PL169377B1 - Urządzenie do naświetlania komórek do transplantacji, zwłaszcza krwi - Google Patents

Abstract

1. Urządzenie do naświetlania komórek do transplantacji, zwłaszcza krwi, promieniami ultrafioletowymi, dla przemiany określonych antygenów i rozpoznania transplantowanych komórek, zawierające umieszczone centralnie w kierunku wzdłużnym źródło promieniowania ultrafioletowego połączone ze źródłem energii elektrycznej, zawierające wewnętrzny cylinder i zewnętrzny cylinder umieszczony na zewnątrz wewnętrznego cylindra i oddalony od tego wewnętrznego cylindra, przy czym wspomniane cylindry, wewnętrzny i zewnętrzny, są połączone trwale ze sobą i ustawione współosiowo względem siebie, oraz zawierające spiralnie ukształtowany kanał przenoszący zawiesinę komórek, znamienne tym, że kanał (24) przenoszący zawiesinę komórek znajduje się na zewnątrz zewnętrznego cylindra (22), dla spiralnego kierowania zawiesiny komórek wzdłuż długości źródła światła ultrafioletowego (34).

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do naświetlania komórek do transplantacji, zwłaszcza krwi, przy zastosowaniu źródła światła ultrafioletowego.

Transplantacja komórek do allogenicznie różnego biorcy była badana przez naukowców z dziedziny medycyny, dla oceny leczenia specyficznych chorób i zaburzeń. Aby pomyślnie przeprowadzić taką transplantację komórek, niezbędna jest immunosupresja określonych antygenów i/lub rozpoznanie transplantowanych komórek. W tym zakresie, w organizmie istnieje naturalna tendencja do niszczenia transplantowanych allogenicznych komórek, którą należy przezwyciężyć.

Znaną metodą immunosupresji określonych antygenów i rozpoznania allogenicznych komórek, jest poddanie komórek naświetlaniu ultrafioletem. Zastosowanie naświetlania ultrafioletem, w kontekście transplantacji komórek, przedstawiono w artykule autoryzowanym przez H. Joachima Deeg pod tytułem „Ultraviolet Irradiation in Transplantation Biology“, Transplantation, Vol. 45, nr 5, strony 845-851, Maj 1988 („Naświetlanie ultrafioletem w biologii transplantacyjnej“).

Znane są również inne specyficzne metody stosowane dla poddawania transplantowanych komórek naświetlaniu ultrafioletem. Na przykład, w jednej z metod, krew rozcieńczona w buforze fosforanowym jest umieszczona na płytkach petri i poddawana działaniu promieniowania ultrafioletowego w ciągu dwudziestu minut. Źródło światła emitujące promieniowanie ultrafioletowe było umieszczone w określonej odległości od płytki petri. Nie wszystkie eksperymenty wykorzystujące tę

169 377 3 metodę były dostrzegalnie uzależnione od umieszczenia źródła światła przy zachowaniu tej samej odległości od płytek petri.

W innej znanej metodzie, płytki krwi zawieszone są w roztworze, umieszczone w otwartej płytce petri do głębokości 1,5 mm i poddane naświetlaniu promieniami ultrafioletowymi, podczas którego są nieprzerwanie wstrząsane.

Inna znana metoda obejmuje umieszczenie całej krwi, która została rozcieńczona minimalnym medium Waymonth'a na płytkach petri, przy grubości warstwy 1,5 mm i naświetlaniu zawiesiny światłem ultrafioletowym przez trzy minuty.

Znane techniki i metody naświetlania promieniowaniem ultrafioletowym, dla transplantacji i procedur związanych z transfuzją, nie są jednolite, ponieważ nawet jeśli chodzi o każdy poszczególny test, trudno jest zachować jednolitość wyników. Na przykład, ponieważ zawiesina komórkowa zostaje umieszczona na płytce petri i następnie poddana naświetlaniu w różnych metodach, jednolitość może być uzyskana tylko wtedy, jeśli odległość pomiędzy zawiesiną komórkową i źródłem światła jest utrzymana jako stała. Odległość ta zależy od ilości zawiesiny komórkowej na płytce petri. Komórki, które są umieszczone i zawieszone w danej objętości roztworu rozpoczynają z czasem osiadanie na dnie płytki petri. Tak więc ilość komórek w zawiesinie podczas naświetlania ma tendencję do zmniejszania w trakcie procesu naświetlania.

Gdy zawiesina komórkowa jest naświetlana na płytce petri, trudno jest poddawać komórki w zawiesinie komórkowej tej samej ilości promieniowania ultrafioletowego. Zawiesina komórkowa na płytce petri ma ponadto tendencje do osiadania, co oznacza, że komórki w zawiesinie nie poruszają się, lecz pozostają w swych relatywnych położeniach wewnątrz zawiesiny. W konsekwencji, komórki na powierzchni zawiesiny komórkowej umieszczone bliżej źródła promieniowania ultrafioletowego zostają poddane innej dawce promieniowania niż niżej leżące komórki w zawiesinie komórkowej. Wstrząsanie płytki petri stosowane podczas naświetlania, nie jest całkowicie skuteczna w tym przypadku. Wstrząsanie płytki petri, która nie jest przykryta, aby poddać komórki ruchowi, powoduje wzrost ilości odparowanej zawiesiny komórkowej. Jednocześnie, przykrycie płytki petri przed wstrząsaniem może nie być skutecznym rozwiązaniem, ponieważ materiał z którego wykonana jest pokrywa może dać w efekcie znaczne zmniejszenie dawki promieniowania otrzymanej przez zawiesinę komórkową. Tak więc konieczny jest trudny proces kalibracji.

Istotną sprawą w stosowanych technikach naświetlania promieniami ultrafioletowymi dla transplantacji i technik związanych z transfuzją jest zachowanie stabilnych warunków procesu naświetlania. Na przykład, temperatura w obszarze otaczającym miejsce naświetlania ma znaczący wpływ na jakość procesu naświetlania. Jeśli temperatura otoczenia nie jest utrzymywana na właściwym poziomie, to konsekwentne i niezawodne wyniki nie są możliwe przy kolejnych procesach naświetlania.

Ponadto, w czasie początkowych godzin działania, w systemach lamp fluorescencyjnych, zmienia się strumień wyjściowy światła. Zawiesina komórkowa naświetlona podczas wstępnych godzin działania zostanie poddana innej dawce promieniowania niż zawiesiny komórkowe, które naświetlane są później.

W opisie wynalazku ZSRR nr 1447380 przedstawiono urządzenie do naświetlania krwi, które zawiera centralnie umieszczone źródło promieniowania ultrafioletowego, wewnętrzny cylinder umieszczony wokół źródła promieniowania ultrafioletowego i zewnętrzny cylinder, który jest oddalony od obejmowanego przez siebie wewnętrznego cylindra. Między cylindrami, wewnętrznym i zewnętrznym, umieszczona jest spiralna przegroda, która jest do tych cylindrów przyspawana. Przestrzeń między cylindrami, wewnętrznym i zewnętrznym, jest połączona z otworem wlotowym i otworem wylotowym. W urządzeniu tym krew jest przenoszona między cylindrami, wewnętrznym i zewnętrznym, wzdłuż spiralnej przegrody.

W amerykańskim opisie patentowym nr 2636991 przedstawiono urządzenie do napromieniowania cieczy, które zawiera wewnętrzną rurę i zewnętrzną osłonę. Wewnętrzna rura jest wyposażona w spiralnie rozmieszczone wgłębienie, dla umożliwienia przenoszenia cieczy między wewnętrzną rurą a osłoną. Dodatkowo, zastosowano lampę składającą się ze ściśle nawiniętych zwojów, która znajduje się wokół zewnętrznej powierzchni osłony i jest oddalona od tej osłony.

169 377

W amerykańskim opisie patentowym nr 1735 610 przedstawiono urządzenie do obróbki płynów za pomocą promieniowania ultrafioletowego. Urządzenie zawiera obudowę i wiele jednostek umieszczonych wewnątrz obudowy. Każda z jednostek jest przystosowana do poddania płynu obróbce promieniowaniem ultrafioletowym. Każda z jednostek zawiera zewnętrzny cylinder i dwa oddalone od siebie koncentryczne cylindry wewnętrzne. Przestrzeń między cylindrami wewnętrznymi jest przystosowana do przyjmowania płynu chłodzącego. Utworzono także przestrzeń między zewnętrznym cylindrem, a najbardziej zewnętrznym z wewnętrznych cylindrów. W przestrzeni tej umieszczono spiralne łopatki w celu cyrkulowania obrabianego płynu. Wewnątrz każdej jednostki centralnie umieszczono lampę ultrafioletową. Ponadto, wiele symetrycznie ustawionych lamp ultrafioletowych umieszczono na zewnątrz różnych jednostek.

W opisie europejskiego zgłoszenia patentowego nr 0 284 409 przedstawiono sposób zmieniania odpowiedzi układu immunologicznego ssaka na wybrany antygen. Zgodnie z tym sposobem poddaje się kontaktowi układ immunologiczny ssaka z wybranym antygenem dla uaktywnienia, pewnych limfocytów, z ciała ssaka pobiera się krew zawierającą limfocyty uaktywnione przez antygen, poddaje się obróbce pobraną krew, albo komórki wypreparowane z krwi tak, by funkcjonalnie powstrzymać aktywność limfocytów uaktywnionych przez antygen, a następnie zawraca się krew i poddane obróbce limfocyty do ciała ssaka. Sposób obejmuje także kontaktowanie krwi z czynnikiem uaktywniającym się pod wpływem światła oraz napromieniowanie krwi energią świetlną o długości fali z zakresu ultrafioletu (UVA, UVB, UVC).

Jak wynika z powyższych rozważań, istnieje konieczność opracowania urządzenia do naświetlania komórek, które może pokonać wady związane z dotychczas stosowanymi technikami, a więc urządzenia, które zapewnia jednolitość pod względem sposobu, w którym komórki w zawiesinie komórkowej są naświetlone.

Celem wynalazku jest również opracowanie urządzenia do naświetlania komórek światłem ultrafioletowym, które zapewnia stabilne działanie urządzenia. Opracowując urządzenie, które spełnia te dwa powyższe zadania, pożądanym jest, aby po skalibrowaniu urządzenia zagwarantować, że komórki w określonej ilości zawiesiny komórkowej zostają poddane określonej dawce promieniowania ultrafioletowego w danym okresie czasu. Zabezpieczone powinno być to, że kolejne operacje urządzenia zapewniają dokładnie te same rezultaty, jak oczekiwane na podstawie kalibracji urządzenia.

Urządzenie według wynalazku przeznaczone jest do naświetlania komórek do transplantacji, zwłaszcza krwi, promieniami ultrafioletowymi, dla przemiany określonych antygenów i rozpoznania transplantowanych komórek. Zawiera ono umieszczone centralnie w kierunku wzdłużnym źródło promieniowania ultrafioletowego połączone ze źródłem energii elektrycznej, wewnętrzny cylinder i zewnętrzny cylinder umieszczony na zewnątrz wewnętrznego cylindra i oddalony od tego wewnętrznego cylindra. Wspomniane cylindry, wewnętrzny i zewnętrzny, są połączone trwale ze sobą i ustawione współosiowo względem siebie. Urządzenie zawiera ponadto spiralnie ukształtowany kanał przenoszący zawiesinę komórek. Urządzenie tego rodzaju charakteryzuje się tym, że kanał przenoszący zawiesinę komórek znajduje się na zewnątrz zewnętrznego cylindra, dla spiralnego kierowania zawiesiny komórek wzdłuż długości źródła światła ultrafioletowego.

Kanał przenoszący zawiesinę komórek jest korzystnie wykonany jako przewód rurowy rozmieszczony spiralnie wokół obwodowej powierzchni zewnętrznego cylindra, a wykonany z materiału transmitującego promieniowanie ultrafioletowe.

Wewnętrzny cylinder urządzenia jest wyposażony w filtr promieniowania ultrafioletowego, dla filtracji światła ultrafioletowego o określonej długości fali. Filtr promieniowania ultrafioletowego jest wykonany jako powłoka na zewnętrznej powierzchni wewnętrznego cylindra, zatrzymująca transmisję promieniowania ultrafioletowego o długości fali między 200 a 280 nm. Korzystnie, powłoka jest wykonana w postaci folii. W korzystnym rozwiązaniu powłoka jest wykonana w postaci filtru optycznego.

Na każdym końcu cylindrów, wewnętrznego i zewnętrznego, znajduje się człon uszczelniający, a w jednym członie uszczelniającym są wykonane kanały łączące atmosferę otoczenia z przestrzenią międzycylindrową, między cylindrem wewnętrznym i zewnętrznym.

Rozwiązanie według wynalazku zostanie objaśnione na przykładzie wykonania przedstawionym na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w widoku od przodu urządzenie do poddawania

169 377 naświetlaniu zawiesiny komórek, fig. 2 i 6 przedstawiają urządzenie według wynalazku w przekroju poprzecznym wzdłuż linii 2-2 z fig. 1, fig. 3 - urządzenie według wynalazku w przekroju poprzecznym wzdłuż linii 3-3 na fig. 2, fig. 4 - widok urządzenia z prawej strony, a fig. 5 przedstawia widok urządzenia z jego lewej strony.

Jak przedstawiono na fig. 1, urządzenie 20 do poddawania naświetlaniu zawiesiny komórek zawiera zewnętrzny cylinder 22, który jest usytuowany podłużnie. Przewód rurowy 24 jest spiralnie nawinięty wokół zewnętrznej obwodowej powierzchni tego cylindra 22. Spiralnie nawinięty przewód rurowy 24 zajmuje całą długość zewnętrznego cylindra 22. W korzystnym przykładzie wykonania, przewód rurowy 24 jest nawinięty wokół zewnętrznej powierzchni zewnętrznego cylindra 22 w taki sposób, że każdy kolejny zwój przewodu rurowego 24 ściśle przylega do poprzedniego. Tak więc uzyskuje się szczelny układ spiralnie nawiniętych zwojów przewodu rurowego 24.

Jak przedstawiono na fig. 3, wewnątrz zewnętrznego cylindra 22 znajduje się wewnętrzny cylinder 26. Wewnętrzny cylinder 26 również usytuowany jest w kierunku wzdłużnym urządzenia i jest równoległy względem zewnętrznego cylindra 22. Wewnętrzny cylinder 26 jest oddzielony do zewnętrznego cylindra 22, przy czym między wewnętrzną, powierzchnią 30 zewnętrznego cylindra 22, a zewnętrzną powierzchnią 32 wewnętrznego cylindra 26 powstaje przestrzeń międzycylindrowa 28.

W urządzeniu 20 znajduje się umieszczone centralnie źródło światła ultrafioletowego 34. Źródło światła ultrafioletowego 34 usytuowane jest również w kierunku wzdłużnym urządzenia i jest równoległe do zewnętrznego cylindra 22 i wewnętrznego cylindra 26. Tak więc, zarówno zewnętrzny cylinder 22, jak i wewnętrzny cylinder 26 otaczają źródło światła ultrafioletowego 34. Źródło światła ultrafioletowego 34 jest oddzielone od wewnętrznego cylindra 26, przy czym między wewnętrzną powierzchnią 38 wewnętrznego cylindra 26 i zewnętrzną powierzchnią 40 źródła światła ultrafioletowego 34 powstaje przestrzeń 36. Źródło światła ultrafioletowego 34, wewnętrzny cylinder 26 oraz zewnętrzny cylinder 22 mają w zasadzie taką samą długość.

Wracając do fig. 3, urządzenie 20 zawiera ponadto pierwszy człon uszczelniający 42 i drugi człon uszczelniający 44. Pierwszy człon uszczelniający 42 stanowi uszczelnianie pierwszej końcówki 46 zewnętrznego cylindra 22, a drugi człon uszczelniający 44 stanowi uszczelnianie drugiej końcówki 48 zewnętrznego cylindra 22. Pierwszy człon uszczelniający 42 jest umieszczony względem zewnętrznego cylindra 22 tak, że krańcowa powierzchnia czołowa pierwszej końcówki 46 przylega do wewnętrznej powierzchni czołowej 50 pierwszego członu uszczelniającego 42. Podobnie, drugi człon uszczelniający 44 jest umieszczony względem zewnętrznego cylindra 22 tak, że wewnętrzna powierzchnia czołowa 52 drugiego elementu uszczelniającego 44 przylega do krańcowej powierzchni czołowej zewnętrznego cylindra 22 umieszczonej na drugiej końcówce 48 zewnętrznego cylindra 22.

Ponadto, jak przedstawiono na fig. 3, wewnętrzny cylinder 26 ma zasadniczo taką samą długość jak zewnętrzny cylinder 22. Odpowiednio, wewnętrzna powierzchnia czołowa 50 pierwszego członu uszczelniającego 42 przylega do krańcowej powierzchni czołowej wewnętrznego cylindra 26, umieszczonej na pierwszej końcówce 54 wewnętrznego cylindra 26. Podobnie, krańcowa powierzchnia czołowa wewnętrznego cylindra 26 umieszczona na drugiej końcówce 56 wewnętrznego cylindra 26 przylega do wewnętrznej powierzchni czołowej 52 drugiego członu uszczelniającego 44.

Elementy podpierające 58 są integralnie połączone z każdym z członów uszczelniających 42, 44. Elementy podpierające 58 służą do utrzymywania urządzenia 20 w położeniu poziomym, na poziomej powierzchni.

Jak przedstawiono na fig. 3, co najmniej jeden, a korzystnie kilka oddzielonych od siebie otworów 60 przechodzi promieniowo przez wewnętrzny cylinder 26. Otwory 60 znajdują się w pobliżu drugiej końcówki 56 wewnętrznego cylindra 25. Korzystnie, otwory 60 rozmieszczone są wokół całego obwodu wewnętrznego cylindra 26. Dzięki przyleganiu pierwszego i drugiego członu uszczelniającego 42,44 do wewnętrznego i zewnętrznego cylindra 26,22 oraz istnieniu otworów 60 przechodzących przez wewnętrzny cylinder 26, przestrzeń międzycylindrowa 28 między wewnętrznym i zewnętrznym cylindrem 26, 22 znajduje się w połączeniu fluidalnym z przestrzenią 36, znajdującą się między wewnętrznym cylindrem 26 i źródłem światła ultrafioletowego 34.

169 377

Pierwszy człon uszczelniający 42, jak przedstawiono na fig. 4, zawiera korzystnie jeden pierwszy kanał 62, który przechodzi przez pierwszy człon uszczelniający 42 i który łączy przestrzeń 36 między wewnętrzną powierzchnią 38 wewnętrznego cylindra 26 i zewnętrzną powierzchnią 40 źródła światła ultrafioletowego 34 z atmosferą. Dzięki przyleganiu pierwszego elementu uszczelniającego 42 do wewnętrznego i zewnętrznego cylindra 26, 22, kanał 62 łączy się z przestrzenią 36 leżącą między wewnętrznym cylindrem 26 i źródłem światła 34, a przestrzenią 28 leżącą między wewnętrznym i zewnętrznym cylindrem 26, 22 za pośrednictwem wspomnianych otworów 60. Pierwszy kanał 62 ma otwór wlotowy 64. Otwór wlotowy 64 jest przyłączony do źródła powietrza 66, korzystnie wentylatora. Wentylator wdmuchuje lub zasysa powietrze przez otwór wlotowy 64, oraz kieruje go do przestrzeni 36 przez promieniowo rozmieszczone otwory 60.

Ponadto, pierwszy człon uszczelniający 42 zawiera co najmniej jeden, a korzystnie kilka dodatkowych kanałów 68, przechodzących przez ten człon uszczelniający 42. Kanały 68 są rozmieszczone w taki sposób, że przestrzeń międzycylindrowa 28 między wewnętrzną powierzchnią zewnętrznego cylindra 30 i zewnętrzną powierzchnią 32 wewnętrznego cylindra 26 łączy się z atmosferą. Ponieważ pierwszy człon uszczelniający 42 przylega do wewnętrznego i zewnętrznego cylindra 26, 22, kanały 68 mogą się łączyć tylko z przestrzenią 28. Pierwszy człon uszczelniający zawiera ponadto dwa dodatkowe otwory 70, przez które przechodzą wtyki elektryczne 72 wystające z jednego końca źródła światła ultrafioletowego 34. Jak uwidoczniono na fig. 5, drugi człon uszczelniający 44 zawiera dwa otwory 74, przez które przechodzą dwa wtyki elektryczne 76 wystające z drugiego końca źródła światła ultrafioletowego. W ten sposób podłącza się odpowiednie źródło zasilania (nie przedstawione) do wtyków 72, 76, dla doprowadzenia energii do źródła światła ultrafioletowego 34.

Powracając do fig. 1, jedno zakończenie spiralnie nawiniętego przewodu rurowego 24, czyli zakończenie wlotowe, jest połączone z odpowiednim zbiornikiem 78, w którym umieszczona jest zawiesina komórkowa, która ma być poddana naświetlaniu ze źródła światła ultrafioletowego 34. Zbiornik 78 wykonany jest korzystnie w postaci worka transfuzyjnego, albo innego sterylnego pojemnika, który jest wyposażony, jeśli to konieczne, w elementy filtrujące wychodzące powietrze. Pompa 80 o zmiennej charakterystyce, jest również umieszczona na zakończeniu wlotowym spiralnie nawiniętego przewodu rurowego 24. Pompa 80 służy do przesuwania zawiesiny komórkowej umieszczonej w zbiorniku 78 w kierunku spiralnie nawiniętego przewodu rurowego 24.

Pojemnik zbiorczy 82 jest połączony z przeciwległym zakończeniem spiralnie nawiniętego przewodu rurowego 24, czyli zakończeniem wylotowym, dla zebrania zawiesiny komórkowej, która została poddana naświetleniu promieniowaniem ze źródła światła ultrafioletowego 34.

Zewnętrzny cylinder 22 i wewnętrzny cylinder 26 są wykonane z materiałów, które są przystosowane do przepuszczania i filtrowania ultrafioletu. Materiał, z którego wykonane są wewnętrzny i zewnętrzny cylinder 26,22 przepuszcza przynajmniej 90% korzystnego widma ultrafioletu. Jednym z materiałów, który spełnia takie wymogi, jest stopione szkło krzemianowe. Materiał ten wykazuje pewne zalety w porównaniu do innych materiałów, takich jak na przykład optycznie profilowane tworzywo sztuczne, przy czym stopione szkło krzemianowe wykazuje większą odporność na zmiany temperatury. Jednak inne materiały niż stopiony krzemiankowy kwarc mogą być stosowane, o ile wybrany materiał spełnia zamierzony cel.

Przede wszystkim, systemy fluorescencyjnych lamp ultrafioletowych emitują połącznie promieni U.V. - A, U.V. - B i U.V. - C i różnią się w swych rozkładach widmowych i natężeniach. Na przykład lampa elektronowa U.V. - B emituje przede wszystkim promieniowanie U.V. - B, którego długość fali mieści się w zakresie 280 - 320 nanometrów. Jednak ta sama lampa emituje również, do pewnej granicy, minimalną ilość promieni U.V. - A i U.V. - C.

Korzystnie, źródło światła ultrafioletowego 34 stosowane w rozwiązaniu według wynalazku jest lampą fluorescencyjną o średniej długości fali. Tego rodzaju lampa jest odpowiednia, ponieważ jak wspomniano, emituje ona optymalny rozkład promieniowania ultrafioletowego w zakresie od około 280 nanometrów (nm) do 320 nanometrów (nm). Stwierdzono, że taki zakres promieniowania ultrafioletowego jest najbardziej korzystny do naświetlania komórek do transplantacji, w zawiesinie komórkowej. Jednakże, jak stwierdzono na podstawie badań, lampa fluorescencyjna o średniej długości fal promieni U.V. - B emituje minimalne, ale dodatkowe ilości światła ultrafioletowego powyżej zakresu długości fal, czyli ponad zakres 280 - 320 nanometrów. Stwierdzono, że

169 377

Ί światło ultrafioletowe powyżej zakresu 280-320 nanometrów nie jest całkowicie odpowiednie do naświetlania potencjalnych komórek do transplantacji.

Dla uniknięcia tej niedogodności, stosuje się układ filtracyjny (90, 92) w wewnętrznym cylindrze (26) i/lub zewnętrznym cylindrze (22) w celu zahamowania przepuszczania światła ultrafioletowego, które ma niepożądaną długość fali. Stosuje się źródło światła ultrafioletowego, które emituje pożądane światło ultrafioletowe, mające pożądany rozkład widmowy i zakres szczególnie dobrze przystosowany do wykorzystania w połączeniu z układem filtracyjnym (90, 92). Układ filtracyjny umożliwia części światła ultrafioletowego, mającej pożądaną długość fali, przejście przez wewnętrzny i zewnętrzny cylinder i jednocześnie powoduje, że niepożądana i potencjalnie szkodliwa część światła ultrafioletowego, powyżej zakresu U.V. - B zostanie usunięta przez filtrowanie, przed dotarcieimdo spiralnie nawiniętego przewodu rurowego i zawiesiny komórkowej tam zawartej.

Częścią widmowego zakresu światła ultrafioletowego, która jak stwierdzono jest niepożądana, jest światło ultrafioletowe w zakresie U.V. - C. Ustalono, że światło ultrafioletowe w zakresie U.V. - C nie jest odpowiednie do naświetlania komórek, z uwagi na jego właściwości wysokoenergetyczne i małą długość fal.

W korzystnym przykładzie wykonania urządzenia, opisany układ filtracyjny ma postać folii nałożonej na zewnętrzną powierzchnię 32 wewnętrznego cylindra 26. Można zastosować dowolną folię, która jest w stanie hamować albo blokować transmisję wysokiej energii promieniowania U.V. -Co małej długości fali. Korzystny jest fakt, że folia ma zdolność hamowania przepuszczania światła U.V. - C mającego zakres długości fali między około 200 nanometrów i 280 nanometrów. Wspomniana folia jest korzystnie umieszczona na zewnętrznej powierzchni 32 wewnętrznego cylindra 26. Wskazane jest pokrycie wewnętrznej powierzchni 30 zewnętrznego cylindra 22 tego samego rodzaju folią. Jednakże, dla zwiększenia trwałości folii, filtry 90 korzystnie umieszcza się w odstępie od źródła światła ultrafioletowego. W arstwa pokrycia folią ma korzystnie grubość między 0,10 mm i 0,15 mm. Jednak można zastosować warstwy o innej grubości, w zależności od pożądanych wyników.

Jeśli pożądane jest, aby duża ilość energii o małej długości fali światła U.V. - C była filtrowana w przedstawiony sposób, dla zapobieżenia naświetlaniu zawiesiny komórkowej przez tę część światła ultrafioletowego, filtrowanie i hamowanie przepuszczania światła U.V. - A nie jest aż tak istotne. Powodem tego jest fakt, że światło U.V.-A ma niską energię w zakresie długich fal świetlnych. W wyniku tego, światło U.V.-A nie będzie wywierało takich samych szkodliwych skutków na zawiesinę komórkową co duża ilość energiLdla małej długości fali światła U.V. - C.

Pomimo tego, dla zapewnienia poddawania naświetlaniu zawiesiny komórkowej wyłącznie światłem U.V.-B, stosuje się układ filtracyjny hamujący przepuszczanie światła U.V.-A przez wewnętrzny i/lub zewnętrzny cylinder 26, 22. Szczególnie korzystnym jest jeden układ filtracyjny, który sprowadza się do zastosowania filtru wykonanego z niklu i siarczanu kobaltu, który jest umieszczony we wspomnianych miejscach, dla filtrowania światła U.V.-A, ale przepuszczania światła U.V. - B. Jako warianty, można zastosować filtry optyczne dowolnego rodzaju. Taki filtr optyczny musi spełniać pożądany cel filtrowania części światła ultrafioletowego, którym nie należy naświetlać zawiesiny komórkowej. Ponadto, umieszcza się również przeciwodblaskowe powłoki na wewnętrznym i/lub zewnętrznym cylindrze, dla polepszenia przekazywania światła ultrafioletowego przez wewnętrzny i/lub zewnętrzny cylinder.

Układ filtracyjny może być stosowany do hamowania i blokowania przepuszczania światła U.V. - A i U.V. - C, umożliwiając jednocześnie przepuszczanie światła U.V. - B. Ponadto, przez odpowiedni dobór folii i/lub filtrów optycznych, wyłącznie światło U.V.-B, mające wymaganą długość fali, może być stosowane do naświetlania zawiesiny komórkowej wpływającej do przewodu rurowego 24.

Układ filtracyjny może być również stosowany w połączeniu z różnymi źródłami światła ultrafioletowego. Na przykład, można stosować źródło światła ultrafioletowego, które emituje początkowo światło U.V. - A, początkowo światło U.V. - C lub oba na raz.

Spiralnie nawinięty przewód rurowy 24 jest korzystnie wykonany z materiału, który jest przystosowany do natychmiastowego przekazu światła ultrafioletowego. Jednym z takich materiałów jest polipropylen.

169 377

Jedną z korzyści związaną z urządzeniem według wynalazku jest to, że urządzenie 20 do naświetlania komórek jest wyposażone w układ wentylacyjny, zaprojektowany i przeznaczony do utrzymywania stałej temperatury podczas jego pracy. Jak przedstawiono na fig. 3 układ wentylacyjny działa w sposób następujący. Nieduży wentylator stanowiący źródło powietrza 66, wdmuchuje powietrze przez otwór wlotowy 64 do przestrzeni 36 między wewnętrzną powierzchnią 38 wewnętrznego cylindra 26 i zewnętrzną powierzchnią 40 lampy stanowiącej źródło promieniowania nadfioletowego 34. Powietrze jest dmuchane w kierunku drugiej końcówki 56 wewnętrznego cylindra 26, gdzie wpada przez otwory 60 przechodzące przez wewnętrzny cylinder 26. Następnie, powietrze jest doprowadzane w kierunku kanałów 68, jak pokazują strzałki A, które przechodzą przez pierwszy człon uszczelniający 42. Ciągły przepływ powietrza z wentylatora lub innego odpowiedniego źródła powietrza 66 do przestrzeni 36, przez kanały 60, przez przestrzeń międzycylindrową 28 i na zewnątrz otworów 68 zapewnia ciągłą wentylację urządzenia 20, a powietrze w zamkniętym systemie jest ciągle wietrzone.

Jedną z korzyści wynikających z systemu wentylacyjnego według wynalazku, jest to, że zmiany temperatury otoczenia mogą dawać w wyniku 60% zmienności wydajności lampy ultrafioletowej. Jeżeli urządzenie jest wstępnie kalibrowane na podstawie wyników uzyskanych po pracy urządzenia w specyficznym zestawie warunków otoczenia, to późniejsze działanie urządzenia w innych warunkach otoczenia niż te, które istniały w momencie pierwszego kalibrowania, będzie oddziaływało na zawiesinę komórkową, która jest naświetlana ilością światła różniącą się od spodziewanej ilości. Tak więc stosowanie systemu wentylacyjnego pomaga w zapewnieniu utrzymania temperatury w urządzeniu na stałym poziomie i zapewnia, że komórki w zawiesinie komórkowej są naświetlane na wymaganym poziomie, w wymaganej ilości światła ultrafioletowego.

Jako wariant wentylatora, do otworu wlotowego 64 można podłączyć pompę próżniową lub pompę ssącą dla ciągłej wentylacji zamkniętego układu. W odmiennym wykonaniu, pompa próżniowa wciąga powietrze do przestrzeni międzycylindrowej 28 przez kanały 68, a powietrze będzie przepływać przez otwory 60 przechodzące przez wewnętrzny cylinder 26, przez przestrzeń 36 i wychodzić przez otwór 64.

Kolejną korzyścią związaną z systemem wentylacyjnym według wynalazku jest przedstawione stosowanie filtrów 90 i tym podobnych elementów do filtrowania i hamowania przepuszczania światła ultrafioletowego, które ma określoną długość fali. W tym względzie, ciepło wytworzone przez źródło światła ultrafioletowego i wynikająca temperatura w urządzeniu 20 może spowodować wypaczenie lub przemieszczenie się powierzchni filtru. Przez stosowanie systemu wentylacyjnego, temperatura wewnątrz urządzenia 20 jest utrzymywana na poziomie, który nie szkodzi powierzchni filtru. Aby wzmocnić stabilność filtru, otwory wentylacyjne 68, które przepuszczają powietrze z przestrzeni zewnętrznej do przestrzeni 28 między wewnętrznym i zewnętrznym cylindrem 22, 26 mogą być zamienione z otworem wlotowym 62, jeśli to jest pożądane. Ponadto, powracający przepływ powietrza, przez zastosowanie pompy próżniowej lub ssącej, szybciej przenosi ciepło z wewnętrznego i zewnętrznego cylindra, aby zapobiec uszkodzeniu powierzchni filtru 90. Ten powracający przepływ powietrza umożliwia ciepłu wytworzonemu przez lampę opuszczenie układu w szybszym tempie, ponieważ ciepło jest natychmiast przenoszone na zewnątrz.

Pompa 80 o zmiennej charakterystyce może być zastąpiona przez inne urządzenia przystosowane do wykonywania zbliżonej funkcji. Na przykład, zmienna pompa strzykawki lub innego rodzaju regulowane wysokociśnieniowe urządzenie pompujące może być zastosowane do pompowania zawiesiny komórkowej ze zbiornika 78 przez spiralnie nawinięty przewód rurowy 24 do pojemnika zbiorczego 82.

Stosowanie zewnętrznego cylindra, którego zewnętrzny promień wynosi około 24 mm i długość około 190 mm, jak zmierzono między pierwszym i drugim członem uszczelniającym 42,44, w połączeniu z wydrążonym przewodem rurowym 24, którego wewnętrzna średnica wynosi około 1,02mm i zewnętrzna średnica wynosi 2,16mm, umożliwi umieszczenie około 17,0ml zawiesiny komórkowej w przewodzie rurowym 24 powyżej obszaru naświetlania w urządzeniu. Zewnętrzny promień wewnętrznego cylindra 26 wynosi około 16 mm. Ponadto, odległość między wewnętrznym i zewnętrznym cylindrem 20, 22 oraz między wewnętrznym cylindrem i źródłem światła ultrafiole169 377 towego wynosi około 8 mm. Powyższe wymiary i wartości są podane wyłącznie jako przykład i mają na celu zilustrowanie, że niezbędna jest znajomość wymiarów zewnętrznego cylindra i przewodów rurowych, aby ilość zawiesiny komórkowej zawartej w zwojach przewodu rurowego mogła być ustalona dla obliczenia dawki, kalibrowania i uzyskania zgodnych wyników.

Dla zapewnienia prawidłowego naświetlania komórek w zawiesinie komórkowej, które są tłoczone przez spiralnie nawinięty przewód rurowy, przez znaną lub określoną ilość światła ultrafioletowego, istotnym i zasadniczym czynnikiem jest, aby urządzenie 20 zostało skalibrowane. W pierwszym etapie procedury kalibrowania źródło światła ultrafioletowego 34 pozostaje włączone bez przerwy przez 100 godzin. Stwierdzono, że wydajność lamp ultrafioletowych waha się podczas wstępnych godzin pracy lampy. Zatem utrzymywanie lampy włączonej przez 100 godzin powoduje zmniejszenie wahania wydajności i w zasadzie eliminację tego wahania.

Po utrzymywaniu włączonego źródła światła ultrafioletowego przez około 100 godzin, niezbędne jest obliczenie wydajności tej lampy ultrafioletowej. Do tego celu można stosować sferę całkującą i widmowy miernik promieniowania, a w wyniku tego można ustalić lokalną i całkowitą wydajność światła U.V. - A, U.V. - B i U.V. - C. Podczas przeprowadzania pomiarów wydajności lampy ultrafioletowej 34, temperatura w urządzeniu powinna być utrzymywana na stałym poziomie, podczas działania układu wentylacji.

Pomiary przeprowadzone z zastosowaniem detektora wąskopasmowego lub czujnika oraz laboratoryjnego miernika promieniowania mogą być znormalizowane do pomiarów kalibrowych i zastosowane w terminie późniejszym dla ustalenia ilości przepływu w urządzeniu 20, powiedzmy po 6-8 miesiącach użytkowania. Dla przykładu, powiedzmy że kalibrowane pomiary wydajności systemu naświetlania wynoszą wstępnie 3,0 W/m²/s, stosując detektor wąskopasmowy i laboratoryjny miernik promieniowania, odczyt wydajności może być znormalizowany do pomiarów kalibrowanych. Odczyt z laboratoryjnego miernika promieniowania wskazał wartość 0,10 W/m²/s i przedstawiał 100% wydajności systemu naświetlania. Jeżeli w ciągu 6 miesięcy laboratoryjny miernik promieniowania będzie wskazywał 0,08W/m2/s, to wyajność systemu będzie wynosić około 2,4 W/m^/s lub 80% wydajności wstępnego działania.

Stosując kalibrowane pomiary naświetlania, można uzyskać całkowitą wydajność światła U.V. - B ze źródła światła ultrafioletowego. Wydajność ta, uzyskana w watach na sekundę, może zostać przeliczona na waty na metr kwadratowy na sekundę przez podzielenie obszaru powierzchni zewnętrznego cylindra, lub obszaru napromieniowania. Jak widać, obszar napromieniowania może być zwiększony przez zastosowanie zewnętrznego cylindra o większej średnicy. Dodatek w postaci warstwy folii o maksymalnej grubości 0,15 mm, wystarczająco przefiltruje niepożądane światło U.V.-C. Zwiększając lub podwajając maksymalną grubość spowoduje się obniżenie o około 50% ilości światła U.V. - B, które jest przekazywane przez cylindry do komórek w spiralnie nawiniętym przewodzie rurowym 24. Można również ograniczyć wielkość naświetlania przez kontrolowanie zasilania prądem, który jest dostarczany do lampy ultrafioletowej. Reostat sprzężony lub zmienne źródło zasilania mogą być zastosowane do zmniejszania napromieniowania.

Wiedząc, że istnieją poniżej podane zależności, prędkość pompowania potrzebna do wykonania określonego naświetlania komórek w zawiesinie komórkowej może być określona. Dawka (J/m²) = naświetlanie (W/m2/s) X czas (s), przy czym mierzy się naświetlanie po zastosowaniu jakiegokolwiek filtru i po zredukowaniu wydajności lampy,

V(ml) = ilość komórek wymaganych do transplantacji ilość komórek/ml zawiesiny komórkowej gdzie V = objętość zawiesiny komórkowej, która jest potrzebna, prędkość pompowania (ml/min) = V(ml)— czas · (s)

Dla przykładu, zostało ustalone, że w typowej transplantacji szpiku kostnego, stężenie komórek potrzebnych do ratowania biorcy wynysi okoto 2,3 X 10⁹ komórek dla 10 s zczurów . Przez zastosowame zewn^rme^ nyhbdra i wywn^tzanego cylindra, ktorm mają wyiej podane wymiaky oraz nayradąj^ae drugą popc-^ foh . o ^y2zba²ai ^o©mm nk ezwzę^rrnn^y jio o'ⁱeno2^knię wew^ttznego ^incra, ug ^zopydutz cULze zredu^wanb o 5^z% wyda^ęto ląmpw' ukadfinlętywoi,

169 377 ustawiając zasilanie dostarczane do lampy ultrafioletowej na 30% i po ustaleniu, że odpowiednia dawka powinna wynosić 150 J/m², określa się z podanych zależności, że odpowiednia prędkość pompowania wynosi około 2,26 ml/min, podczas gdy stężenie komórek wynosi około 2,3 X 10⁹ komórek/ml.

Mając określoną prędkość pompowania, pompa 80 o zmiennej wartości znamionowej lub inne odpowiednie urządzenie, jest ustawiona na tę prędkość i zawiesina komórkowa znajdująca się w zbiorniku 78 jest przepuszczana do zakończenia wlotowego przewodu rurowego 24. Przez działanie pompy 80, dostarcza się zawiesinę komórkową przez przewód rurowy 24 do obszaru naświetlania, gdzie komórki z zawiesiny komórkowej są naświetlane promieniowaniem ze źródła światła ultrafioletowego. Zawiesina komórkowa przepływa wzdłuż całej długości przewodu rurowego i przez cały obszar naświetlania i jest poddawana określonej dawce naświetlania światłem ultrafioletowym. Naświetlane komórki w zawiesinie komórkowej wypływają z przewodu rurowego 24 przez zakończenie wylotowe i są gromadzone w pojemniku zbiorczym 82. Następnie komórki są wszczepiane biorcy.

Urządzenie może również być stosowane przy innego rodzaju przeszczepach komórek czy transfuzji. Ponadto, można stosować inne cylindry jako dodatek do przedstawionych wewnętrznego i zewnętrznego cylindra.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 4,00 zł

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do naświetlania komórek do transplantacji, zwłaszcza krwi, promieniami ultrafioletowymi, dla przemiany określonych antygenów i rozpoznania transplantowanych komórek, zawierające umieszczone centralnie w kierunku wzdłużnym źródło promieniowania ultrafioletowego połączone ze źródłem energii elektrycznej, zawierające wewnętrzny cylinder i zewnętrzny cylinder umieszczony na zewnątrz wewnętrznego cylindra i oddalony od tego wewnętrznego cylindra, przy czym wspomniane cylindry, wewnętrzny i zewnętrzny, są połączone trwale ze sobą i ustawione współosiowo względem siebie, oraz zawierające spiralnie ukształtowany kanał przenoszący zawiesinę komórek, znamienne tym, że kanał (24) przenoszący zawiesinę komórek znajduje się na zewnątrz zewnętrznego cylindra (22), dla spiralnego kierowania zawiesiny komórek wzdłuż długości źródła światła ultrafioletowego (34).
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że kanał przenoszący zawiesinę komórek (24) jest wykonany jako przewód rurowy rozmieszczony spiralnie wokół obwodowej powierzchni zewnętrznego cylindra i wykonany z materiału transmitującego promieniowanie ultrafioletowe.
3. 3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że wewnętrzny cylinder (26) jest wyposażony w filtr promieniowania ultrafioletowego (90) dla filtracji światła ultrafioletowego o określonej długości fali.
4. 4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że filtr promieniowania ultrafioletowego (90) jest wykonany jako powłoka na zewnętrznej powierzchni (32) wewnętrznego cylindra (26) zatrzymująca transmisję promieniowania ultrafioletowego o długości fali między 200 a 280 nm.
5. 5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że powłoka jest wykonana w postaci folii.
6. 6. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że powłoka jest wykonana w postaci filtru optycznego.
7. 7. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że na każdym końcu cylindrów, wewnętrznego i zewnętrznego (26,22), znajduje się człon uszczelniający (42,44), a w jednym członie uszczelniającym (42) są wykonane kanały (68) łączące atmosferę otoczenia z przestrzenią międzycylindrową (28) między cylindrem wewnętrznym (26) i zewnętrznym (22).