本發(fā)明屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域，具體涉及一種無創(chuàng)可控的微型人體內(nèi)腔光動力治療系統(tǒng)，特別是涉及一種基于LED發(fā)光和外磁場驅(qū)動的無創(chuàng)可控的微型人體內(nèi)腔光動力治療系統(tǒng)以及此系統(tǒng)在人體內(nèi)腔疾病治療中的應用。

背景技術(shù)：

光動力療法(Photodynamic therapy,PDT)是目前最具前景的新療法之一，它利用光敏劑在適當波長的光照射下，與生物組織中的分子氧反應，生成單線態(tài)氧、自由基等活性氧成分，通過氧化作用破壞蛋白、脂質(zhì)、核酸等重要的細胞組分，導致病變細胞凋亡或壞死，以達到治療目的^[1]。PDT具有組織選擇性好、毒副作用低、治療時間短、可重復操作等特點，近年來隨著其在技術(shù)上的日趨成熟，已廣泛應用于腫瘤、皮膚病、炎癥、眼科疾病和感染類疾病等^[2]。

光敏劑、激光系統(tǒng)和分子氧是光動力療法必備的三個基本要素^[3]。在光動力治療過程中，激光系統(tǒng)可以視為特殊的“手術(shù)刀”，用以實現(xiàn)“光到病除”的治療效果。目前臨床上使用的半導體激光系統(tǒng)具有發(fā)光亮度高、單色性好、方向性強、光導纖維耦合效率高等優(yōu)點，也存在有效作用深度表淺的缺陷(不超過1cm)，主要適應癥為一些體表的淺層疾病如：淺表腫瘤、皮膚病以及眼科疾病等，而對于發(fā)生在人體內(nèi)腔(口腔、食管、胃、小腸、大腸、腹腔、胸腔、關(guān)節(jié)腔、顱腔等部位)的病患則不具備施行條件，醫(yī)生必須需借助窺鏡、B超、CT的引導介入或手術(shù)直視，將光導纖維穿刺到靶部位，再實施治療^[4]。這樣不僅增加了患者的痛苦和治療費用，而且提高了發(fā)生出血和感染的風險。

針對現(xiàn)有光動力治療技術(shù)存在的問題，我們認為理想的人體內(nèi)腔光動力治療系統(tǒng)應具備以下優(yōu)點：①體積小人體內(nèi)腔結(jié)構(gòu)曲折、環(huán)境復雜，傳統(tǒng)介入或微創(chuàng)穿刺無法實現(xiàn)從口腔到肛門的整個消化道的治療，且光導纖維質(zhì)地脆、機械強度差^[5]，給治療帶來諸多不便。若將整個光動力治療系統(tǒng)做成口服膠囊大小，通過人體消化道的蠕動或借助外部磁場的控制可以到達人體內(nèi)腔的任意位置，依據(jù)治療需要在病灶部位停留一定的時間，借助B超、CT等影像醫(yī)學手段引導治療消化道疾病。②可控整個消化道腔內(nèi)病灶位置無法準確定位，器官受生理運動或彈性形變的影響，常造成定位偏差，而腔鏡配合光纖穿刺常無法直接找到病變組織實施有效治療，有時甚至可能對正常組織或器官造成損傷^[6]。只有實現(xiàn)對光動力治療系統(tǒng)的有效控制，才能將光源準確定位于病灶位置，實施精準治療。③隔熱防水人體內(nèi)腔常存在正常體液或病變積液，而光纖接口不能長時間浸泡于水中，光纖介入治療通常需要光源持續(xù)工作30分鐘左右，有時會使照射部位溫度過高造成灼傷^[7]，只有對整個激光系統(tǒng)進行隔熱防水處理才能解決光纖輸出端和人體內(nèi)腔組織器官的生物相容性問題，有效減少激光輸出產(chǎn)生的熱能。

本發(fā)明提供一種無創(chuàng)可控的微型人體內(nèi)腔光動力治療系統(tǒng)，其采用微型LED光源作為光動力治療系統(tǒng)的發(fā)光體，供電方式為鋰電池(紐扣型)或無線供電(諧振耦合技術(shù))，整個系統(tǒng)的尺寸控制在幾個毫米，完全可以封裝在一個口服膠囊中；采用磁驅(qū)動技術(shù)通過外加磁場控制激光系統(tǒng)的內(nèi)置磁體或無線供電的接收線圈實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的控制；系統(tǒng)的隔熱防水采用膠囊型醫(yī)用模具外殼封裝和真空隔離層設(shè)計實現(xiàn)，可有效解決治療過程中光電器件和人體內(nèi)腔組織器官的隔離保護安全問題，避免不必要的損傷。實驗證明，本發(fā)明的無創(chuàng)可控的微型人體內(nèi)腔光動力治療系統(tǒng)，有效克服了人體內(nèi)腔光動力治療過程中存在的局限性和盲目性，極大的拓寬了光動力療法的臨床應用范圍，使光動力治療由淺表層光源易于到達的部位拓展到整個消化道，使口腔、咽喉、食管、胃、小腸、大腸到肛門等內(nèi)腔部位疾病的光動力治療成為現(xiàn)實，因此本發(fā)明的無創(chuàng)可控的微型人體內(nèi)腔光動力治療系統(tǒng)作為醫(yī)療器械，在臨床消化道腫瘤、炎癥、菌群失調(diào)和感染治療等領(lǐng)域具有重大的應用價值。

參考文獻

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技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種無創(chuàng)可控的微型人體內(nèi)腔光動力治療系統(tǒng)。

本發(fā)明的第二個目的是提供一種無創(chuàng)可控的微型人體內(nèi)腔光動力治療系統(tǒng)作為醫(yī)療器械的用途。

本發(fā)明的目的主要通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種無創(chuàng)可控的微型人體內(nèi)腔光動力治療系統(tǒng)，其特征是主要由LED光源、控制磁體、供電電路、膠囊型醫(yī)用模具外殼構(gòu)成。

所述的LED光源，其特征是由兩個貼片式LED組成，其尺寸僅有3-10mm，可以是單波長LED或多波長LED，發(fā)光波長在200-1000nm范圍內(nèi)。

所述的控制磁體，其特征是一塊或幾塊小型磁體，可通過外加磁場驅(qū)動該磁體，進而控制整個微型人體內(nèi)腔光動力治療系統(tǒng)的運動。

所述的供電電路，其特征是包括鋰電池供電和無線供電兩種模式，其中鋰電池供電模式包括鋰電池(紐扣型)和電路板；無線供電模式包括LC諧振匹配接收線圈、整流濾波電路、穩(wěn)壓模塊和電路板，使用時通過外置的電流發(fā)生電路和LC諧振匹配發(fā)射線圈作為電力發(fā)射單元，LC諧振匹配接收線圈作為電力感應單元，感受空間內(nèi)磁場的變化，產(chǎn)生相應變化的交變電流，交變電流通過整流濾波電路轉(zhuǎn)化為直流電壓，穩(wěn)壓模塊維持電壓恒定，產(chǎn)生電能給LED光源供電，使其穩(wěn)定發(fā)光。所述的LC諧振匹配接收線圈為圓形或橢圓形，線圈外徑6-10mm，內(nèi)徑3-5mm，厚度1-3mm，線徑0.2mm。所述的電路板起到連接和固定LED光源與供電電路上的其余工作單元的作用。

所述的膠囊型醫(yī)用模具外殼，其特征是帶有真空夾層的膠囊型外殼，采用柔性的高透光性防水材料制作，如：醫(yī)用透明環(huán)氧樹脂、醫(yī)用透明硅膠、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲脂等，不僅可以起到防水隔熱的作用，而且具有塑形透光的作用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的無創(chuàng)可控的微型人體內(nèi)腔光動力治療系統(tǒng)的優(yōu)勢是：

①適用范圍廣本發(fā)明的無創(chuàng)可控的微型人體內(nèi)腔光動力治療系統(tǒng)，可以基于外加磁場驅(qū)動到達人體內(nèi)腔的任意指定位置，使許多光纖穿刺無法到達的區(qū)域得到很好的治療，提高了光動力治療的精度與范圍，臨床上可用于喉癌、食管癌、胃癌、直腸癌、結(jié)腸癌、咽炎、胃炎、口腔潰瘍、直腸炎、結(jié)腸炎等內(nèi)腔疾病的光動力治療。

②治療效果好本發(fā)明的無創(chuàng)可控的微型人體內(nèi)腔光動力治療系統(tǒng)，在治療過程中光源可以和病灶部位直接接觸，與非接觸式光療(光纖穿刺、體外照光)相比，顯然具有更高的光動力治療效率。

③使用安全本發(fā)明的無創(chuàng)可控微型人體內(nèi)腔光動力治療系統(tǒng)，尺寸為口服藥物膠囊大小，可以口服吞咽通過人體正常的胃腸蠕動排出體外，不存在任何安全性問題，也避免了光纖穿刺帶來的出血和感染風險。

④成本低本發(fā)明的無創(chuàng)可控微型人體內(nèi)腔光動力治療系統(tǒng)，成本較低，可以作為一次性使用消耗品，避免交叉感染，同時減輕患者的經(jīng)濟負擔，增加治療的順應性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1的無創(chuàng)可控的微型人體內(nèi)腔光動力治療系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例1的無創(chuàng)可控的微型人體內(nèi)腔光動力治療系統(tǒng)的工作流程圖。

圖3為本發(fā)明實施例2的無創(chuàng)可控的微型人體內(nèi)腔光動力治療系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明實施例2的無創(chuàng)可控的微型人體內(nèi)腔光動力治療系統(tǒng)的工作流程圖。

具體實施方式

下面通過實施例對本發(fā)明作進一步說明，其目的僅在于更好的理解本發(fā)明的內(nèi)容而非限制本發(fā)明的保護范圍：

實施例1 一種無創(chuàng)可控的微型人體內(nèi)腔光動力治療系統(tǒng)(鋰電池供電)

一種無創(chuàng)可控的微型人體內(nèi)腔光動力治療系統(tǒng)由LED光源、控制磁體、供電電路、膠囊型醫(yī)用模具外殼構(gòu)成。其中，LED光源由兩個貼片式單波長LED組成，尺寸為3mm，波長為650nm；控制磁體是一塊圓柱型磁體，可通過外加磁場驅(qū)動該磁體，進而控制整個系統(tǒng)的運動；供電電路由鋰電池(紐扣型)和電路板組成，電路板起到連接LED光源與供電電路上的其余工作單元的作用；膠囊型醫(yī)用模具外殼是帶有真空夾層的膠囊型外殼，采用醫(yī)用透明環(huán)氧樹脂制作，不僅可以起到防水隔熱的作用，而且具有塑形透光的作用(見圖1-2)。

上述無創(chuàng)可控的微型人體內(nèi)腔光動力治療系統(tǒng)用于治療直腸癌、結(jié)腸癌、直腸炎、結(jié)腸炎取得很好的療效，效果優(yōu)于普通的光動力治療儀。

實施例2 一種無創(chuàng)可控的微型人體內(nèi)腔光動力治療系統(tǒng)(無線供電)

一種無創(chuàng)可控的微型人體內(nèi)腔光動力治療系統(tǒng)由LED光源、控制磁體、供電電路、膠囊型醫(yī)用模具外殼構(gòu)成。其中，LED光源由兩個貼片式多波長LED組成，尺寸為10mm，波長為630nm、650nm、670nm、690nm；控制磁體是四塊方型磁體，可通過外加磁場驅(qū)動該磁體，進而控制整個系統(tǒng)的運動；供電電路由LC諧振匹配接收線圈、整流濾波電路、穩(wěn)壓模塊和電路板組成，使用時通過外置的電流發(fā)生電路和LC諧振匹配發(fā)射線圈作為電力發(fā)射單元，LC諧振匹配接收線圈作為電力感應單元，感受空間內(nèi)磁場的變化，產(chǎn)生相應變化的交變電流，交變電流通過整流濾波電路轉(zhuǎn)化為直流電壓，穩(wěn)壓模塊維持電壓恒定，產(chǎn)生電能給LED光源供電，使其穩(wěn)定發(fā)光，LC諧振匹配接收線圈為圓形，線圈外徑6mm，內(nèi)徑3mm，厚度1mm，線徑0.2mm，電路板起到連接LED光源與供電電路上的其余工作單元的作用；膠囊型醫(yī)用模具外殼是帶有真空夾層的膠囊型外殼，采用醫(yī)用透明硅膠制作，不僅可以起到防水隔熱的作用，而且具有塑形透光的作用(見圖3-4)。

上述無創(chuàng)可控的微型人體內(nèi)腔光動力治療系統(tǒng)用于治療胃癌、胃炎取得很好的療效，效果優(yōu)于普通的光動力治療儀。

實施例3 一種無創(chuàng)可控的微型人體內(nèi)腔光動力治療系統(tǒng)(鋰電池供電)

一種無創(chuàng)可控的微型人體內(nèi)腔光動力治療系統(tǒng)由LED光源、控制磁體、供電電路、膠囊型醫(yī)用模具外殼構(gòu)成。其中，LED光源由兩個貼片式單波長LED組成，尺寸為3mm，波長為532nm；控制磁體是一塊圓柱型磁體，可通過外加磁場驅(qū)動該磁體，進而控制整個系統(tǒng)的運動；供電電路由鋰電池(紐扣型)和電路板組成，電路板起到連接LED光源與供電電路上的其余工作單元的作用；膠囊型醫(yī)用模具外殼是帶有真空夾層的膠囊型外殼，采用聚碳酸酯制作，不僅可以起到防水隔熱的作用，而且具有塑形透光的作用。

上述無創(chuàng)可控的微型人體內(nèi)腔光動力治療系統(tǒng)用于治療喉癌、咽炎、扁桃體炎、口腔潰瘍?nèi)〉煤芎玫寞熜ВЧ麅?yōu)于普通的光動力治療儀。

實施例4 一種無創(chuàng)可控的微型人體內(nèi)腔光動力治療系統(tǒng)(無線供電)

一種無創(chuàng)可控的微型人體內(nèi)腔光動力治療系統(tǒng)由LED光源、控制磁體、供電電路、膠囊型醫(yī)用塑料模具外殼構(gòu)成。其中，LED光源由兩個貼片式多波長LED組成，尺寸為10mm，波長為390nm、420nm、450nm、530nm；控制磁體是四塊方型磁體，可通過外加磁場驅(qū)動該磁體，進而控制整個系統(tǒng)的運動；供電電路由LC諧振匹配接收線圈、整流濾波電路、穩(wěn)壓模塊和電路板組成，使用時通過外置的電流發(fā)生電路和LC諧振匹配發(fā)射線圈作為電力發(fā)射單元，LC諧振匹配接收線圈作為電力感應單元，感受空間內(nèi)磁場的變化，產(chǎn)生相應變化的交變電流，交變電流通過整流濾波電路轉(zhuǎn)化為直流電壓，穩(wěn)壓模塊維持電壓恒定，產(chǎn)生電能給LED光源供電，使其穩(wěn)定發(fā)光，LC諧振匹配接收線圈為橢圓形，線圈外徑10mm，內(nèi)徑5mm，厚度3mm，線徑0.2mm，電路板起到連接LED光源與供電電路上的其余工作單元的作用；膠囊型醫(yī)用模具外殼是帶有真空夾層的膠囊型外殼，采用聚甲基丙烯酸甲脂制作，不僅可以起到防水隔熱的作用，而且具有塑形透光的作用。

上述無創(chuàng)可控的微型人體內(nèi)腔光動力治療系統(tǒng)用于治療直腸癌、結(jié)腸癌、直腸炎、結(jié)腸炎取得很好的療效，效果優(yōu)于普通的光動力治療儀。