专利名称：用于处理血小板的紫外线辐照装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用于成份输血方法中的血小板辐照处理装置，特别是以特定波段的紫外线光源进行辐照的血小板处理装置。
血小板输注是治疗血小板减少或功能受损引起的凝血功能障碍的最有效的治疗方法。但是反复输注血小板会使约30～70％患者产生血小板输注无效(Platelet transfusion refractoriness)。输注无效的主要原因是淋巴细胞抗原系统(HLA)的同种异体免疫反应。HLA抗原存在于淋巴细胞和血小板上，利用中波紫外线辐照可以抑制HLA抗原的表达，避免同种异体免疫反应。正确实施这种方法的关键在于能否严格控制紫外线的波长和辐照剂量。
目前，用于处理血小板的紫外线辐照装置在现有技术中已有记载，例如，美国使用的一种用于血小板处理的紫外线辐照装置，它以多只汞灯作为紫外线光源，用较宽频谱的紫外线光辐照。这些装置中的紫外线光源一般都属于用短波紫外线激发荧光物质产生的二次辐射，二次辐射中含有中波紫外线。这种紫外线光源有以下两个主要缺陷一是单色性差；二是单只荧光灯管的辐照通量不足。通常意义上的中波紫外线是指280～320nm波段。该波段中的不同波长紫外线的光生物学效应是不同的，而且差异很大。在这种情况下紫外线光源的单色性差就意味着光生物学效应的不确定性。另外，在单只紫外线灯管的辐射通量不足的情况下，势必在装置设计上采用多只荧光灯管的方式。而多只荧光灯管的性能不一致经常导致辐照度监控的困难，何况荧光灯管在使用中性能变化各不相同，参数零散性更大，更难以监控。现有技术中存在的上述缺陷，影响了血小板的处理质量，进而影响到治疗的疗效。
本发明人经过多年的光学研究和大量的生物学实验，通过对辐照光源的单色性和辐照剂量的严格的控制，既抑制了血小板制品中HLA抗原的表达，血小板的活力和功能又基本不受影响，从而完成了本发明创造。
本实用新型的目的是提供一种血小板紫外线辐照装置，它采用单只高压汞蒸汽放电灯和滤光片提供单一特定波长的紫外光光源，以快门方式控制辐照剂量，并且在机箱构造、控制装置等方面进行改进，使得整机的性能显著的提高进而使血小板的处理质量得以改善。
本实用新型的目的是这样实现的，它由辐照箱和控制器两部分构成，控制器包括微处理器、存储器及接口电路，其特征在于辐照箱包括紫外线光源、辐照工作台，紫外线光源由低功率密度高压汞灯、冷光反射器和光路中的带通滤光片构成；辐照工作台包括摇动机构、安装在摇动机构上的框架式平台和设置于平台上的血小板容器夹持板，框架式平台的台面上设置有紫外线传感器，夹持板上设置有冷却器；高压汞灯架设在反射器中，冷光反射器的反射面正对框架式平台，带通滤光片处于辐照工作台和光源之间，在反射器和带通滤光片之间还设有快门机构；控制器以单片计算机为核心构成，其数据线分别连接存储有辐照监控程序的只读存储器和I/O接口电路，I/O接口电路为可编程外围接口集成电路芯片，其I/O端口连接功率驱动器、传感器和A/D变换器，A/D变换器分别与紫外线传感器和温度传感器相连。
本实用新型的特征还在于，冷光反射器为抛物面反射器，其反射面镀有反射膜；带通滤光片为镀有多层镀膜的滤光片，其带通参数为313nm波长。
本实用新型进一步特征在于，所述夹持板上的冷却器为半导体冷却器，其制冷端与血小板容器接触，以使其直接控制血小板的温度。
本实用新型的特征又在于，所述的快门机构为抛物面反射器上的反射板的一部分构成的快门和驱动电机构成，驱动电机通过其转轴上的主动轮和快门转轴上的被动轮的摩擦驱动快门启闭。
本实用新型的进一步的特征在于，所述框架式辐照工作台与摇动构件为一体件，辐照工作台由框架式台面和至少两块夹持板构成，它们通过具有弹簧的夹持板转轴连接，框架式台面为网格状。
本实用新型的进一步其特征在于，所述的紫外线光源中具有两只低功率密度高压汞灯。
本实用新型的特征是，所述的高压汞灯和反射器安装于相对独立的灯箱中，灯箱内设有通风扇，反射器的侧面设置有通风孔，以使得辐照箱内的温度不至于过高而影响血小板。
本实用新型的特征在于，I/O接口电路输出的快门驱动信号经多谐振荡器、光电耦合器与快门电机相连；I/O接口电路输出的摇动机构驱动信号和制冷器驱动信号经功率驱动集成电路芯片、光电耦合器分别与摇动电机和制冷器相连；温度传感器与电阻构成直流电桥，电桥的输出信号经运算放大器、多路转换器与A/D转换器相连；紫外线传感器经运算放大器、多路转换器与A/D转换器相连；A/D转换器的数字信号输出端与I/O接口电路相连。
本实用新型另一特征在于，所述I/O电路还可连接有机箱门光电开关、摇动电机零位光电开关，以达到对辐照过程更加完整的控制。
本装置中的高压汞灯可以发出254nm、313nm和365nm波长的紫外线，经过镀膜冷光反射器，紫外线被定向辐射，提高了光源效率，同时光源中的红外线穿透过反射器，不使过多的热量加到带通滤光片。紫外线经过具有滤除特定波长光线作用的带通滤光片后，只有313nm的单一波长的紫外线辐射到血小板制剂上。本装置中在被辐照物附近的位置设置有温度传感器，紫外线传感器等感应元件，以及制冷器、快门等执行机构，通过控制器自动地控制血小板的辐照剂量、温度等参数，并自动控制整个辐照过程。
本实用新型的优点是①光源的发光元件采用低功率密度高压汞灯，可以产生较强的313nm波长的紫外线，为血小板提供足够强的辐照强度。
②带通滤光片可以有效地选择特定波长的光线穿过，进一步控制了辐照光源的单色性，因而使得血小板辐照后的光生物学特性可以确定，使其达到预期的效果。
③通过镀膜反射器光源效率提高，使用单只高压汞蒸汽放电灯作为光源就可以满足要求，因此光源性能易于控制；④在电脑的控制下，辐照参数被严格控制，血小板的温度、辐照剂量被实时控制，这不单实现了处理过程的自动化，更主要的是血小板的辐照质量得到保证。
以下结合附图对本实用新型进行进一步的说明。
图1为本实用新型中辐照箱的实施例结构示意图。
图2为本实用新型中控制器的实施例电路方框图。
图3为本实用新型中光源部分中快门的结构示意图。
图4为本实用新型中摆动平台的结构图。
图5为本实用新型中血小板容器夹持板和冷却器的示意图。
图6为本实用新型中控制器的主机板电路图。
图7为本实用新型中控制器的功率驱动电路图。
图8为本实用新型中控制器的A/D变换器及放大器电路图。
图中1-辐照箱，2-隔板，3-高压汞灯，4-冷光反射器，5-带通滤光片，6-快门，7-快门驱动电机，8-快门驱动电机转轴，9-驱动轮，10-快门转轴，11-被动轮，12-摇动驱动电机，13-传动杆，14-摇动构件，15-摇动转轴，16-框架式台面，17-夹持板，18-夹持板转轴，19-半导体制冷器，20-紫外线传感器，21-灯箱，22-通风扇，23-通风孔，24-排风扇，25-机箱门，26-观察窗，27-照明灯，28-电器插接件，29-镇流器和起辉器盒，30-机箱门光电开关，31-温度传感器。
本实用新型的辐照箱1内由隔板2分为上下两个部分，下部设置紫外线光源，上部设置辐照工作台。紫外线光由低功率密度高压汞灯3产生，高压汞灯3架设于抛物面冷光反射器4的焦点上。反射器4形成的平行光垂直向上。抛物面反射器4的内表面镀有反射膜，使得该反射器即可以对313nm波长的紫外线有较高的反射率，同时可以让光源中所包含的红外线穿透而不被反射。
反射器4与辐照工作台之间设置有由多层镀膜技术制成的带通滤光片5，其带通参数选定为313nm的波长，即只有313nm波长的紫外线光可以穿过该带通滤光片5，而其他波长的紫外线将被滤除。机在反射器4和带通滤光片5之间设置有控制辐照剂量的快门机构。快门构的结构在现有辐照装置中具有多种形式，无论哪种形式只要结构简单、控制灵活可靠，能够起到截断紫外线的作用就都是可取的。在本实施例中，设计了一种简单实用的快门机构，它是由抛物面反射器4上的反射板的一部分作为快门6，快门驱动电机7通过其转轴8上的驱动轮9和快门转轴10上的被动轮11的摩擦，来驱动快门6的启闭状态。在快门6处于打开状态时，它与反射器4上的其余部分一起构成完整的抛物面反射器。
辐照工作台上设置摇动机构，其目的是使得液态血小板在辐照过程中不断摇晃，从而使得其受到均匀的辐照。在现有辐照装置中的摇动机构有平动式、摆动式等形式，本实施例中利用四连杆机构设计的摇动机构具有突出的优点，即其机构简单，摇动均匀、平稳，能使血小板在辐照过程中充分摇均，同时又不会由于摇动不平稳而破坏细胞组织。四连杆式摇动机构的摇动驱动电机12驱动传动杆13，传动杆13带动摇动构件14绕摇动转轴15摇动。摇动次数可设定在20～60次/分钟的范围内，最好是30次/分钟左右。
框架式辐照工作台固定在摆动构件14上，也可以设计为辐照工作台与摇动构件一体。辐照工作台由框架式台面16和至少两块夹持板17构成，它们通过具有弹簧(图中未示出)的夹持板转轴18连接。框架式台面16为网格状，即不影响光线穿过又可以托住盛有液态血小板的容器。夹持板17在弹簧的作用下可以将盛有血小板的容器压固在框架式台面16上。在本实施例中，根据光源的宽度设计有两块相同的夹持板17，这样可以同时夹持两个血小板容器。本实用新型的光源中可以设置两只低功率密度高压汞灯3，以适应同时辐照处理多组血小板制剂，在这种情况下应设置多个夹持板17。
为了控制血小板的温度和辐照强度，夹持板17上设置有半导体冷却器19。冷却器19的制冷面与血小板容器直接接触。在血小板温度过高时制冷器19对其进行降温。框架式台面16的中央设置有紫外线传感器20，它与血小板容器处在同一平面，这样在辐照过程中紫外线传感器20可以感应到与血小板完全相同的紫外线辐照强度。
血小板的容器，需选用既能满足血小板保存要求又可以通过中波紫外线的柔软塑料材料。
在辐照操作过程中，高压汞灯会产生一定的热量，为了对血小板不造成影响，汞灯3和反射器4设在相对独立的灯箱21中。灯箱21中可以安置一至二个通风扇22。通风扇22将空气经反射器4侧面上的通风孔23送入反射器，再由设在辐照箱体上的排风扇24排出，以使空气流通降低灯箱内温度。机箱1内设置温度传感器31，它可以感应箱体内的温度并将此信号送入控制器。
本实用新型实施例中还设置有附属装置，如辐照箱的机箱门25、机箱门上的观察窗26、照明灯27、与辐照控制器和电源相连接的电器插接件28以及汞灯用的镇流器和起辉器盒29等。这些附属装置都是常规器件，其功能作用很明显，这里不再赘述，并且根据使用的实际需要可以增加或改变。在辐照箱与机箱门的连接处设置有机箱门光电开关30，它是一种光电开关可以反应机箱门的开关状态，并且将机箱门的状态信号传送给控制器。
本实用新型的辐照装置由单片机构成的控制器监控。单片机D1(I8031)和存储有辐照监控程序的只读存储器D9(27C256)以及外围器件以常规接法构成辐照控制器微电脑，控制器的控制对象通过I/O接口电路与微电脑发生联系。
I/O接口电路为可编程外围接口集成电路芯片D10、D11(I8255)，其数据线通过接插件X2、X3与外部设备相连接。与X2接插件连接的驱动电路要驱动摇动电机M2、快门电机M1和半导体制冷器Q。快门驱动输入信号经多谐振荡器U1、U2(74LS123)和光电耦合器U4～U7(4N25)与快门直流电机M1相连，以控制快门6的启闭状态。摇动和制冷驱动输入信号经功率驱动集成电路芯片U3(ULN2003)和光电耦合器U8、U10(4N25)分别与摇动交流电机M2和半导体制冷器Q相连，以控制摇动机构和制冷器的启动。
I/O接口电路通过接插件X3连接有A/D转换器N5(AD574)，温度传感器R14(
图1中以31表示其外形)与电阻R1～R4构成直流电桥，电桥的输出信号经运算放大器N2(OP07)、多路转换器N4(4051)与A/D转换器N5相连；紫外线传感器B1(
图1中以20表示其外形)经运算放大器N3(OP07)、多路转换器N4与A/D转换器N5相连。AD转换器N5将温度信号和辐照度信号分别转换成相应的数字信号经接插件X3输入给微电脑。
以上所述的控制器在监控程序的控制下，已经可以完成辐照过程的控制。为了进一步提高本实用新型的辐照装置的整机性能，还可以连接常规的外部设备，如打印机，LED显示器等。另外，通过I/O接口集成电路芯片还可以对机箱门25的开启状态、摇动机构的摇动停止位置、高压汞灯灯箱温度等进行监控，图7中的虚线内部分表示了这部分电路，上述控制信号经接插件X5和总线触发器集成电路芯片U11(74LS245)与微电脑相连。这一点本领域的普通技术人员很好理解，这里不再详述。
上述实施例的描述只是本实用新型的一种具体实施例，不是对本实用新型的限定，本领域的普通技术人员可以在本实用新型权利要求的范围内进行改变。
权利要求1用于处理血小板的紫外线辐照装置，它由辐照箱和控制器两部分构成，控制器包括微处理器、存储器及I/O接口电路，其特征在于辐照箱(1)包括紫外线光源、辐照工作台，紫外线光源由低功率密度高压汞灯(3)、冷光反射器(4)和光路中的带通滤光片(5)构成；辐照工作台包括摇动机构、安装在摇动机构上的框架式平台(16)和设置于平台上的血小板容器夹持板(17)，框架式平台的台面上设置有紫外线传感器(20)，夹持板上设置有冷却器(19)；高压汞灯(3)架设在反射器(4)中，冷光反射器的反射面正对框架式平台，带通滤光片处于辐照工作台和光源之间，在反射器(4)和带通滤光片(5)之间还设有快门机构；控制器以单片计算机(D1)为核心构成，其数据线分别连接存储有辐照监控程序的只读存储器(D9)和I/O接口电路(D10、D11)，I/O接口电路为可编程外围接口集成电路芯片，其I/O端口连接功率驱动器、传感器和A/D变换器，变换器分别与紫外线传感器和温度传感器相连。
2如权利要求1所述的紫外线辐照装置，其特征在冷光反射器(4)为抛物面反射器，其反射面镀有反射膜；带通滤光片(5)为镀有多层镀膜的滤光片，其带通参数为313nm波长。
3如权利要求1所述的紫外线辐照装置，其特征在于所述夹持板(17)上的冷却器(19)为半导体冷却器(Q)，其制冷端与血小板容器接触。
4如权利要求1所述的紫外线辐照装置，其特征在于所述的快门机构为抛物面反射器(4)上的反射板的一部分和驱动电机(7)构成，驱动电机(7)通过其转轴(8)上的驱动轮(9)和快门转轴(10)上的被动轮(11)的摩擦驱动快门(6)启闭。
5如权利要求1所述的紫外线辐照装置，其特征在于框架式辐照工作台与摇动构件(14)一体，辐照工作台由框架式台面(16)和至少两块夹持板(17)构成，它们通过具有弹簧的夹持板转轴(18)连接，框架式台面(16)为网格状。
6如权利要求1所述的紫外线辐照装置，其特征在于所述的紫外线光源中具有两只低功率密度高压汞灯(3)。
7如权利要求1所述的紫外线辐照装置，其特征在于所述的高压汞灯(3)和反射器(4)安装于相对独立的灯箱(21)中，灯箱内设有通风扇(22)，反射器(4)的侧面设置有通风孔(23)。
8如权利要求1～7任何一项中所述的紫外线辐照装置，其特征在于I/O接口电路(D10)输出的快门驱动信号经多谐振荡器(U1、U2)、光电耦合器(U4～U7)与快门电机(M1)相连；I/O接口电路(D10)输出的摇动机构驱动信号和制冷驱动信号经功率驱动集成电路芯片(U3)、光电耦合器(U8、U10)与摇动电机(M2)和半导体制冷器(Q)相连；温度传感器((R14)与电阻(R1～R4)构成直流电桥，电桥的输出信号经运算放大器(N2)、多路转换器(N4)与A/D转换器(N5)相连；紫外线传感器(B1)经运算放大器(N3)、多路转换器(N4)与A/D转换器(N5)相连，AD转换器(N5)的数字信号输出端与I/O接口电路(D11)相连。
9如权利要求8所述的紫外线辐照装置，其特征在于I/O电路(D10)还连接有机箱门光电开关(30)、摇动电机零位光电开关。
专利摘要本实用新型涉及用于成分输血方法中的血小板辐照处理装置，它包括辐照箱和控制器，辐照箱包括紫外线光源、辐照工作台。紫外线光源由低功率密度高压汞灯、冷光反射器和带通滤光片构成。由带有弹簧的转轴相连接的辐照台面和夹持板构成的辐照工作台固定在摆动结构上。带通滤光片只可以透过313nm波长的紫外线；光源中还设有快门以便控制辐照剂量。控制器以单片计算机为核心构成，其可以自动地控制辐照的过程。
文档编号A61M1/36GK2225252SQ9522063
公开日1996年4月24日 申请日期1995年8月29日 优先权日1995年8月29日
发明者迟宝义, 高峰, 张佑陵, 郎洁先, 付德刚, 李红, 钱开诚, 张钦辉, 叶宏伟 申请人:上海希格玛高技术公司