活化細胞吸附器及其控制系統和控制方法
【專利摘要】本發明公開一種活化細胞吸附器，包括吸附膜支撐架、外殼、吸附膜、吸附膜內支撐芯、端蓋；外殼包裹吸附膜，吸附膜包裹吸附膜內支撐芯，吸附膜內支撐芯的兩端分別連接吸附膜支撐架，吸附膜支撐架的外側設置有端蓋，端蓋與外殼兩端連接后構成封閉腔體，吸附膜支撐架、吸附膜、吸附膜內支撐芯均位于封閉腔體內；一個端蓋上開設有血液流入口，另一個端蓋上開設有血液流出口；采用吸附方式替代現有的過濾方式，能避免白細胞的過度去除、破壞和激活。本發明還公開了活化細胞吸附器的控制系統和控制方法，安全可靠、智能化程度高。
【專利說明】活化細胞吸附器及其控制系統和控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種醫療器械，尤其涉及一種活化細胞吸附器及其控制系統和控制方法。
【背景技術】
[0002]全身炎性反應綜合癥是臨床上常見的一種綜合癥，由多種疾病引起，如嚴重創傷、急性胰腺炎、體外循環等(但不限于)，是導致這些患者死亡和多種并發癥發生的重要原因之一 [1-5]。全身炎性反應綜合癥的特點是血液內多種炎性細胞的大量激活，特別是單核細胞、中性粒細胞，這些激活的細胞不僅通過迅速上調其表面粘附分子，而且能夠通過極化作用使這些粘附分子集中于細胞頭端，從而使細胞呈現出極強的粘附特性。隨之，這些細胞與血管內皮細胞緊密粘附，并游出血管外，一方面釋放大量炎性細胞因子加強組織炎性反應，另一方面釋放多種蛋白酶而破壞組織。這可能是導致多種器官損傷(如急性肺損傷、急性腎損傷、急性肝損傷等)的重要原因。
[0003]研究顯示[6_8]，活化的白細胞在ALI的發生和發展中起到了重要的作用，去除或抑制活化的白細胞，可以有效減少組織內炎性細胞浸潤，從而減少肺部損傷[9]。
[0004]白細胞濾器能夠迅速、有效去除這些炎性細胞，因此可能在治療全身炎性反應綜合征中具有潛在可能。但事實并非如此，現有的白細胞濾器是采用篩除細胞的方式:血液垂直通過白細胞濾器的濾膜，由于濾膜不僅具有粘附特性，而且濾膜上的濾孔較小，從而使大部分有核細胞被去除。這種濾器的弊端在于:①去除有核細胞能力強，但選擇性極差，它能夠優先去除體積較大的有核細胞，但不能選擇性去除活化細胞。而過度的白細胞去除將會導致機體白細胞的大量釋放，同時也可能會帶來免疫抑制的危險；②我們的研究發現，這種濾器能夠導致粘附于濾膜上的白細胞大量`破壞，導致細胞內炎性物質流出，從而激活未活化白細胞，可能會加重炎性反應；③血液經過白細胞濾器時，過大的阻力和白細胞、濾膜的相互作用將會導致大量白細胞激活，從而導致炎性反應的加劇。因此，這種濾器可能導致患者病情的加重，不適用于臨床。
[0005]多數實體瘤、血液腫瘤能夠通過血液轉移，或浸潤遠處組織器官。對于腫瘤患者，減少循環內腫瘤細胞能夠使腫瘤轉移率下降(而對于血液腫瘤患者，能夠迅速緩解病情，減輕患者癥狀)，如獲取腫瘤細胞標本做基因或蛋白檢測，則對于腫瘤的治療極為重要:這些信息能夠為臨床選擇敏感性、特異性藥物提供依據。然而活性腫瘤標本的獲取一般非常困難，目前的研究多集中于尋找循環血液內的腫瘤細胞，但由于循環腫瘤細胞含量極低，因此難以尋找；目前多研究富集腫瘤細胞的方法，但并不能滿足臨床的要求。
[0006]參考文獻:
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【發明內容】
[0016]本發明旨在提供一種活化細胞吸附器，采用吸附方式替代現有的過濾方式，為活化白細胞或活性腫瘤細胞提供一個粘附能力較強的表面，當細胞經過所述活化細胞吸附器時，其中的活化細胞與吸附器膜緊密粘附。
[0017]為達到上述目的，本發明是采用以下技術方案實現的:
[0018]本發明公開的活化細胞吸附器，包括吸附膜支撐架、外殼、吸附膜、吸附膜內支撐芯、端蓋；所述外殼包裹吸附膜，所述吸附膜包裹吸附膜內支撐芯，所述吸附膜內支撐芯的兩端分別連接吸附膜支撐架，所述吸附膜支撐架的外側設置有端蓋，所述端蓋與外殼兩端連接后構成封閉腔體，吸附膜支撐架、吸附膜、吸附膜內支撐芯均位于所述封閉腔體內；一個端蓋上開設有血液流入口，另`一個端蓋上開設有血液流出口。
[0019]優選的，所述吸附膜的布置方式為:采用同一張吸附膜卷成螺旋狀排列，各層之間留有間隙，所述吸附膜支撐架與吸附膜接觸的接觸部設置有和上述間隙相適配的凸起部。
[0020]優選的，所述吸附膜為白細胞吸附膜，其材料為無紡布或者玻璃纖維。
[0021]進一步的，所述端蓋與外殼之間的連接、所述吸附膜內支撐芯與吸附膜支撐架的連接均為焊接，焊接方式為超聲波焊接。
[0022]本發明還公開了一種適用于所述活化細胞吸附器的控制系統，包括:壓力傳感器A、壓力傳感器B、溫度傳感器、流量傳感器分別通過各自的濾波電路、放大電路、模數轉換器后輸入到處理器，流量調節給定模塊連接處理器輸入口，所述處理器包括CPU，處理器的輸出口分別連接隔離器、開關電路、顯示屏，所述隔離器、開關電路還連接電機驅動器，所述電機驅動器連接體外循環泵電機；所述壓力傳感器A、溫度傳感器、流量傳感器均安裝在血液流入口處，所述壓力傳感器B安裝在血液流出口處；所述流量調節給定模塊采用電位器調節方式并設置有標識流量大小的刻度。
[0023]進一步的，所述處理器還連接報警器，所述報警器為聲光報警器。
[0024]優選的，所述體外循環泵電機為伺服電機，所述電機驅動器為伺服驅動器。
[0025]優選的，所述隔離器為光電隔離器，所述開關電路包括固態繼電器或者電磁繼電器，所述顯示屏為LED顯示屏或者IXD顯示屏。
[0026]本發明還公開了適用于上述控制系統的控制方法，包括以下控制策略:[0027]策略1，通過流量調節給定模塊的電位器調節設置預定的流量值；
[0028]策略2，流量傳感器實時檢測血液實際流量，處理器根據檢測到的血液實際流量與設定的理論流量之差進行誤差補償運算，然后發出相應指令控制電機改變轉速，形成流量閉環控制。
[0029]進一步的，所述控制方法還包括:當壓力傳感器A處檢測血壓小于預設的血壓下限值時，處理器通過報警器發出報警信號，并關閉電機驅動器，體外循環泵電機停轉；當壓力傳感器B處檢測血壓達到預設的血壓上限值時，處理器通過報警器發出報警信號，并關閉電機驅動器，體外循環泵電機停轉；所述血壓下限值、血壓上限值可調節。
[0030]本發明公開的活化細胞吸附器，采用吸附方式替代現有的過濾方式，為活化白細胞或活性腫瘤細胞提供一個粘附能力較強的表面，當細胞經過所述活化細胞吸附器時，其中的粘附性較強的活化細胞與吸附器膜緊密粘附，具有以下有益效果:
[0031]1、本發明能夠去除血液中的細胞，但其去除的機制不再是“濾除”，而是“吸附”，因此其選擇性去除的能力大大提高。由于濾膜具有較強的粘附功能，因此血液內同樣具有粘附功能的細胞(如活化白細胞、血小板和粘附能力較強的腫瘤細胞)將會與本發明中的濾膜相結合，從而被“吸附”而被去除。而未活化的細胞與紅細胞則會順利通過濾器。
[0032]2、血液與本發明的濾膜雙面接觸，因此濾膜的利用效率較高。
[0033]3、活化細胞吸附器對血液內白細胞數量影響小，不會產生免疫抑制作用，不會導致骨髓大量釋放白細胞。
[0034]4、血液從濾膜表面流過，避免了細胞與濾膜的垂直碰撞，極大的減少了對血細胞的破壞，從而顯著減少了細胞內炎性物質的漏出與細胞的激活，因此這將提高對全身炎性反應的治療效果。
[0035]5、腫瘤細胞與本發明的濾膜粘附后而不被破壞，這種粘附的細胞很容易被培養而獲得較好的腫瘤克隆株。
[0036]本發明公開的活化細胞吸附器的控制系統和控制方法，控制精確、安全可靠、智能
化程度高。
[0037]本發明公開的活化細胞吸附器可以與上述控制系統連接，共同使用，也可以安裝于常規體外循環管路中，不與本發明中的控制系統共同使用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0038]圖1為活化細胞吸附器的分拆示意圖；[0039]圖2為活化細胞吸附器的縱向截面示意圖；
[0040]圖3為活化細胞吸附器的控制系統的原理框圖；
[0041]圖中:1_血液流入口、2-血液流出口、3-吸附膜支撐架、4-外殼、5-吸附膜、6-吸附膜內支撐芯、7-端蓋。
【具體實施方式】
[0042]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖，對本發明進行進一步詳細說明。
[0043]如圖1、圖2所示，本發明公開的活化細胞吸附器，包括吸附膜支撐架3、外殼4、吸附膜5、吸附膜內支撐芯6、端蓋7 ;外殼4為圓柱形，并包裹吸附膜5，采用同一張吸附膜5卷成螺旋狀排列，形成留有間隙的層狀結構，吸附膜5包裹吸附膜內支撐芯6，吸附膜內支撐芯6的兩端分別連接吸附膜支撐架3，吸附膜支撐架3與吸附膜5接觸的接觸部設置有和上述間隙相適配的凸起部；吸附膜支撐架3的外側設置有端蓋7，端蓋7與外殼4兩端連接后構成封閉腔體，吸附膜支撐架3、吸附膜5、吸附膜內支撐芯6均位于所述封閉腔體內，一個端蓋7上開設有血液流入口 1，另一個端蓋7上開設有血液流出口 2 ;使用時血液從吸附膜5的表面流淌而過，不用穿過吸附膜5。
[0044]作為優選，吸附膜5采用常規的為白細胞吸附膜，也就是現有的白細胞過濾器所用吸附膜，其材料為無紡布或者玻璃纖維。
[0045]作為優選，端蓋7與外殼4之間的連接、吸附膜內支撐芯6與吸附膜支撐架3的連接均為焊接，焊接方式為超聲波焊接；當然支撐芯與支撐架、外殼也可整體連接。
[0046]77如圖3所示，本發明還公開了適用于本活化細胞吸附器的控制系統，包括:壓力傳感器A、壓力傳感器B、溫度傳感器、流量傳感器分別通過各自的濾波電路、放大電路、模數轉換器后輸入到處理器，濾波電路、放大電路、模數轉換器均采用多路集成，分別整合為多路濾波電路、多路放大電路、多路模數轉換器，流量調節給定模塊連接處理器輸入口，處理器包括CPU，處理器的輸出口分別連接隔離器、開關電路、顯示屏，隔離器、開關電路還連接電機驅動器，電機驅動器連接體外循環泵電機，電機驅動器采用伺服驅動器，體外循環泵電機采用伺服電機；壓力傳感器A、溫度傳感器、流量傳感器均安裝在血液流入口 I處，壓力傳感器B安裝在血液流出口 2處；流量調節給定模塊采用電位器調節方式并設置有標識流量大小的刻度。
[0047]進一步的，處理器還連接報警器，報警器為聲光報警器。
[0048]作為優選的，隔離器采用光電隔離器，開關電路包括固態繼電器或者電磁繼電器，顯示屏為LED顯示屏或者LCD顯示屏。
[0049]本發明還公開了適用于上述控制系統的控制方法，包括以下控制策略:
[0050]策略1，通過流量調節給定模塊的電位器調節設置預定的流量值；
[0051]策略2，流量傳感器實時檢測血液實際流量，處理器根據檢測到的血液實際流量與設定的理論流量之差進行誤差補償運算，然后發出相應指令控制電機改變轉速，形成流量閉環控制。
[0052]本發明公開的控制方法還包括:當壓力傳感器A處檢測血壓小于預設的血壓下限值時，處理器通過報警器發出報警信號，并關閉電機驅動器，體外循環泵電機停轉；當壓力傳感器B處檢測血壓達到預設的血壓上限值時，處理器通過報警器發出報警信號，并關閉電機驅動器，體外循環泵電機停轉；所述血壓下限值、血壓上限值可調節，比如血壓下限值取值為10mmHg,血壓上限值取值為200mmHg，即可保證安全性。
[0053]工作時，人體血液通過血液流入口1進入本活化細胞吸附器，再通過血液流出口 2流出后回到人體，中間串接體外循環泵，通過控制體外循環泵的電機轉速來調節血液的流量；通過流量調節給定模塊上的電位器調節血液流量的設定值，并將該設定值傳送到處理器上的CPU，CPU根據該設定值發出控制信號給伺服驅動器，控制電機轉速，再根據流量傳感器檢測到的實際流量與設定流量之差進行誤差補償運算，然后發出相應指令控制電機改變轉速，形成流量閉環控制，從而使流量穩定在設定值。
[0054]上述各個傳感器的檢測信號分別經過相應的濾波、放大等處理，再轉換為數字信號輸入CPU，CPU通過對上述信號進行分析處理發出相應指令，一方面將信息傳遞給顯示屏，另一方面控制體外循環泵電機。
[0055]顯示屏實時顯示體外循環泵進、出口血壓，體外循環泵出口處的血液溫度、血液流量。
[0056]當然，本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發明所附的權利要求的保護范圍。
【權利要求】
1.活化細胞吸附器，其特征在于，包括吸附膜支撐架(3)、外殼(4)、吸附膜(5)、吸附膜內支撐芯(6)、端蓋(7);所述外殼(4)包裹吸附膜(5)，所述吸附膜(5)包裹吸附膜內支撐芯(6)，所述吸附膜內支撐芯(6)的兩端分別連接吸附膜支撐架(3)，所述吸附膜支撐架(3)的外側設置有端蓋(7)，所述端蓋(7)與外殼(4)兩端連接后構成封閉腔體，吸附膜支撐架(3)、吸附膜(5)、吸附膜內支撐芯(6)均位于所述封閉腔體內；一個端蓋(7)上開設有血液流入口(1)，另一個端蓋(7)上開設有血液流出口(2)。
2.根據權利要求1所述的活化細胞吸附器，其特征在于，所述吸附膜(5)的布置方式為:采用同一張吸附膜(5)卷成螺旋狀排列，各層之間留有間隙，所述吸附膜支撐架(3)與吸附膜(5)接觸的接觸部設置有和上述間隙相適配的凸起部。
3.根據權利要求1所述的活化細胞吸附器，其特征在于，所述吸附膜(5)為白細胞濾膜，其材料為無紡布或者玻璃纖維。
4.根據權利要求1所述的活化細胞吸附器，其特征在于，所述端蓋(7)與外殼(4)之間的連接、所述吸附膜內支撐芯(6)與吸附膜支撐架(3)的連接均為焊接，焊接方式為超聲波焊接7。
5.適用于權利要求1-4所述的任意一種活化細胞吸附器的控制系統，其特征在于，包括:壓力傳感器A、壓力傳感器B、溫度傳感器、流量傳感器分別通過各自的濾波電路、放大電路、模數轉換器后輸入到處理器，流量調節給定模塊連接處理器輸入口，所述處理器包括CPU，處理器的輸出口分別連接隔離器、開關電路、顯示屏，所述隔離器、開關電路還連接電機驅動器，所述電機驅動器連接體外循環泵電機；所述壓力傳感器A、溫度傳感器、流量傳感器均安裝在血液流入口(I)處，所述壓力傳感器B安裝在血液流出口(2)處；所述流量調節給定模塊采用電位器調節方式并設置有標識流量大小的刻度。
6.根據權利要求5所述的控制系統，其特征在于，所述處理器還連接報警器，所述報警器為聲光報警器。
7.根據權利要求5所述的控制系統，其特征在于，所述體外循環泵電機為伺服電機，所述電機驅動器為伺服驅動器。
8.根據權利要求5所述的控制系統，其特征在于，所述隔離器為光電隔離器，所述開關電路包括固態繼電器或者電磁繼電器，所述顯示屏為LED顯示屏或者LCD顯示屏。
9.適用于權利要求4-8所述的控制系統的控制方法，其特征在于，包括以下控制策略: 策略1，通過流量調節給定模塊的電位器調節設置預定的流量值； 策略2，流量傳感器實時檢測血液實際流量，處理器根據檢測到的血液實際流量與設定的理論流量之差進行誤差補償運算，然后發出相應指令控制電機改變轉速，形成流量閉環控制。
10.根據權利要求9所述的控制方法，其特征在于，還包括:當壓力傳感器A處檢測血壓小于預設的血壓下限值時，處理器通過報警器發出報警信號，并關閉電機驅動器，體外循環泵電機停轉；當壓力傳感器B處檢測血壓達到預設的血壓上限值時，處理器通過報警器發出報警信號，并關閉電機驅動器，體外循環泵電機停轉；所述血壓下限值、血壓上限值可調節。
【文檔編號】A61M1/34GK103495218SQ201310493043
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月21日 優先權日:2013年10月21日
【發明者】杜磊, 劉進, 胡小兵 申請人:四川大學華西醫院