УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЛУЧЕНИЯ КРОВИ Российский патент 1995 года по МПК A61N5/06 

Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано в различных областях биологии и медицины для облучения крови, клеток суспензированных в жидкостях, жидких лекарственных препаратов и т.п.

Известно устройство для облучения крови, содержащее источник светового излучения и емкость, выполненную в виде установленной наклонно кварцевой трубки с двух сторон закрытой пробками со штуцерами и установленной параллельно оси источника светового излучения, а верхняя пробка содержит патрубок [1].

Недостатком устройства является то, что источником излучения является ультрафиолетовый облучатель, который имеет широкий спектральный диапазон длин волн (от 0,2 до 0,4) мкм с разной спектральной плотностью энергетической силы света от долей мВт до десятков Вт.

Конструктивное выполнение устройства в виде колбы с пробками делает устройство неэффективным, так как облучению подвержена только кровь, протекающая непосредственно перед ультрафиолетовым облучателем, в то же время кровь в толще столба и на противоположном конце не облучается из-за наличия рассеивающих и поглощающих свойств крови.

Кроме того, слой крови, ближний к облучателю из-за наличия больших плотностей излучения на некоторых спектральных линиях подвергается частичному гемолизу, а после применения устройства все его элементы, которые контактируют с кровью, необходимо подвергать стерилизации.

Известно также устройство для облучения крови, содержащее линейный источник излучения и окружающую его емкость в виде змеевика [2]. Емкость образована канавкой, расположенной на внутренней поверхности цилиндрического корпуса, и притертым к нему наружной поверхностью съемным стаканом, выполненным из проницаемого для излучения материала. Стакан относительно корпуса герметизирован уплотнителем. Источник излучения расположен соосно со стаканом. Корпус снабжен внешним кожухом с системой для пропускания теплоносителя.

Недостатком устройства является также применение ультрафиолетового облучателя с разной спектральной плотностью энергетической силы света, расположенного по продольной оси цилиндрического стакана, внутри которого подвергают кровь, движущуюся вокруг облучателя, длительному воздействию, что приводит к гемолизу крови.

Устройство полностью не гарантирует заражение вирусом гепатита и ВИЧ.

Кроме того, устройство конструктивно выполнено сложно, так как требует специальной подгонки наружной поверхности цилиндрического стакана к емкости, образованной винтовой канавкой, а при сборке устройство требует обеспечение герметичности емкости для крови с помощью дополнительных уплотнителей, что снижает оперативность при его применении и требует проверки на герметичность.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является аппарат для гемостимуляции крови, содержащий систему переливания крови с прозрачными стенками и систему облучения, выполненную в виде лазера, гибкого световода и параболического отражателя, установленного вокруг системы, а световод выполнен в виде жгута волокон, выходные концы которых расположены вокруг сосуда по окружности и ориентированы параллельно его оси [3].

Разветвление излучения лазера с помощью жгута волокон позволяет увеличить зону облучения, преобразовав ее в кольцо, а фокусировка излучения к оси сосуда параболическим отражателем повышает плотность излучения к центру сосуда.

Недостатком известного устройства является следующее.

Лазерное излучение, вводимое в зону облучения с помощью жгута волокон, теряет мощность на каждом элементе жгутового волокна и при одной и той же мощности на входе волоконного жгута на выходе его разветвленных частей будет разная плотность мощности излучения, что при фиксированном параболическом отражателе не позволит сосредоточить всю плотность излучения к оси сосуда, а тем самым полная фокусировка излучения на ось не получится. В то же время, облучая кровь в капельнице и в шприце, добиться высокой эффективности облучения трудно, так как в первом случае время нахождения крови в зоне воздействия излучения кратковременное, а в другом случае облучаться будет только кровь, близлежащая к стенкам шприца, что непременно потребует увеличения плотности мощности и, как следствие, увеличение мощности приведет ближайший слой крови к еще большему гемолизу.

Цель изобретения - повышение эффективности облучения крови за счет снижения потерь энергии излучения.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве для облучения крови, содержащем оптически связанные лазер, отражатель и прозрачную для лазерного излучения емкость системы переливания крови, между лазером и отражателем последовательно установлены рассеиватель и кассета с центральным кольцом, а емкость системы переливания крови выполнена в виде трубки и уложена по спирали вокруг центрального кольца, при этом отражатель выполнен в виде конуса с углом при вершине α , определяемым из соотношения α = 180^°- arcctg , где l - расстояние от вершины конуса до кассеты; d - диаметр центрального отверстия кассеты.

Кроме того, кассета выполнена в виде рамки, а центрально установленное опорное кольцо соединено с одной стороны со стенками кассеты перемычками, а с другой стороны кассета закрыта прозрачной пластиной с отверстием для ввода трубки, при этом входная и выходная части трубки зафиксированы в пазах удаленной от центра части рамки.

Использование кассеты с центральным кольцом и отражателя в виде конуса, необходимых для формирования отраженного лазерного излучения, и уложенной по спирали трубки системы переливания крови, позволяет увеличить площадь облучаемой поверхности, увеличить время воздействия излучения на кровь, использовать как прямое, так и отраженное от отражателя излучение.

Выполнение отражателя в виде конуса с углом при вершине α = 180^°- arcctg позволяет все излучение использовать для облучения. При таком угле α отраженное излучение, не попадающее на облучаемую трубку, сведено до минимума. Все это повышает эффективность облучения крови.

Кроме того, выполнение кассеты в виде рамки с центральным кольцом, которое перемычками соединяется со стенками кассеты, и использование прозрачной для лазерного излучения пластины с отверстием позволяют плотно уложить и зафиксировать трубку системы переливания в кассете.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленное устройство соответствует критерию "новизна". Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - общий вид устройства; на фиг. 3 изображена кассета с уложенной трубкой системы переливания крови (капельницы).

Устройство для облучения крови содержит установленные последовательно лазер 1, рассеиватель 2, кассету 3 с уложенной по спирали прозрачной трубкой 4 емкости системы переливания крови. Отражателем 5 является конусообразное зеркало, вершина которого направлена к кассете 5. Рассеивателем 2 в устройстве служит, например, отрицательная линза. Кассета выполнена в виде рамки 6 с тремя внутренними перемычками 7, жестко соединяющими стенки рамки 6 с ограничивающим центральное отверстие опорным кольцом 8, на которое по спирали уложена трубка 4 системы переливания крови, закрытая с противоположной от перемычек 7 стороны прозрачной пластиной 9 с отверстием 10 для ввода трубки 4, при этом входная и выходная части трубки зафиксированы в пазах 11 удаленной от центра стенки рамки 6. Отверстие 10 и опорное кольцо 8 выполнены так, чтобы трубка 4 не пережималась при укладке. Угол при вершине конуса отражателя определяется соотношением
α = 180^°- arcctg , где l - расстояние от вершины конуса до кассеты;
d - диаметр центрального отверстия кассеты.

Кассета 3 с уложенной трубкой 4 системы переливания крови устанавливается внутри корпуса 12, а система переливания крови подсоединяется к флакону либо контейнеру для хранения крови.

Устройство работает следующим образом.

Лазерное излучение проходит через рассеиватель 2 и пoпадает на трубку 4 с кровью. Часть излучения пaдает на трубку 4, а другая проходит через центральное отверстие кольца 8 в кассете 3 и, отражаясь от конического отражателя 5, падает на трубку 4 с другой стороны. Угол при вершине конуса выбирают из соотношения
α = 180^°- arcctg .

При этом угле достигается наиболее эффективное использование мощности лазерного излучения. Например, если угол при вершине конуса 5 больше α , то часть отраженной мощности вновь пройдет через центральное отверстие в кассете 3 и не попадет на трубку 4. Если угол при вершине конуса будет меньше α , то ближайшие к центральному отверстию витки трубки 4 не будут облучаться со стороны отражателя.

Заявляемое устройство обеспечивает вследствие спиральной укладки трубки системы переливания крови и возвратно-поступательного движения крови между как прямым, так и отраженным лазерным излучениями более эффективную гемостимуляцию крови.

Кроме того, в устройстве увеличивается площадь облучаемой поверхности за счет использования прямого и отраженного лазерного излучения, что также повышает эффективность облучения. А применение одноразового комплекта переливания крови без нарушения его стерильности и необходимой стерилизации перед употреблением исключает возможность внесения инфекции в кровь.

В то же время применение съемной кассеты, в которую укладывается часть трубки одноразового комплекта для переливания крови, позволяет производить быструю замену последнего в процессе лечения, что уменьшает время для проведения процедур, так как не требует стерилизации, а тем самым повышает производительность.

Кроме того, конструкция устройства позволяет использовать его в качестве дополнительного модуля с аппаратурой комплексной сорбционной терапии (типа АКТ-3), аппаратурой внепочечного очищения крови (типов СГД 1-УБ, СГД8-У) без каких-либо конструктивных переделок, расширяя их возможность для гемостимуляции крови.

Применяя при лечении облученную кровь для больных с рядом заболеваний, например, ишемии сердца, острых воспалительных заболеваний желчных путей и поджелудочной железы, наступает выраженный клинический эффект, а тем самым укорачивается время лечения и пребывания больного в стационаре.

Использование: изобретение относится к лазерной технике, используемой для медицинских целей. Цель изобретения - повышение эффективности облучения крови за счет снижения потерь излучения. Сущность: между лазером и отражателем последовательно установлены рассеиватель, кассета с центральным отверстием, в которой уложена по спирали прозрачная трубка системы переливания крови, что увеличивает время нахождения крови под действием лазерного излучения и увеличивает площадь облучаемой поверхности за счет использования прямого и отраженного излучения. Отражатель выполнен в виде конуса с углом при вершине для максимального использования лазерного излучения, а кассета выполнена в виде вытянутой рамки с тремя внутренними перемычками. С противоположной от перемычек стороны трубка закрыта прозрачной стенкой с пазом, что позволяет зафиксировать трубку в кассете. Входная и выходная части трубки зафиксированны в пазах удаленной от центра стенки рамки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЛУЧЕНИЯ КРОВИ, содержащее оптически связанные лазер, отражатель и прозрачную для лазерного излучения емкость системы переливания крови, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности облучения крови за счет снижения потерь энергии излучения, между лазером и отражателем последовательно установлены рассеиватель и кассета с центрально расположенным кольцом, а емкость системы переливания крови выполнена в виде трубки и уложена по спирали вокруг кольца, при этом отражатель выполнен в виде конуса с углом при вершине α , определяемым из отношения

где l - расстояние от вершины конуса до кассеты;
d - диаметр центрального отверстия кассеты. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что кассета выполнена в виде рамки, соединенной с одной стороны с кольцом перемычками, а с другой стороны рамка закрыта прозрачной пластиной с отверстиями для ввода и вывода концов трубки, при этом входная и выходная части трубки зафиксированы в пазах удаленной от центра части рамки.