Аппарат для экстракорпорального ультрафиолетового облучения крови

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ АППАРАТ ДЛЯ ЭКСТРАКОРПОРАЛЬНОГО УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ОБЛУЧЕНИЯ КРОВИ(71) Заявители Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И. Степанова Национальной академии наук Беларуси Учреждение образования Белорусский государственный медицинский университет(72) Авторы Левашенко Григорий Иванович Плавский Виталий Юльянович Кирковский Валерий Васильевич(73) Патентообладатели Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И. Степанова Национальной академии наук Беларуси Учреждение образования Белорусский государственный медицинский университет(57) Аппарат для экстракорпорального ультрафиолетового облучения крови, содержащий источник питания, модуль управления, источник ультрафиолетового излучения, кювету,выполненную из полимерной трубки и оптически связанную с источником излучения,инфузионную магистраль и перистальтический насос, отличающийся тем, что источник излучения выполнен в виде двух линеек светоизлучающих диодов с выступающими головками, расположенных параллельно и образуя шарнирный зажим с симметрично выступающими вовнутрь светоизлучающими диодами, при этом трубка кюветы установлена в зажиме между направляющими, расположенными между светоизлучающими диодами одной линейки, с возможностью образования кюветы переменного сечения с длиной, равной длине линеек светоизлучающих диодов.(56) 1. Аппарат УФ облучения крови Надежда. Инструкция по эксплуатации. - Нижний Новгород ООО НПК Биотехник, 1997. 36772007.06.30 2. Левашенко Г.И., Мазаев Н.В. Ультрафиолетовый облучатель крови с системой кровотока одноразового использования // Журнал прикладной спектроскопии. - 1999. - Т.66.2. - С. 289-292. 3. Патент РБ 8831, МПК 61 5/06, 2006. Полезная модель относится к области медицинской техники и может быть использована для лечения широкого круга заболеваний различного генеза путем экстракорпорального воздействия на кровь излучением ультрафиолетового (УФ) диапазона. Известен экстракорпоральный облучатель крови Надежда 1, содержащий источник питания, модуль управления, источник УФ излучения, кювету, инфузионную магистраль и перистальтический насос. В качестве источника излучения использована бактерицидная лампа мощностью 4 Вт. Кювета выполнена в виде жесткого полиэтиленового диска, по периметру которого герметично приварена проницаемая для УФ лучей пленка толщиной 40-50 мкм. Диск имеет углубление, образующее с пленкой полость для протока крови слоем толщиной 1 мм. На внутренней поверхности кюветы изготовлены каналы, способствующие, по мнению авторов 1, перемешиванию крови и более равномерному ее облучению. Объем кюветы 5 см 3. Недостатком аппарата является применение бактерицидной лампы, характеризующейся не только ограниченным ресурсом (1000 часов работы) и нестабильностью характеристик излучения во времени, но и отрицательным действием бактерицидных лучей на медицинский персонал. Кроме этого, аппарат характеризуется неоднородностью облучения крови в слое толщиной 1 мм, вследствие большой оптической плотности цельной крови. Наиболее близким к заявляемой полезной модели является аппарат для экстракорпорального УФ облучения крови 2 (прототип). Аппарат содержит источник питания, модуль управления, источник УФ облучения, кювету в виде трубки из полимерного материала, установленной в зажиме со щелями, оптически связанную с источником излучения, инфузионную магистраль и перистальтический насос. Источником излучения служат лампы типа ЛЭ-8 и ЛУФТ-8 с отражателями. Аппарат выполнен в виде моноблока с перистальтическим насосом, в котором кассета с кюветой вставляется сверху между двумя лампами. Потребляемая электрическая мощность не превышает 40 Вт. Спектральная область излучения ламп составляет 290-380 нм, а коэффициент пропускания стенки кюветы толщиной 0,7 мм увеличивается от 0,1 при 300 нм до 0,7 при 380 нм. Облученность крови у стенок кюветы составляет 1,6 мВт/см 2. Объем кюветы не превышает 8 см 3. Специальный профиль кюветы с переменным сечением и поворотами трубки способствует перемешиванию крови во время облучения и увеличивает долю облученной крови от количества, проходящего через кювету. Однако аппарат не обеспечивает равномерного облучения клеток крови и часть клеток не получает терапевтической дозы облучения, что снижает его лечебный эффект. Недостатками известного аппарата являются неэффективное использование ламп для облучения плоской кюветы, частично перекрытой стенками зажима, неоптимальное использование спектрального состава излучения ламп для облучения крови в полимерной кювете, что может приводить к нежелательному перегреву крови в ней. Небольшой ресурс используемых ламп (менее 2000 часов) и нестабильность их световых характеристик вместе с другими недостатками ограничивают получение необходимого терапевтического эффекта и требуют создания более совершенных аппаратов. Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является повышение терапевтического эффекта и эксплуатационных характеристик аппарата за счет использования линеек светоизлучающих диодов и увеличения энергии облучения клеток крови до терапевтической дозы излучения. 36772007.06.30 Задача решается за счет того, что в аппарате, содержащем источник питания, модуль управления, источник УФ излучения, кювету, выполненную из полимерной трубки и оптически связанную с источником излучения, инфузионную магистраль и перистальтический насос, источник излучения выполнен в виде двух линеек светоизлучающих диодов с выступающими головками, расположенных параллельно, образуя шарнирный зажим с симметрично выступающими вовнутрь светоизлучающими диодами, а трубка кюветы установлена в зажиме между направляющими, расположенными между светоизлучающими диодами одной линейки с возможностью образовать кювету с переменным сечением длиной, равной длине линеек светоизлучающих диодов. Сущность полезной модели поясняется блок-схемой аппарата, представленной на фиг. 1, и видом А кюветы с линейками светочувствительных диодов, представленном на фиг. 2. Аппарат содержит источник питания 1, модуль управления 2, источник УФ излучения,выполненный в виде двух линеек светоизлучающих диодов 3, с выступающими головками 4, инфузионную магистраль 5, кювету из полимерной трубки 6, перистальтический насос 7 для перекачки крови через кювету, направляющие 8 для фиксирования трубки кюветы на линейке светоизлучающих диодов, инъекционные иглы 9, шарнирное соединение линеек 10. Накопительная емкость 11 используется при перекачке крови аппаратом. Существует механизм поджатия и фиксации трубки кюветы в зажиме (на фиг. 2 не показан). В качестве светоизлучающих диодов линеек могут быть использованы диоды с длиной волны ультрафиолетового диапазона излучения, например, с мах 375 нм, 385 нм и 395 нм,полушириной 20 нм. Мощность излучения составляет соответственно 2,5 мВт, 3,5 мВт и 6 мВт. Диаметр светоизлучающих диодов и их головок 5 мм. Ресурс светоизлучающих диодов превышает 50000 ч. При контактном облучении деформированной трубки кюветы мощность излучения светоизлучающих диодов с индикатрисой излучения в пределах 120 практически вся направлена на кювету. В качестве трубки для кюветы используется поливинилхлоридная трубка с внутренним диаметром 5,6 мм и толщиной стенки 0,6 мм. Для нее коэффициент пропускания излучения в области 375-395 нм превышает 0,7. Тогда мощность излучения диодов на пристеночной поверхности крови составит соответственно 1,9,2,5 и 4,2 мВт. Если учесть, что облучаемая поверхность одним диодом составляет 0,5 см 2, то облученность крови в пристеночном слое составит соответственно 3,8 мВт/см 2, 5,0 мВт/см 2 и 8,5 мВт/см 2, что значительно выше, чем у прототипа. Средняя площадь сечения трубки кюветы, поджатой линейками светоизлучающих диодов, составляет 0,6 см 0,2 см 0,12 см 2. При этом толщина слоя крови по длине трубки меняется от 1 мм в зоне облучения до 3 мм между диодами, что способствует перемешиванию крови и увеличению слоев облучения клеток крови лечебной дозой до 50 мкм. Для прокачки крови используется перистальтический насос производительностью 0,016-16 см 3/мин. При объемной скорости крови 15 см 3/мин 0,25 см 3/с средняя скорость через кювету сечением 0,12 см 2 составит 2 см/с. В макете аппарата линейки содержат по 15 светоизлучающих диодов, установленных через 5 мм. Тогда длина кюветы составляет 15 см, а объем - 1,8 см 3. В пристеночных слоях кюветы толщиной 50 мкм облучается лечебной дозой излучения 10 от объема кюветы, что составляет 0,18 см 3 крови. Время прохождения крови через кювету составляет 15 см 2 см/с 7,5 с. Мощность излучения 30 светоизлучающих диодов с 385 нм, прошедшая до поверхности крови, составляет 2,5 мВт 3075,0 мВт. Это соответствует энергии 560 мДж, получаемой 0,18 см 3 крови за время 7,5 с, что составляет 3,1 Дж/см 3. Для линеек группы светоизлучающих диодов с 395 нм аналогичные оценки дают дозу облучения 5,2 Дж/см 3, что значительно выше, чем в прототипе. Согласно выполненным оценкам, кровь во время облучения в кювете аппарата нагревается не более чем на 2-3. Потребляемая энергетическая мощность аппарата, включая перистальтический насос, не превышает 25 Вт. 3 36772007.06.30 Аппарат работает следующим образом. Инфузионная магистраль 5 с трубкой для кюветы 6 заправляются в аппарат. При этом трубка кюветы устанавливается на нижней линейке по направляющим 8. Линейки светоизлучающих диодов 3 с помощью шарнирного соединения сжимают трубку 6 и фиксируют зажим фиксатором (на фиг. 2 не показан),формируя головками светоизлучающих диодов кювету с переменным сечением (фиг. 1, 2). Кровь после пункции вены пациента иглой 9 поступает с добавлением антикоагулянта в инфузионную магистраль 5 с помощью перистальтического насоса 7. Источник питания 1 по команде с модуля управления 2 обеспечивает подачу электрического напряжения на светоизлучающие диодные линейки и перистальтический насос. Светоизлучающие диоды линеек облучают кювету, через которую перистальтический насос 7 прокачивает кровь. Облученная кровь накапливается в емкости 11. По команде с модуля управления 2 перистальтический насос 7 меняет направление прокачки и кровь повторно облучается аппаратом по пути к пациенту. Преимущества аппарата перед прототипом компактность, надежность, большой ресурс работы без изменения энергетических характеристик, экономичность, экологически безвреден для медицинского персонала, способность увеличить энергию облучаемых клеток крови, что обеспечивает увеличение терапевтического эффекта. Наиболее ощутимый терапевтический эффект можно получить при использовании аппарата со способом экстракорпорального облучения крови 3. Согласно этому способу, у пациента отбирают 10-20 см 3 крови, смешивают с антикоагулянтом и разбавляют забуференным растворомв отношении 1 к 5-25. Полученную суспензию, имеющую в несколько раз меньшую оптическую плотность, пропускают через аппарат и затем через капельницу вводят в вену пациента. В этом случае суспензия облучается одной линейкой на глубину до 0,75 мм, что обеспечивает равномерное облучение всех клеток крови в слое между головками светоизлучающих диодов, равном 1 мм. Равномерное облучение крови лечебной дозой излучения обеспечит надежный терапевтический эффект. Таким образом, использование в качестве источника УФ излучения двух линеек светоизлучающих диодов с выступающими головками, расположенных параллельно и образующих шарнирный зажим с симметрично выступающими вовнутрь головками светоизлучающих диодов, а также установка трубки кюветы в зажиме между направляющими, расположенными между светоизлучающими диодами одной линейки, с возможностью образовать кювету с переменным сечением длиной, равной длине линеек светоизлучающих диодов, позволило повысить терапевтический эффект аппарата и улучшить его эксплуатационные характеристики. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4