a povrchem ozařované plochy H je proměnná. Toho je dosaženo tím, že ozařovací stolek je stavitelně uspořádán vůči podložce. Umožnění stavitelnosti distančního prvku má za důsledek, že mohou být použity LED diody s různým vyřazovacím úhlem, přičemž homogenita ozářené plochy se zajistí posunem ozařovacího stolku o příslušnou vzdálenostIn order to achieve a homogeneous light intensity on the surface of the irradiated surface H, it is advantageous if the distance I between the substrate and the surface of the irradiated surface H is variable. This is achieved in that the irradiation table is adjustable in relation to the substrate. Allowing the adjustability of the spacer results in the possibility of using LEDs with different rejection angles, while homogeneity of the irradiated area is ensured by moving the irradiation table by the appropriate distance
I.AND.
Jak z výše uvedeného vyplývá, výhodnost popsaného uspořádání spočívá především ve výsledné homogennosti ozářené plochy H. Této maximálně efektivní pokiyvnosti ozářené plochy H světlem, kdy emitovaný kužel světla z LED diody dopadá symetricky nejblíže vedlejšího emitovaného kužele světla sousední LED diody, lze docílit pouze výše popsaným uspořádáním, kdy jsou všechny LED diody stejně vzdáleny do nejbližších LED diod tak, že ve výsledku tvoří šestiúhelníky. Díky efektivnosti takovéhoto uspořádání není nutné použití dalších optických elementů, jako např. systému čoček pro další fokusaci paprsků. Tato konstrukce rovněž umožňuje použití jakýchkoli LED s různými vyzařovacími úhly světla. Díky proměnlivé vzdálenosti i bude vždy možno dosáhnout homogenní ozářené plochy H.As is apparent from the above, the advantage of the described arrangement lies primarily in the resulting homogeneity of the irradiated area H. The maximum effective light coverage of the irradiated area H by light, when the emitted light beam from the LED impinges symmetrically closest to the adjacent emitted light beam. an arrangement in which all LEDs are equally spaced to the nearest LEDs so as to form hexagons. Due to the efficiency of such an arrangement, it is not necessary to use additional optical elements, such as a lens system for further focusing of the beams. This design also allows the use of any LED with different beam angles. Due to the variable distance i, it will always be possible to achieve a homogeneous irradiated area H.
Rovnoměrné ozáření je dále zefektivněno rotací Petriho misky, která v důsledku rotace není ozařována staticky, ale celá plocha misky s narostlou buněčnou kulturou rotuje v ozářeném prostoru. Rotaci zajišťuje regulovatelný nízkootáčkový motor (2 až 15 otáček za minutu), který umožňuje rotaci úložiště (kam se umísťuje Petriho miska s buněčnou kulturou) na ozarovacím stolku. Nízká rychlost rotace je nutná z důvodu zamezení odloučení adherentních buněk z povrchu dna Petriho misky v důsledku prudkých pohybů. Středem ozařovacího stolku pochází osa motoru, který je uchycen vespod v ose úložiště. Na vrchol této osy (hřídele) je přichyceno víčko Petriho misky, které slouží jako úložiště pro Petriho misku s buněčnou kulturou určenou k terapii. Otáčky jsou regulovány pomocí rezistoru připojeného k motoru. Stejného efektu lze dosáhnout rotací celé patice osazené diodami. Řešení v podobě rotujícího úložiště je techniky a finančně méně náročné.The uniform irradiation is further streamlined by the rotation of the Petri dish, which as a result of the rotation is not irradiated statically, but the entire surface of the dish with the grown cell culture rotates in the irradiated space. Rotation is provided by a controllable low speed motor (2 to 15 rpm), which allows rotation of the repository (where the Petri dish with cell culture is placed) on the irradiation table. A low rotation rate is necessary to prevent the adherent cells from separating from the bottom surface of the Petri dish due to violent movements. The center of the radiation table is the motor axis, which is mounted underneath the storage axis. The top of this axis (shaft) is attached to the lid of the Petri dish, which serves as a storage for the Petri dish with the cell culture to be treated. The speed is controlled by a resistor connected to the motor. The same effect can be achieved by rotating the entire base with diodes. The solution in the form of a rotating repository is technically less expensive.
Podstata řešení podle vynálezu spočívá v jednodušší konstrukci zdroje světla bez nutnosti použití kolimačních elementů a přídavného difuzéru. Vyzařovací úhly komerčně dostupných LED diod jsou 20 až 30°, tedy tento rozptyl pro efektivní ozáření cílené plochy umožňuje použít efektivní terapeutické ozařovací vzdálenosti 30 až 100 mm. Terapeutická ozařovací vzdálenost je závislá na hodnotách L a I a díky konstrukčnímu řešení jsou tyto hodnoty stavitelně proměnlivé. Při použití LED s různými vyzařovacími úhly můžeme měnit hodnotu L v součinnosti se změnou hodnoty I, kdy je jejich vzájemným nastavením docíleno homogenně ozářené plochy. Například při použití diod o průměru 5 mm a vyzařovacím úhlu 30° je hodnota L = 6 mm a hodnota Ϊ = 40 mm.The principle of the invention is to simplify the construction of a light source without the need for collimating elements and an additional diffuser. The radiation angles of commercially available LEDs are 20 to 30 °, so this variance for effective irradiation of the target area allows the use of effective therapeutic irradiation distances of 30 to 100 mm. The therapeutic irradiation distance is dependent on the values of L and I, and due to the design, these values are variably variable. When using LEDs with different beam angles, we can change the value of L in conjunction with the change of value of I, when their mutual adjustment results in a homogeneously irradiated area. For example, when using diodes with a diameter of 5 mm and a beam angle of 30 °, L = 6 mm and Ϊ = 40 mm.
Díky tomuto variabilnímu nastavení přístroj umožňuje využít širokého spektra LED diod s různými vyzařovacími charakteristikami při co nejjednodušším technickém řešení bez nutnosti dalších optických nebo difúzních elementů, které zvyšují cenovou a technickou náročnost ozařovače.Thanks to this variable setting, the device allows to use a wide range of LEDs with different radiation characteristics while simplifying the technical solution without the need for additional optical or diffuse elements, which increase the cost and technical demands of the irradiator.
to Přehled obrázků na výkresechto Overview of the drawings
Vynález bude objasněn pomocí přiložených výkresů, kde obr. 1 znázorňuje pohled na sestavu zdroje světla, obr. 2 pohled na pole LED diod uspořádaných v patici, obr. 3 zapojení LED diod a obr. 4 pohled na sestavu.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be elucidated with reference to the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows a view of a light source assembly, Fig. 2 a view of an array of LEDs arranged in a socket, Fig. 3 an LED connection and Fig. 4 a view of an assembly.
Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Podstata vynálezu tedy spočívá v nalezení zdroje světla o rovnoměrné hustotě energie, který seThe object of the invention is therefore to find a light source of uniform energy density that is
2o v kombinaci s vhodným senzitizérem, například porphyrinem ZnTPPS4 jeví jako výhodným pro realizaci fotodynamické terapie, A bude osvětlena pomocí výhodného provedení, které však nemá z hlediska rozsahu ochrany žádný omezující vliv.2o in combination with a suitable sensitizer, for example porphyrin ZnTPPS 4, appears to be advantageous for the implementation of photodynamic therapy.
Zdroj světla o rovnoměrné hustotě energie podle tohoto vynálezu zaručuje rovnoměrný dopad světla na ozařovanou plochu H. Homogenity ozařované plochy H je docíleno změnou vzdálenosti I diodového pole 7 od ozařované plochy H. Tato vzdálenost I je dána vzájemnou vzdáleností diod L a jejími vyzařovacími prostorovými úhly (α). (V současné době na trhu dostupné vysoce výkonné diody o průměru 3 a 5 mm mají vyzařovací úhel 20° nebo 30°). Každá LED dioda 4 vytváří světelný kužel, který vytváří na homogenní ozařované ploše H světelný kruh. Homoge30 nity je dosaženo tehdy, když středem tohoto světelného kruhu pocházející zjedné LED diody 4 prochází světelné rozhraní světelných kruhů sousedních LED diod 4. Vzdálenost I může být spočítána podle následující formule:The light source of uniform energy density according to the present invention guarantees a uniform incidence of light on the irradiated area H. The homogeneity of the irradiated area H is achieved by varying the distance I of the diode array 7 from the irradiated area H. This distance I is given by the distance between the diodes L and its radiation α). (Currently available high performance diodes with a diameter of 3 and 5 mm have a beam angle of 20 ° or 30 °). Each LED 4 forms a light cone which forms a light circle on a homogeneous irradiated surface H. The homoge30 of the rivet is achieved when the center of this light ring coming from one LED 4 passes through the light interface of the light rings of adjacent LEDs 4. The distance I can be calculated according to the following formula:
1= L x cotg 1 /2 a kde1 = L x cotg 1/2 and where
L - vzdálenost jednotlivých diod od sebe a - vyzařovací prostorový úhel diodyL - distance of each diode from each other and - radiation angle of the diode
V tomto uspořádání pak pole 7 diod vytvoří homogenně ozářenou plochu H, jejíž vzdálenost I od pole 7 LED diod je 40 mm, přičemž ozařovací vzdálenost h ležící v rozmezí od 30 do 100 mm můžeme považovat za terapeuticky nejvýhodnější. Při takovémto schématu uspořádání je dosaženo nej efektivnější možné pokryvnosti ozářené plochy H světlo vyzařujícím LED diodami 4, světlo dopadá o stejné intenzitě na celou plochu, překryvy mezi jednotlivými kužely světla vysí45 lanými z LED diod 4 jsou v takovémto uspořádání konstantní.In this arrangement, the diode array 7 then forms a homogeneously irradiated area H, whose distance I from the LED array 7 is 40 mm, a radiation distance h lying in the range of 30 to 100 mm being considered therapeutically most advantageous. In such an arrangement scheme, the most effective possible coverage of the irradiated area H by the light emitting LEDs 4 is achieved, the light strikes at the same intensity over the entire area, the overlaps between the individual light cones emitted from the LEDs 4 are constant.
Technická podstata popisovaného konstrukčního provedení zdroje světla o rovnoměrné hustotě energie je zobrazena na obr. 1,2, 3 a 4. Obr. 1 popisuje sestavu zdroje záření při bočním pohledu. Kryt I světelného zdroje sestává ze dvou dílů, horní části 16 a spodní Části 17. V horní Části j6 krytu 1 je otvor, ke kterému je připojen ventilátor 9, který odvádí teplý vzduch z těla přístroje. Na spodní část 17 krytu I světelného zdroje naléhá patice 12 s osazeným polem 7 luminiscenčních LED diod 4. Díky variabilně stavitelnému distančnímu prvku 11 je možno měnit vzdálenost I pole 7 LED diod 4 od ozařované Petriho misky 19 umístěné na ozařovacím stolku B.The technical nature of the described construction of a light source of uniform energy density is shown in Figures 1, 2, 3 and 4. 1 shows a side view of the radiation source assembly. The light source cover 1 consists of two parts, an upper part 16 and a lower part 17. In the upper part 16 of the cover 1 there is an opening to which a fan 9 is connected which extracts warm air from the apparatus body. A base 12 with a luminescent LED array 7 is mounted on the lower part 17 of the light source housing 1. Due to the variable adjustable spacer 11, the distance I of the LED array 7 from the irradiated Petri dish 19 located on the irradiation table B can be varied.
Pole 7 jednotlivých LED diod 4 je osazených do patice 12, ze které lze LED diody 4 vysunout a zaměnit je tak za diody s jinými ozařovacími parametry. Tato patice 12 je uspořádána na spodní straně spodní Části 17 krytu 1 světelného zdroje. LED diody 4 jsou zapojeny do série po pěti v 17 ti paralelních řadách 14, které jsou připojeny ke zdroji 2 napětí.The array 7 of the individual LEDs 4 is mounted in a socket 12, from which the LEDs 4 can be pulled out and replaced with diodes with different radiation parameters. This base 12 is arranged on the underside of the lower part 17 of the lamp housing 1. The LEDs 4 are connected in series of five in 17 parallel rows 14, which are connected to a power supply 2.
Na obr. 4 je znázorněn pohled na sestavu se zapojeným nízkootáčkovým motorem 15 připojeným k rotačnímu úložišti 18, do kterého je vkládána Petriho miska 19 s ozařovanou buněčnou kulturou. Stavitelným distančním prvkem 11 je možno v součinnosti se vzdáleností L jednotlivých LED diod 4 od sebe nastavovat ozařovací vzdálenost I.Fig. 4 shows a view of an assembly with a low speed motor 15 connected to a rotary storage 18 in which a petri dish 19 with irradiated cell culture is inserted. By adjusting the spacing element 11, the irradiation distance I can be adjusted in conjunction with the distance L of the individual LEDs 4 apart.
Konstrukční provedení zdroje světla o rovnoměrné hustotě energie je konstruováno pro použití in vitro a zahrnuje kryt i světelného zdroje sestávající z horní části 16, a spodní části 17, ventilátor 9 s větracími otvory na výkrese nejsou znázorněny, světelný zdroj 3 a zdroj 2 napětí a dále úložiště 13. K horní části 16 krytu 1 světelného zdroje přiléhá ventilátor 9, zatímco v jeho spodní části 17 patice 12, vlastní světelný zdroj. Vlastní světelný zdroj tvoří pole 7 LED diod 4. Pole 7 LED diod 4 je osazeno na podložce 6, například čipu, plátku, desky z Cuprextitu nebo nejlépe na upravené patici 12 takovým způsobem, že není nutné LED diody 4 fixně připevnit v daném zapojení, ale díky konstrukci patice 12 je možné pouhé vysunutí a zasunutí jednotlivých LED diod 4 z kontaktů. Tímto je umožněna jejich jednoduchá výměna, též i změna ozařovacích parametrů pole 7 LED diod 4. Takto uzpůsobené pole 7 LED diod je poté možné použít v aplikacích s různými senzitízéry bez nutnost modifikace celého zdroje světla. Podložka 6, například patice 12 je uspořádána ve spodní části 17 krytu I světelného zdroje.The construction of a uniform energy density light source is designed for in vitro use and includes a light source housing including a top portion 16, and a bottom portion 17, a fan 9 with air vents not shown in the drawing, a light source 3 and a voltage source 2; The fan 9 adheres to the upper part 16 of the lamp housing 1, while in the lower part 17 of the lamp housing 12 the lamp itself. The light source itself consists of an array of LEDs 4. The array of LEDs 4 is mounted on a support 6, such as a chip, wafer, Cuprextit board or preferably on a modified base 12, in such a way that it is not necessary to fix the LEDs 4 firmly. however, due to the construction of the base 12, it is possible to simply slide and insert the individual LEDs 4 out of the contacts. This makes it easy to replace them, as well as to change the radiation parameters of the LED array 7. The LED array 7 thus adapted can then be used in applications with different sensitizers without the need to modify the entire light source. A washer 6, for example a base 12, is arranged in the lower part 17 of the lamp housing 1.
Rovnoměrné vyzařování světelného zdroje je dosaženo rovnoměrným rozložením pole 7 LED diod 4, přičemž LED diody 4 jsou uspořádány v konstantní vzdálenosti L vůči sobě a upevněny vyjímatelně v patici 12 upevněné na podložce. Všechny LED diody 4, které tvoří pole 7 jsou vzhledem k libovolně vybrané LED diodě 4 umístěny v konstantní vzdálenosti L ve vrcholech rovnostranného šestiúhelníku. LED diody 4 jsou s výhodou zapojeny do série po pěti v 17ti řadách 14, přičemž jsou tyto vůči sobě posunuty. Přitom počet LED diod 4 je dán požadovaným světelným výkonem a ozařovanou plochou. Řady 14 jsou dále připojeny přes rezistor 5 ke zdroji 2 napětí. Konstantní vzdálenost L mezi LED diodami 4 na podložce 6 má za důsledek vytvoření rovnostranných Šestiúhelníků. Homogenní vyzařovací plochy H lze pak docílit v závislosti na prostorovém úhlu emitování daného typu LED diod 4 (20°, 30° a dalších) použitím distančních prvků 11, na kterých je suvně uspořádáno úložiště 13. Podložka 6, v tomto případě patice 12, umožňuje použití různých LED diod 4 a dle jejich charakteristik pak pomocí rezistoru 5 nebo regulovatelného zdroje 2 napětí nastavit optimální hodnoty proudu a napětí pro dosažení homogenního ozáření objektu. Pro vytvoření pole 7 se použily LED diody 4 s čirým pouzdrem o poloměru 5 mm, jež emitují světlo na požadované vlnové délce v závislosti na použitém senzitizéru. LED diody 4 mají např. svítivost 7 cd při 20 mA a 3,5 V. Pro chlazení rezistoru 5, zapojeného ke zdroji 2 napětí je v horní části 16 krytu 1 světelného zdroje, umístěn ventilátor 9, který odsává teplý vzduch z horní části krytu 1 světelného zdroje.The uniform illumination of the light source is achieved by uniformly distributing the array 7 of the LEDs 4, wherein the LEDs 4 are arranged at a constant distance L relative to each other and fixed removably in a base 12 mounted on a support. All the LEDs 4 forming the array 7 are positioned at a constant distance L at the apexes of the equilateral hexagon with respect to the arbitrarily selected LED 4. The LEDs 4 are preferably connected in series of five in 17 rows 14, and are displaced relative to each other. The number of LEDs 4 is determined by the desired light output and the irradiated area. The rows 14 are further connected via a resistor 5 to a voltage source 2. A constant distance L between the LEDs 4 on the substrate 6 results in the formation of equilateral hexagons. Homogeneous radiating surfaces 11 can then be obtained depending on the emitting angle of the type of LEDs 4 (20 °, 30 ° and others) by using spacers 11 on which the storage 13 is slidably mounted. using different LEDs 4 and depending on their characteristics, then use the resistor 5 or a controllable voltage source 2 to set the optimum current and voltage values to achieve a homogeneous irradiation of the object. To form the array 7, LEDs 4 with a clear 5 mm radius housing were used that emit light at the desired wavelength depending on the sensitizer used. LEDs 4 have, for example, a luminous intensity of 7 cd at 20 mA and 3.5 V. To cool the resistor 5 connected to the power supply 2, a fan 9 is placed in the upper part 16 of the light source housing 1 1 light source.
Rovnoměrnost ozářené plochy H byla měřena radiometrem. Na základě výsledků byla stanovena optimální ozařovací vzdálenost, kdy je zajištěno rovnoměrné ozáření buněčné linie v ozařované Petriho misce 19. Ozařovací vzdálenost je závislá na vyzařovacím úhlu použitých LED diod 4.The uniformity of the irradiated area H was measured by a radiometer. Based on the results, the optimal irradiation distance was determined, ensuring uniform irradiation of the cell line in the irradiated Petri dish 19. The irradiation distance is dependent on the irradiation angle of the LEDs 4 used.
Jako zdroj 2 napětí byl například použit adaptér (1000 mA, 12V, 20W) nebo laboratorní zdroj HY3OO3D. Fialovomodré LED diody 4 emitující záření o vlnové délce 417 nm byly použity z důvodu korelace s absorpčním spektrem senzitizéru. Použitým senzitizérem je porphyrin ZnTPPS4l který má absorpční maximum v modré oblasti spektra (420 nm). Chelatace zinkem zvyšujejeho fototoxicitu.Adapter (1000 mA, 12V, 20W) or laboratory power supply HY3OO3D was used as 2 voltage source. The violet-blue LEDs 4 emitting radiation with a wavelength of 417 nm were used due to correlation with the absorption spectrum of the sensitizer. Used sensitiser is porphyrin ZnTPPS 4 liters which has an absorption maximum in the blue spectral region (420 nm). Zinc chelation enhances phototoxicity.
Zdroje světla o rovnoměrné hustotě energie podle tohoto technického řešení lze použít pro PDT. Princip PDT spočívá v destrukci nádoru, způsobené nejčastěji tvorbou singletního kyslíku a jiných radikálů v nádorové tkáni, po ozáření světlem. Tento proces je umožněn díky tomu, že seLight sources of uniform energy density according to this invention can be used for PDT. The principle of PDT lies in the destruction of the tumor, most often caused by the formation of singlet oxygen and other radicals in the tumor tissue, after irradiation with light. This process is made possible by the fact that
-4CZ 302829 B6 fotosenzibilizující látka selektivně vychytává v nádorové tkáni. Senzitizér je podáván intravenózně nebo subkutánně přímo do ložiska nádoru v případě terapie in vivo, při experimentech in vitro je senzitizér přidáván do růstového média k Petři ho misce. K ozáření ložiska musí dojít v době, kdy je v nádoru největší koncentrace senzitizéru. Vlnová délka aktivačního záření se pro maxi5 mál ní účinnost musí shodovat s absorpčním maximem senzitizéru.The photosensitizing agent selectively captures in tumor tissue. The sensitizer is administered intravenously or subcutaneously directly into the tumor bed for in vivo therapy; in vitro experiments, the sensitizer is added to the growth medium to the Petri dish. Irradiation of the bearing must occur when the tumor sensitizer is at the highest concentration. For maximum efficiency, the wavelength of the activation radiation must match the absorption maximum of the sensitizer.
Zdroje světla o rovnoměrné hustotě energie lze použít i pro léčbu akné. Při aplikaci na obličej pacienta lze připevnit zdroj světla ke směrovatelnému stojanu a použít jej k lokálnímu ozařování kůže postižené akné. Akné je běžné kožní onemocnění projevující se zánětem ve vývodu mazo10 vých žláz a postihuje zejména dospívající populaci. Způsobeno je zvýšenou produkcí mazu, poruchou rohovatění pokožky v oblasti vývodu mazových žláz a především bakterií Propionibacter acnes. P.acnes je anaerobní bakterie živící se kožním mazem. Mechanismus aplikace terapeutického účinku světlaje dvojí. Jedna možnost je využít faktu, že tyto bakterie přirozeně vylučují endogenní porphyriny (coproporphyrin UI.) a díky ozáření jsou tyto aktivovány a tak is způsobí smrt bakterií (za použití LED diod o vlnovém spektru 420±10 nm). Druhou možností je využití klasického mechanismu PDT, tedy kombinaci topikálně dodaného senzitizéru - kyseliny amonolevulové (ALA) a následného ozáření zdrojem světla v absorpčním maximum kyseliny aminoievulové (za použití LED diod o vlnové délce 630 nm).Light sources of uniform energy density can also be used to treat acne. When applied to a patient's face, the light source can be attached to a directable stand and used to locally irradiate the skin affected by acne. Acne is a common skin disease manifested by inflammation in the duct of the sebaceous glands and affects especially the adolescent population. It is caused by increased sebum production, skin corneal disturbance in the area of sebaceous gland ducts and especially Propionibacter acnes. P.acnes is anaerobic sebum-feeding bacterium. The mechanism of application of the therapeutic effect of light is twofold. One possibility is to take advantage of the fact that these bacteria naturally secrete endogenous porphyrins (coproporphyrin UI.) And are activated by irradiation to cause bacterial death (using LEDs with a wavelength spectrum of 420 ± 10 nm). The second possibility is to use a classical PDT mechanism, ie a combination of topically supplied sensitizer - ammonolevulinic acid (ALA) and subsequent irradiation with a light source at the absorption maximum of aminoevulinic acid (using LEDs with a wavelength of 630 nm).
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Zdroje světla o rovnoměrné hustotě energie k navození fotodynamického jevu v buňkách pro využití in vitro polem LED diod emitujících záření o vlnové délce 417 nm lze použít pří fotody25 namické terapii v kombinaci s porphyrinem ZnTPPS4 a ftalocyaninem ClAIPcSí a rovněž též pro léčbu akné (zdroje světla homogenního světelného výkonu k navození fotodynamického jevu v buňkách Acne vulgaris).Light energy sources of uniform energy density to induce photodynamic phenomena in cells for use in vitro by a field of 417 nm wavelength-emitting LEDs can be used in photodes25 namic therapy in combination with porphyrin ZnTPPS 4 and phthalocyanine ClAIPcSi as well as acne treatment (light sources) homogeneous light output to induce a photodynamic effect in Acne vulgaris cells).
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20060813A CZ302829B6 (en) | 2006-12-20 | 2006-12-20 | Light source of uniform energy density to induce photodynamic phenomena in vitro cells |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20060813A CZ302829B6 (en) | 2006-12-20 | 2006-12-20 | Light source of uniform energy density to induce photodynamic phenomena in vitro cells |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2006813A3 CZ2006813A3 (en) | 2008-07-02 |
| CZ302829B6 true CZ302829B6 (en) | 2011-11-30 |
Family
ID=39560982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20060813A CZ302829B6 (en) | 2006-12-20 | 2006-12-20 | Light source of uniform energy density to induce photodynamic phenomena in vitro cells |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ302829B6 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016184441A1 (en) | 2015-05-18 | 2016-11-24 | Univerzita Palackého v Olomouci | Planar irradiation source especially for induction and monitoring of photodynamic effect in vitro |
| WO2021164795A1 (en) | 2020-02-18 | 2021-08-26 | Univerzita Palackeho V Olomouci | Pyrazole-indole conjugates for photodynamic treatment of cancer and bacterial infections |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5698866A (en) * | 1994-09-19 | 1997-12-16 | Pdt Systems, Inc. | Uniform illuminator for phototherapy |
| US20030004499A1 (en) * | 2000-01-13 | 2003-01-02 | Mcdaniel David H. | Method and apparatus for the photomodulation of living cells |
| EP1395337A1 (en) * | 2001-06-07 | 2004-03-10 | Photocure ASA | Photodynamic therapy lamp |
-
2006
- 2006-12-20 CZ CZ20060813A patent/CZ302829B6/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5698866A (en) * | 1994-09-19 | 1997-12-16 | Pdt Systems, Inc. | Uniform illuminator for phototherapy |
| US20030004499A1 (en) * | 2000-01-13 | 2003-01-02 | Mcdaniel David H. | Method and apparatus for the photomodulation of living cells |
| EP1395337A1 (en) * | 2001-06-07 | 2004-03-10 | Photocure ASA | Photodynamic therapy lamp |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016184441A1 (en) | 2015-05-18 | 2016-11-24 | Univerzita Palackého v Olomouci | Planar irradiation source especially for induction and monitoring of photodynamic effect in vitro |
| WO2021164795A1 (en) | 2020-02-18 | 2021-08-26 | Univerzita Palackeho V Olomouci | Pyrazole-indole conjugates for photodynamic treatment of cancer and bacterial infections |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2006813A3 (en) | 2008-07-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101496370B1 (en) | Light emitting device for use in therapeutic and/or cosmetic treatment | |
| US6835202B2 (en) | Apparatus and method for high energy photodynamic therapy of acne vulgaris and seborrhea | |
| AU781077B2 (en) | Therapeutic light source and method | |
| US20020128695A1 (en) | Apparatus and method for high energy photodynamic therapy of acne vulgaris and seborrhea | |
| US20020173833A1 (en) | Apparatus and method for high energy photodynamic therapy of acne vulgaris, seborrhea and other skin disorders | |
| CA2706642C (en) | Device for the treatment of mucositis | |
| Nhut et al. | Light-emitting diodes (LEDs): an artificial lighting source for biological studies | |
| WO2016208244A1 (en) | Photodynamic therapy light irradiating device and light irradiating method | |
| WO2008146255A2 (en) | Portable device for the emission of blue-coloured light | |
| CZ302829B6 (en) | Light source of uniform energy density to induce photodynamic phenomena in vitro cells | |
| CN219507888U (en) | Cell experiment device for photodynamic therapy research | |
| ES2903420T3 (en) | Therapeutic device for irradiating the surface of a tissue | |
| ES2386308T3 (en) | Device for the application of phototherapy | |
| CZ2009863A3 (en) | Light source with luminous field homogeneity, especially for inducing and monitoring photodynamic phenomenon in vitro | |
| WO2005035059A1 (en) | Portable illuminator for photodynamic diagnostics | |
| Gu et al. | Light-emitting diodes for healthcare and well-being | |
| CN204302166U (en) | A kind ofly verify the device that light emitting diode kills periodontitis pathogenic bacteria effect | |
| RU198011U1 (en) | DEVICE FOR PHOTODYNAMIC THERAPY | |
| KR20070002794A (en) | Medical treatment apparatus using rays of light | |
| RU2290972C2 (en) | Method of photodynamic therapy of oncological diseases | |
| Halkiotis et al. | Photodynamic treatment of pancreatic cancer cells: genotoxicity and chromosome damage induced by red light and zinc tetrasulfonated phthalocyanines (ZnPcS4) | |
| Cambier et al. | Helium-neon laser: A contraindication for infected wounds? In vitro study on pseudomonas aeruginosa | |
| RU120879U1 (en) | DEVICE FOR LOCAL PUVA THERAPY | |
| Ogonowska et al. | Revised and edited version of this article can be found on SAGE journals | |
| CN112546451A (en) | Laboratory LED toy phototherapy equipment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20161220 |