Экстракорпоральный облучатель крови

ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ цЕНтР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОИ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявители Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси Учреждение образования Белорусский государ ственный медицинский университет(72) Авторы Леващенко Григорий Иванович Плавский Виталий Юльянович Кирковский Валерий Васильевич Комар Геннадий Леонидович (ВУ)(73) Патентообладатели Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси Учреждение образования Белорусский государственнь 1 й медицинский университет (ВУ)Экстракорпоральнь 1 й облучатель крови, содержащий источник ультрафиолетового излучения, оптически Прозрачную проточную кювету, систему кровотока с емкостью и перистальтический насос, отличающийся тем, что в качестве источника излучения использованы светодиоды, установленные по обеим сторонам кюветы и оптически связанные с нею, кювета выполнена в виде прямоугольного параллелепипеда без торцевых стенок толщиной 0,4-0,6 мм, система кровотока с емкостью содержит эластичную трубку,состоящую из двух частей, охватывающих торцы кюветы, которая установлена между светодиодами с помощью эластичных трубок и направляющих, расположенных вне зоны облучения.(56) 1. Аппарат УФ-облучения крови Надежда Инструкция по эксплуатации. - Нижний Новгород, ООО НПК Биотехник, 1997. 2. А.с. СССР 1042758, МПК А 6111 5/06, 1983.Полезная Модель относится К области медицинской техники И может быть использована при лечении сердечно-сосудисть 1 х, онкологических, инфекционных и других заболеваний,при которых облучение крови ультрафиолетовым (УФ) излучением создает лечебный эффект.Известен экстракорпоральный облучатель крови Надежда 1, содержащий источник УФ-излучения, оптически прозрачную проточную кювету, систему кровотока и перистальтический насос. Источником УФ излучения служит бактерицидная лампа с длиной волны излучения Атак 254 нм. Кювета выполнена в виде жесткого полимерного диска с углублением, по периметру которого приварена прозрачная для УФ, излучения пленка,образующая с диском полость глубиной 1 мм для протока крови. Диск имеет две канюли для соединения с системой кровотока и крепится в устройстве с помощью держателяпереходника. Объем кюветы 5 см 3. На внутренней поверхности кюветы выполнены каналы,которые, по замыслу авторов способствуют частичному перемешиванию крови во время облучения. Плотность мощности излучения у поверхностного слоя крови не превышает 3 мВт/см 2. Кювета с системой кровотока предназначена для одноразового использования.Недостатком устройства является низкий лечебный эффект из-за небольшого количества облучаемой крови при одноразовом прохождении ее через кювету. Поскольку, из-за большой оптической плотности при Жтдх 254 нм, кровь облучается только в приповерхностном слое толщиной 20-25 мкм, то клетки крови, расположенные в кювете на глубине 30-1000 мкм, лечебной дозой энергии не облучаются. Если кровь облучается при отборе и возврате ее пациенту, то общее количество облученной крови не превышает 5 от отобранной у пациента. Если предположить, что при облучении кровь частично перемешивается, то время облучения некоторых клеток крови уменьшается и очевидно, что количество крови, получившее необходимую (лечебную) дозу энергии, может быть еще меньше. Недостатками устройства являются также большие размеры и небольшой ресурс (примерно 1000 часов) работы источника излучения.Известен экстракорпоральный облучатель крови Изольда 2 (прототип), содержащий источник УФ-излучения, оптически прозрачную проточную кювету, систему кровотока с емкостью и перистальтический насос. Источником УФ-излучения в облучателе Изольда служит бактерицидная лампа с Атак 254 нм могут быть использованы другие газоразрядные источники УФ излучения длинноволнового диапазона. В устройстве применена плоская цельная кювета из кварца длиной 14 см, толщиной 1 мм с отливами на торцах, объемом около 3 см 3 для многократного использования и полимерная кювета одноразового использования с аналогичными техническими характеристиками. Полимерная кювета устанавливается в систему кровотока с помощью специального установочного узла и не требует стерилизации в отличие от кварцевой кюветы. В облучателе Изольда как с кварцевой так и с полимерной кюветами из-за большой оптической плотности при Жтах 254 нм и ламинарности течения, кровь облучается лечебной дозой энергии только в тонком пристеночном слое толщиной 20-25 мкм.Плотность мощности излучения у поверхности используемых кювет не превышает 3 мВт/см 2. Линейная скорость ламинарного потока крови в кювете составляет при отборе крови 1,4 см/с, а при возврате его пациенту - 0,7 см/с. Это обеспечивает время облучения клеток крови в кювете соответственно 10 с и 20 с. При плотности мощности 2,5 мВт/см 2 энергетическая облученность клеток крови в пристеночном слое составляет соответственно 25 и 50 мДж/см 2. При отборе 1 смз крови на 1 кг веса пациента лечебной дозой энергии облучается 5 , то есть 3,5-4 см 3 крови, что составляет не более 0,07 от общего среднего количества крови в организме.Недостатком устройства с обоими типами кювет является низкая лечебная эффективность из-за облучения лечебной дозой небольшой доли крови, проходящей через кювету. В прототипе, пропуская кровь через кювету при отборе и возврате ее с антикоагулянтом пациенту, можно облучить не более 5 от количества отобранной крови. Недостаткамиустройства являются также большие размеры, небольшой ресурс работы источников излучения И неудобства, обусловленные применением газоразрядных ламп, требующих времени для прогрева.Задачей данной полезной модели является создание устройства с кюветой в системе кровотока одноразового использования, обеспечивающего высокий лечебный эффект за счет облучения лечебной дозой УФ-излучения не менее 35-40 отобранной у пациента крови за одну процедуру, компактного по конструкции, удобного в эксплуатации, с повыщенным ресурсом работы.Для выполнения поставленной задачи авторами был создан экстракорпоральный облучатель крови, содержащий источник УФ-излучения, оптически прозрачную проточную кювету, систему кровотока с емкостью и перистальтический насос, в котором в качестве источника излучения использованы светодиоды больщой мощности излучения, установленные по обеим сторонам кюветы и оптически связанные с нею, кювета выполнена в виде прямоугольного параллелепипеда без торцевых стенок толщиной 0,4-0,6 мм, система кровотока с емкостью содержит эластичную трубку, разрезанную на две равные части и охватывающую торцы кюветы, образуя систему кровотока с кюветой одноразового использования, причем кювета установлена между светодиодами с помощью эластичных трубок и направляющих, расположенных вне зоны облучения.Сущность полезной модели поясняется функциональной схемой устройства, представленной на фигуре.Облучатель крови содержит светодиоды больщой мощности излучения 1, установленные по обеим сторонам кюветы 2 и оптически связанные с нею световыми лучами 3. Система кровотока 4 содержит емкость 5 с трубкой 6 для выравнивания давления в емкости с атмосферой, зажим 7 и инъекционные иглы 8. Кювета 2 с помощью эластичных трубок 9 и переходников 10 соединена с системой кровотока 4 и крепится между светодиодами 1 с помощью трубок 9 и направляющих 11. Перистальтический насос 12 обеспечивает прокачку крови через кювету с заданной скоростью в двух направлениях 13. Системы питания и охлаждения светодиодов, а также измерители стабилизированных токов накачки светодиодов на фиг. 1 не показаны. Количество светодиодов, расстояние между ними и кюветой определяются мощностью светодиодов и их индикатрисой излучения.Выбранные форма и размеры кюветы обеспечивают оптимальные условия гемодинамики, облучения клеток крови мощными светодиодами и крепления кюветы в системе кровотока одноразового использования.Кювета выполнена из увиолевого стекла, вставляется торцами на глубину 6-7 мм в эластичную трубку, изготовленную из силикона. Общий объем системы кровотока (без емкости 5) не превыщает 15 см 3. Для прокачки крови используется перистальтический насос производительностью 0,016-16 смз/мин.В макете устройства использованы светодиоды УФ-излучения с Жтах 365 нм, полуШириной спектра АЖ 10 нм, мощностью излучения 100 мВт. Кювета имеет внутренние размеры 35100,5 мм. Длина рабочей части кюветы, где облучается поток крови,составляет 22 мм. Шесть светодиодов обеспечивают плотность мощности излучения Р 120-130 мВт/см 2 с двух сторон кюветы. Скорость потока крови через кювету при отборе ее у пациента составляет 16 см 3/мин, что исключает тромбирование иглы. При этом линейная скорость клеток крови в кювете сечением 5 0,05 см 2 составляет 320 см/мин. Соответственно время прохождения клеток крови через рабочую часть кюветы (время облучения) составляет г 2,2 см/320 см/мин 0,4 с. Тогда энергетическая облученность кюветы Ш Р г 50 мДж/см 2. При возврате крови к пациенту скорость крови может быть уменьшена в 2 раза, и тогда энергетическая облученность Ш составит 100 мДж/см 2, т.е. в 2 раза выще, чем для прототипа. Поскольку оптическая плотность крови при Ж 365 нм меньще, чем при Ж 254 нм, то в предложенном устройстве кровь облучается в больщем слое (35-40 мкм), и увеличение энергии облучения кюветы обеспечивает облучение боль 3ших слоев крови лечебной дозой энергии. При этом одновременно облучаются два слоя суммарной толщиной 80 мкм, что составляет 16 крови, проходящей через кювету. А при повторном прохождении оптически менее плотной крови (с антикоагулянтом) через кювету к пациенту суммарное количество облученной крови с учетом повторного облучения некоторых клеток составляет примерно 35 от отобранной крови. При уменьшении толщины кюветы до 0,4 мм доля облученной крови по отношению к отобранной у пациента будет превышать 40 .Устройство работает следующим образом. При включении перистальтического насоса 12 раствор антикоагулянта из перевернутой емкости 5 заполняет систему кровотока 4, включая инъекционную иглу 8. После пункции иглой 8 вены пациента включают обратное направление вращения насоса и светодиоды. Кровь из вены в количестве 0,5 см 3 на 1 кг веса пациента облучается в кювете 2 и поступает в емкость 5, где смешивается с антикоагулянтом. Затем емкость переворачивают и насос включают в обратном направлении вращения с установленной скоростью. Кровь с антикоагулянтом более прозрачна, проходя через кювету, облучается в слоях толщиной 50-55 мкм и затем вводится в вену пациента. В конце процедуры выключают насос, светодиоды и устройство в целом.Основным преимуществом устройства перед прототипом является то, что при одновременном уменьшении толщины кюветы, уменьшении оптической плотности крови за счет увеличения длины волны излучения и увеличении плотности энергии облучения, количество облученной крови лечебной дозой энергии увеличивается более чем в 5 раз. Дополнительными преимуществами устройства являются возможность регулировки облученности кюветы изменением тока накачки светодиодов, небольшое время установления рабочего режима (не более 1 мин), большой ресурс работы источников излучения (свыше 20000 часов) и небольшие размеры устройства.Таким образом, использование в качестве источников УФ-излучения светодиодов большой мощности, установленных по обеим сторонам кюветы, выполненной в виде прямоугольного параллелепипеда без торцевых стенок с размерами - длина 30-40 мм, ширина 8-12 мм и толщина 0,4-0,6 мм, включение в систему кровотока эластичной трубки для крепления кюветы и расположение кюветы между светодиодами с помощью направляющих, установленных вне зоны облучения, позволило увеличить лечебный эффект экстракорпорального УФ-облучателя крови с системой кровотока одноразового использования,улучшив при этом его эксплуатационные характеристики.Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.