专利名称：一种导入糖尿病基因治疗疫苗及治疗性生物物质的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种疫苗导入系统，尤其涉及一种利用电穿孔技术将糖尿病基因治疗 疫苗及治疗性生物物质导入靶组织的系统。
背景技术：
DNA疫苗及治疗性生物物质是将编码某种抗原蛋白的外源基因直接导入人或动物 体细胞内，通过宿主细胞的表达系统合成抗原蛋白，诱导宿主产生对该抗原蛋白的免疫应 答，以达到预防和治疗疾病的目的。与传统的减毒疫苗及治疗性生物物质和亚单位蛋白疫 苗及治疗性生物物质相比，DNA疫苗及治疗性生物物质具有技术适用范围较广、细胞免疫效 果明显等优势。因而治疗性DNA疫苗及治疗性生物物质的开发是未来临床治疗的一个重要 途径。由于DNA疫苗及治疗性生物物质的导入低客观上影响了其作用的发挥。故要充分发 挥DNA疫苗及治疗性生物物质的功能，还必须提高其导入效率以达到提高其免疫性能的功 效。尤其是对糖尿病的治疗，目前糖尿病治疗需要多次注射胰岛素，患者身体和经济 均增加较大负担，基因治疗疫苗的导入可以充分发挥DNA疫苗的功能，客观上达到减少费 用减轻患者负担的功效。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种导入糖尿病基因治疗疫苗及治疗性 生物物质的系统，可使糖尿病基因治疗疫苗进入细胞，从而提高其导入体内的效率，增强治 疗效果。本发明的技术方案为本发明提出了一种导入糖尿病基因治疗疫苗及治疗性生物 物质的系统，将糖尿病基因治疗疫苗借助低频电脉冲导入靶组织，该系统包括注射装置，储有糖尿病基因治疗疫苗；电穿孔导入装置，包括脉冲设置模块，接收用户输入的电脉冲参数；电源模块，产生一直流电信号；微控制器，接收该脉冲设置模块的电脉冲参数，根据该电脉冲参数输出一控制信 号；脉冲生成模块，接收该微控制器输出的控制信号，将该电源模块供给的直流电信 号处理成电脉冲信号并输出，输出的电脉冲的波形为对称触发单向连续脉冲波，脉冲频率 为1 50Hz，脉冲宽度为9. 5ms 50ms ；负载，接收该脉冲生成模块输出的电脉冲信号。上述的导入糖尿病基因治疗疫苗及治疗性生物物质的系统的一实施例中，该电脉 冲的一次释放的脉冲个数为6-8个，脉冲频率的误差率为士 15%，脉冲宽度的误差率均为 士 30%。
上述的导入糖尿病基因治疗疫苗及治疗性生物物质的系统的一实施例中，该负载 是毫针电极，由电极头和电极柄连接而成，其中该电极头的插头插入在该电极柄的凹槽中， 该毫针电极的最大输出峰值电压为20V 180V，误差率在士 10%。上述的导入糖尿病基因治疗疫苗及治疗性生物物质的系统的一实施例中，该电穿 孔导入装置还包括脱落检测模块，连接该脉冲生成模块，对该负载上的电脉冲信号进行采样，将采样 信号送入该微控制器进行判断。上述的导入糖尿病基因治疗疫苗及治疗性生物物质的系统的一实施例中，该电穿 孔导入装置还包括脉冲显示模块，接收该微控制器内的电脉冲参数，在一显示屏幕上显示给用户。上述的导入糖尿病基因治疗疫苗及治疗性生物物质的系统的一实施例中，该电穿 孔导入装置的该电源模块是直流电源。上述的导入糖尿病基因治疗疫苗及治疗性生物物质的系统的一实施例中，该电穿 孔导入装置的该电源模块包括交流电源；环形变压器，初级线圈连接该交流电源，次级线圈有多个抽头且每个抽头均连有 一个整流滤波电路，将交流电源的电压经过变压后，再稳压成直流电压输出。上述的导入糖尿病基因治疗疫苗及治疗性生物物质的系统的一实施例中，该电穿 孔导入装置的该脉冲生成模块是半桥放大电路。上述的导入糖尿病基因治疗疫苗及治疗性生物物质的系统的一实施例中，该电穿 孔导入装置的该脉冲生成模块是展波器。上述的导入糖尿病基因治疗疫苗及治疗性生物物质的系统的一实施例中，该电穿 孔导入装置的该脱落检测电路包括两个串接的二极管，第一端连接该脉冲生成模块，第二端接地；—个晶体管，基极连接该两个串接的二极管的第一端，集电极连接电源端，发射极 接地且和基极通过电阻连接。上述的导入糖尿病基因治疗疫苗及治疗性生物物质的系统的一实施例中，该电穿 孔导入装置的该微控制器包括脉冲设置判断单元，如果没有接收到设置好的电脉冲参数，则需通知用户设置电 脉冲参数；启动判断单元，如果接收到启动控制信号则启动运行电脉冲生成过程，否则保持 当前状态不变；控制信号生成单元，根据设置好的电脉冲参数产生用于生成对应电脉冲的PWM信 号；脱落检测判断单元，根据该脱落检测模块的采样信号的有无判断负载是否已经脱落。本发明对比现有技术有如下的有益效果本发明通过先利用注射装置注入糖尿病 基因治疗疫苗，然后通过电穿孔导入装置发出低频电脉冲导入刺激人体的肌肉等靶组织， 使糖尿病基因的DNA疫苗分子导入细胞内，增强了治疗的效果。并且通过波形参数的设计可调整糖尿病基因治疗疫苗的导入效果，达到高效、低量地治疗糖尿病的功效。本发明的系 统可以快速、高效、稳定、安全的导入糖尿病基因治疗类药物及减少药物使用量，最大限度 地发挥药物的治疗效果。
图1是本发明的导入糖尿病基因治疗疫苗及治疗性生物物质的系统的较佳实施 例的原理图。图2是本发明的负载的较佳实施例的结构示意图。图3A是本发明的电源模块的一个较佳实施例的原理图。图3B是图3A实施例的电路图。图4是本发明的微处理器的原理图。图5是本发明的半桥放大电路的一个较佳实施例的电路图。图6是本发明的脱落检测电路的一个较佳实施例的电路图。图7是本发明的电穿孔导入装置输出的波形图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。图1示出了本发明的导入糖尿病基因治疗疫苗及治疗性生物物质的系统的一个 较佳实施例的原理，请参见图1。本实施例的系统包括电穿孔导入装置1和注射装置2两部 分。其中注射装置2可以是一个针筒注射器。电穿孔导入装置1包括脉冲设置模块10、 电源模块20、微控制器30、脉冲显示模块40、脉冲生成模块50、负载60以及脱落检测模块 70。注射装置2储有糖尿病基因治疗疫苗及治疗性生物物质。通常先由注射装置2注 射糖尿病基因治疗疫苗到肌体靶部位，以注射点为中心推进。脉冲设置模块10接收用户输入的电脉冲参数。电脉冲参数应该设置的范围是电 脉冲的波形为对成触发单向连续脉冲波，脉冲频率为1 50Hz，电脉冲为一次释放6-8个脉 冲，脉冲宽度为9. 5ms 50ms。上述的脉冲频率的误差率为士 15%，脉冲宽度的误差率均 为 士30%。电源模块20产生一个直流信号作为驱动电压输出至脉冲生成模块50，同时电源 模块20提供工作电压至微处理器30。电源模块20可以是一个直流电源装置，也可以是一 个交流电源装置。请同时参见图3A和3B，当电源模块20是一个交流电源装置时，220V的 交流电源21连接在环形变压器22的初级线圈上，变压器的次级线圈有3个抽头，经过环形 变压器22的变压，在第1个抽头上形成36V的交流电压，在第2个抽头上形成60V的交流 电压，在第3个抽头上形成5V的交流电压。三个抽头分别连接一个整流滤波电路23，分别 将36V的交流电转换为36V的直流电，将60V的交流电转换为60V的直流电，将5V的交流 电转换为5V的直流电。其中36V直流电和60V直流电作为输出给脉冲生成模块50的驱动 电压，5V直流电输出给微控制器30作为微控制器的工作电压。微控制器30接收脉冲设置模块10的电脉冲参数，根据这一参数输出控制信号至 脉冲生成模块50。请同时参见图4，微控制器30包括脉冲设置判断单元31、启动判断单元32、控制信号生成单元33和脱落检测判断单元34。脉冲设置判断单元31在没有接收到 设置好的电脉冲参数的情况下在显示屏上显示“未设置脉冲参数”以提醒用户先设置电脉 冲参数。启动判断单元32在接收到用户输入的启动信号的情况下启动运行电脉冲生成的 过程，否则仍然保持当前状态不变。控制信号生成单元33根据设置好的电脉冲参数产生用 于生成对应电脉冲的PWM信号。脱落检测判断单元34以脱落检测模块70的采样信号的有 无为依据，判断负载电极是否已经脱落。这些单元均是以烧录在微控制器30中的软件形式 来实现。脉冲生成模块50接收微控制器30输出的控制信号，将电源模块20供给的直流信 号处理成脉冲信号后输出。脉冲生成模块50的具体实现可以是展波器，也可以是半桥放大 电路或者全桥放大电路。请同时参见图5，图5示出了半桥放大电路的电路结构。微控制 器30输出的PWM控制信号，经过RC电路滤波，通过晶体管Ql、Q3放大PWM信号，分别驱动 晶体管Q2、Q4。晶体管Q2和Q4构成半桥电路，最后的脉冲信号从端子A、B处输出。脉冲 生成模块50产生的电脉冲信号是通过脉冲设置模块10来设置的，所输出的电脉冲的波形 如图7所示，是对称触发单向连续脉冲波，脉冲频率为1 50Hz (误差率为士 15% )，脉冲 宽度为9. 5ms 50ms (误差率为士30% )，电脉冲一次释放的脉冲个数为6_8个。脱落检测模块70连接脉冲生成模块50，对负载上的电脉冲信号进行采样，将采样 信号送入微控制器30中进行判断。图6示出了脱落检测模块的具体电路，请同时参见图5。 脱落检测模块70中，二极管D3、D4串联，一端连接半桥电路中晶体管Q4的集电极，另一端 接地。晶体管Q5的集电极通过电阻R9连接+5V的电源端，基极通过电阻R7连接二极管D3 的一端，发射极接地且通过电阻R8与基极相连。如果负载电极未脱落，则二极管D3、D4对 负载上的PWM脉冲信号进行采样，通过晶体管Q5构成的放大电路对采样信号加以放大，再 送入微控制器30的输入端口进行处理和判断。如果负载电极脱落，则脱落检测电路与负载 电极之间形成断路，二极管D3、D4检测不到PWM脉冲信号，也就没有采样信号送入微控制器 30的输入端口，此时微控制器30判断为负载脱落。微控制器30通过脉冲显示模块40将接收到的脉冲信号参数显示在显示屏幕上。负载60的一个实施例如图2所示是毫针电极，由电极头601和电极柄602连接而 成，电极头601的插头插入电极柄602的凹槽中，毫针电极的最大输出峰值电压为20V 180V,误差率在士 10 %。毫针电极插入在此前注射器的注射部位，以上述的电脉冲完成糖尿 病基因治疗疫苗导入细胞的过程。上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本发明的，本领域普通技 术人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而 本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的 最大范围。
权利要求
一种导入糖尿病基因治疗疫苗及治疗性生物物质的系统，将糖尿病基因治疗疫苗借助低频电脉冲导入靶组织，该系统包括注射装置，储有糖尿病基因治疗疫苗；电穿孔导入装置，包括脉冲设置模块，接收用户输入的电脉冲参数；电源模块，产生一直流电信号；微控制器，接收该脉冲设置模块的电脉冲参数，根据该电脉冲参数输出一控制信号；脉冲生成模块，接收该微控制器输出的控制信号，将该电源模块供给的直流电信号处理成电脉冲信号并输出，输出的电脉冲的波形为对称触发单向连续脉冲波，脉冲频率为1～50Hz，脉冲宽度为9.5ms～50ms；负载，接收该脉冲生成模块输出的电脉冲信号。
2.根据权利要求1所述的导入糖尿病基因治疗疫苗及治疗性生物物质的系统，其特征 在于，该电脉冲的一次释放的脉冲个数为6-8个，脉冲频率的误差率为士 15%，脉冲宽度的 误差率均为士 30%。
3.根据权利要求2所述的导入糖尿病基因治疗疫苗及治疗性生物物质的系统，其特征 在于，该负载是毫针电极，由电极头和电极柄连接而成，其中该电极头的插头插入在该电极 柄的凹槽中，该毫针电极的最大输出峰值电压为20V 180V，误差率在士 10%。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的导入糖尿病基因治疗疫苗及治疗性生物物质的 系统，其特征在于，该电穿孔导入装置还包括脱落检测模块，连接该脉冲生成模块，对该负载上的电脉冲信号进行采样，将采样信号 送入该微控制器进行判断。
5.根据权利要求1 3中任一项所述的导入糖尿病基因治疗疫苗及治疗性生物物质的 系统，其特征在于，该电穿孔导入装置还包括脉冲显示模块，接收该微控制器内的电脉冲参数，在一显示屏幕上显示给用户。
6.根据权利要求1 3中任一项所述的导入糖尿病基因治疗疫苗及治疗性生物物质的 系统，其特征在于，该电穿孔导入装置的该电源模块是直流电源。
7.根据权利要求1 3中任一项所述的导入糖尿病基因治疗疫苗及治疗性生物物质的 系统，其特征在于，该电穿孔导入装置的该电源模块包括交流电源；环形变压器，初级线圈连接该交流电源，次级线圈有多个抽头且每个抽头均连有一个 整流滤波电路，将交流电源的电压经过变压后，再稳压成直流电压输出。
8.根据权利要求1 3中任一项所述的导入糖尿病基因治疗疫苗及治疗性生物物质的 系统，其特征在于，该电穿孔导入装置的该脉冲生成模块是半桥放大电路。
9.根据权利要求1 3中任一项所述的导入糖尿病基因治疗疫苗及治疗性生物物质的 系统，其特征在于，该电穿孔导入装置的该脉冲生成模块是展波器。
10.根据权利要求1 3中任一项所述的导入糖尿病基因治疗疫苗及治疗性生物物质 的系统，其特征在于，该电穿孔导入装置的该脱落检测电路包括两个串接的二极管，第一端连接该脉冲生成模块，第二端接地；一个晶体管，基极连接该两个串接的二极管的第一端，集电极连接电源端，发射极接地且和基极通过电阻连接。
11.根据权利要求4所述的导入糖尿病基因治疗疫苗及治疗性生物物质的系统，其特 征在于，该电穿孔导入装置的该微控制器包括脉冲设置判断单元，如果没有接收到设置好的电脉冲参数，则需通知用户设置电脉冲 参数；启动判断单元，如果接收到启动控制信号则启动运行电脉冲生成过程，否则保持当前 状态不变；控制信号生成单元，根据设置好的电脉冲参数产生用于生成对应电脉冲的PWM信号； 脱落检测判断单元，根据该脱落检测模块的采样信号的有无判断负载是否已经脱落。
全文摘要
本发明公开一种导入糖尿病基因治疗疫苗及治疗性生物物质的系统，使糖尿病基因治疗的DNA疫苗进入细胞，提高导入体内的效率，增强治疗效果。其技术方案为系统包括注射装置，储有导入糖尿病基因治疗疫苗及治疗性生物物质；电穿孔导入装置，包括脉冲设置模块，接收用户输入的电脉冲参数；电源模块，产生直流电信号；微控制器，接收脉冲设置模块的电脉冲参数，根据电脉冲参数输出控制信号；脉冲生成模块，接收微控制器输出的控制信号，将电源模块供给的直流电信号处理成电脉冲信号并输出，输出波形为对称触发单向连续脉冲波，脉冲频率为1～50Hz，脉冲宽度为9.5ms～50ms；负载，接收脉冲生成模块输出的电脉冲信号。
文档编号A61M31/00GK101920061SQ200910053120
公开日2010年12月22日 申请日期2009年6月16日 优先权日2009年6月16日
发明者陈丽晔 申请人:上海塔瑞莎健康科技有限公司