Устройство для облучения трансплантатных клеток ультрафиолетовым излучением и способ облучения трансплантатных клеток ультрафиолетовым излучением

 

Использование: в медицине, а именно в устройствах для облучения текущих сред. Сущность: способ для облучения трансплантатных клеток ультрафиолетовым излучением заключается в перемещении клеточной суспензии в средстве переноса по спирали в полой трубке относительно продольной оси работающего источника ультрафиолетового излучения, вентилировании полости между источником излучения и средством перекоса и сборе клеточной суспензии после облучения в сборнике, при этом излучение источника фильтруют в диапазоне от 200 до 280 нм, включают для калибровки, стабилизации и выхода на режим за определенный период времени до начала подачи клеточной суспензии, а вентилирование осуществляют, подавая воздух в полость между источником излучения и внутренним цилиндром и отбирая воздух из полости между внешним и внутренним цилиндрами. Способ осуществляется посредством устройства, содержащего два коаксиальных, пропускающих ультрафиолетовое излучение, цилиндра, источник ультрафиолетового излучения, установленный вдоль оси и соединенный с источником электропитания, средство для вентилирования воздухом внутренней полости устройства в виде входного и выходного отверстий и средство для перекоса суспензированных клеток, включающее полую, спирально намотанную на внешнем цилиндре трубку из пропускающего ультрафиолет материала, при этом на внутреннем или внешнем цилиндре могут быть размещены средства фильтрации в виде пленки или оптического фильтра, не пропускающие излучение с длиной волны от 200 до 280 нм, а соосно с элементами подключения источника излучения установлены уплотняющие элементы с множеством отверстий сообщения внутренних полостей с атмосферой и между собой. Технический результат: обеспечение стабильности функционирования при однородности облучения. 2 с. и 16 з. п. ф - лы. 6 ил.

Изобретение относится к устройству облучения текучих сред, более конкретно к устройству для возможности облучения клеток источником ультрафиолетового света.

Трансплантация клеток аллогенно реципиенту исследовалась рядом медицинских ученых с целью лечения специфических медицинских заболеваний и расстройств. Чтобы успешно осуществить такую трансплантацию клеток, необходима иммуносупрессия экспрессии антиген и/или трансплантирование клеток. В результате естественная тенденция организма отторгать аллогенные клетки может быть преодолена.

Широко признан способ для иммуносупрессии экспрессии ангигена и признания аллогенных клеток, состоящий в подвергании клеток ультрафиолетовому облучению. Способы использования ультрафиолетового излучения в контакте клеточной трансплантации описаны в статье автора Иоахими Дига под названием "Ультрафиолетовое облучение в биологии трансплантации", Трансплантация, том. 45, N 5, с. 845-851, май 1988 г.

Имеется ряд других статей, описывающих специфические способы, которые используются для подвергания клеток трансплантата ультрафиолетовому излучению. Например, в одном способе кровь, разбавленная фосфатным буфером, помещалась в чашки Петри и подвергалась облучению ультрафиолетовым светом в течение двадцати минут. Источник света, излучающий ультрафиолетовый свет, помещался на заданном расстоянии от чашки Петри.

Однако, не во всех экспериментах с использованием этого способа источник света устанавливался точно на одном и том же расстоянии от чашек Петри. Хардли М.А. Ло Х.Т. Вебер К, Римтсма К. "Трансплантация панкреатического островка: иммунноизменение посредством ультрафиолетового облучения", Мировой журнал хирургии, том 8, N 2, с. 207-213, апрель 1984 г. Хардли М.А. Ло Х. Римтсма К. "Продление аллотрансплантатов островкой крыс при использовании ультрафиолетового облучения без иммуносупрессии". Протоколы трансплантации, том. 16, N 3, с. 865-869, июнь 1984 г.

В другом способе тромбоциты были суспендированы в растворе, помещались в открытые чашки Петри на глубину 1,5 мм и подвергались облучению ультрафиолетом при непрерывном потряхивании. Шлихтер С.Дж. Дииг Х.Дж. Кеннеди М.С. "Предотвращение аллоиммунизации тромбоцитов у собак с системным циклоспорином и посредством ультрафиолетового облучения или загруженных циклоспорином донорских тромбоцитов, "Кровь", том 69, N 2, с. 414-419, февраль 1987 г.

Дополнительный способ включает в себя помещение цельной крови, которая была разбавлена минимальной средой Веймута, в чашках Петри слоем толщиной 1,5 мм и облучение суспензии ультрафиолетовым светом в течение тридцати минут. Дииг Х.Дж. Эйприл Дж. Грахам Т.К. Аппельбаум Ф.Р. Строб Р. "Ультрафиолетовое облучение крови предотвращает вызываемую переливанием крови сенсибилизацию и отторжение трансплантата костного мозга у собак", Кровь, том 67, N 2, с. 537-539, февраль 1986 г.

Дополнительно к упомянутым выше было опубликовано много других статей в отношении использования ультрафиолетового облучения клеток. См. например, Линдал-Кисслинг К. Саффенберг Дж. "Неспособность лимфоцитов, облученных ультрафиолетом, стимулировать аллогенные клетки в смешанной лимфоцитной культуре, Внутр. архит. Аллергия, том. 41, с. 670-679, 1971 г; Бал. Дж.Д. Франкфорт Дж.В. Перлофф Л.Дж. "Влияние ультрафиолетового облучения на эффект переливания крови", Хирургия, с. 243-249, август 1985 г; Ло Х. Римтсма К. Хардлин М. А. "Продление выживания аллотрансплантата островка у крысы посредством прямого ультрафиолетового облучения трансплантата", Наука, том. 223, с. 607-609, 10 февраля 1984 г.

Становится совершенно очевидным из обзора вышеприведенных статей, что техника и способы, используемые в настоящее время в области ультрафиолетового облучения в процедурах, связанных с трансплантатом и переливанием крови, имеют ряд недостатков и требуют усовершенствования. В частности, нет однородности среди разных средств, которые используются в настоящее время. Фактически природа средств такова, что даже в отношении каждого индивидуального теста трудно добиться однородности. Например, так как клеточная суспензия помещается в чашки Петри и затем подвергается только облучению разными способами, однородность может сохраняться только в случае, если расстояние между клеточной суспензией и световым источником поддерживается постоянным. Конечно, вполне очевидно, что такое расстояние зависит от количества клеточной суспензии, помещенной в чашку Петри, и естественно, постоянство количества клеточной суспензии в чашке Петри может быть трудно выполнимым фактором. Клетки, которые помещаются и суспензируются в данном объеме раствора, начинают оседать со временем на дно чашки Петри. Таким образом, число клеток в суспензии в течение облучения имеет тенденцию к снижению во время процесса.

Взаимосвязанная проблема, которая возникает в случае, когда клеточная суспензия облучается в чашках Петри в соответствии с вышеприведенным способом, в том, что трудно подвергнуть все клетки в клеточной суспензии одной и той же дозе ультрафиолетового облучения. Это связано, частично, с фактом, что клеточная суспензия несколько застаивается в чашках Петри. Иначе говоря, клетки не перемешиваются по всей суспензии, а скорее сохраняют свои относительные положения. Как следствие, клетки на поверхности клеточной суспензии, расположенные ближе к источнику ультрафиолетового света, подвергаются иной дозе облучения, чем нижележащие. Хотя в одной из вышеприведенных старей рекомендуется встряхивание чашки Петри во время облучения, этот способ не является полностью эффективным для решения вышеназванной проблемы, так как встряхивание не покрытой чашки Петри ведет к увеличению количества испарения клеточной суспензии. С другой стороны, покрытие чашки Петри до встряхивания не может быть эффективным решением, потому что материал, из которого сделана крышка, может отрицательно влиять и значительно снижать дозу облучения, получаемую клеточной суспензией. Таким образом, необходима трудная процедура калибровки.

Другой недостаток, связанный со способами, используемыми для облучения ультрафиолетовым светом в процедурах, связанных с трансплантацией (переливанием крови), состоит в том, что нет стабильности в отношении других факторов, отрицательно воздействующих на процесс облучения. Например, температура в зоне, окружающей объект облучения, может значительно влиять на интенсивность процесса облучения, соответственно, если окружающая температура не поддерживается на конкретном уровне, надежные результаты облучения будут невозможны.

Аналогичным образом в начале работы мощность источника ультрафиолетового света может изменяться в системах люминесцентных ламп. Тем самым, клеточная суспензия, облученная в течение начальных часов операции, будет подвергаться иным дозам облучения, чем клеточные суспензии, которые облучались позднее.

Частично перечисленные выше недостатки устранены в устройстве для обработки клеток излучением, работающем по способу, раскрытому там же (Заявка ЕР N 0138489, A 61 M 1/36).

Устройство, избранное в качестве ближайшего аналога, содержит два коаксиальных цилиндра, установленных с пространственным зазором между плотно укрепленных на их торцах крышках для герметизации полостей устройства. Во внутреннем цилиндре установлен вдоль оси источник ультрафиолетового излучения. Суспензированные клетки перемещаются по зазору между цилиндрами. Источник излучения установлен с зазором между ним и внутренней поверхностью внутреннего цилиндра, при этом оба цилиндра выполнены из материала, пропускающего ультрафиолетовое излучение. Полость между источником излучения и внутренним цилиндром снабжена элементами для сообщения с атмосферой с возможностью их соединения с источником воздуха и средством для вентилирования замкнутой системы для поддержания постоянной температуры при работе устройства.

Известное устройство осуществляет способ облучения, заключающийся в том, что клеточную суспензию подают и перемещают в полости между коаксиальными цилиндрами, при этом облучая ее источником ультрафиолетового излучения, размещенным в полости внутреннего цилиндра, а затем, после выхода суспензии из выходного канала, собирают ее в сборнике, одновременно осуществляют вентилирование устройства путем продувки воздухом полости между источником излучения и внутренним цилиндром.

Однако известный способ и устройство для него не обеспечивают стабильности функционирования устройства и однородности, в должной мере, облучения при проведении операции.

Целью настоящего изобретения является создание устройства и способа для получения клеток ультрафиолетовым светом, который обеспечивает однородность при проведении операции, в которой клетки в клеточной суспензии облучаются.

Цель изобретения также состоит в создании устройства и способа для облучения клеток ультрафиолетовым светом, обеспечивающих стабильность в отношении функционирования устройства. Создание устройства и способа, которые достигают вышеназванные цели, необходимо, потому что после калибровки устройства клетки в определенном количестве клеточной суспензии будут подвергаться заданному количеству облучения ультрафиолетовым светом в определенное время и можно быть уверенным, что последующая работа будет обеспечивать по существу те же самые результаты, как и те, которые предполагались до калибровки устройства.

Дополнительный эффект настоящего изобретения состоит в создании способа и устройства для облучения клеток, относительно простого и недорогого для производства и относительно легкого в эксплуатации.

Дальнейшая цель настоящего изобретения состоит в создании устройства и способа для облучения клеток, который может ингибировать передачу ультрафиолетового света, имеющего определенную длину волны, так что клетки в клеточной суспензии не подвергаются воздействию такого ультрафиолетового света. В результате потенциально вредные эффекты ультрафиолетового света, имеющего конкретную длину волны, устраняются.

Эти и другие цели, которые станут более видны из нижеследующего описания, включая прилагаемые формулу изобретения и чертежи, достигаются посредством устройства и способа согласно настоящему изобретению.

Устройство включает в себя источник ультрафиолетового света и наружный цилиндр, который окружает источник ультрафиолетового света. В сборе устройство предусматривает средства для размещения суспензированных клеток, которые должны облучаться ультрафиолетовым светом. Предпочтительно эти средства включают в себя полую трубку, которая спирально обвита вокруг внешней поверхности наружного цилиндра.

Дополнительно к вышеназванным средствам устройство может также включать внутренний цилиндр, который располагается между наружным цилиндром и источником ультрафиолетового света. Устройство может включать средство для фильтрования ультрафиолетового света, так что ультрафиолетовый свет, имеющий определенную длину волны, не пропускается через внутренний и/или наружный цилиндры. Устройство также может включить средство для вентилирования системы, чтобы поддерживать постоянную температуру.

Способ для получения потенциальных трансплантатных клеток ультрафиолетовым светом согласно настоящему изобретению включает в себя стадии подачи клеточной суспензии на входной конец средства для переноса клеточной суспензии, переноса клеточной суспензии, по крайней мере, по части внешней поверхности наружного цилиндра, облучение суспензированных клеток ультрафиолетовым светом из источника ультрафиолетового света, который расположен внутри наружного цилиндра, и сбор клеточной суспензии после облучения в сборнике, когда клеточная суспензия выходит из выходного канала средства переноса.

Предпочтительный вариант реализации настоящего изобретения будет описан более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображено: на фиг. 1 вид спереди устройства для облучения клеток согласно предпочитаемому варианту реализации настоящего изобретения; на фиг. 2 вид в поперечном сечении предпочитаемого варианта реализации устройства согласно настоящему изобретению, взятом по линии сечения А-А на фиг. 1; на фиг. 3 вид в поперечном разрезе предпочитаемого варианта реализации устройства согласно настоящему изобретению, взятому по линии сечения Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 правый концевой вид предпочитаемого варианта реализации устройства согласно настоящему изобретению; на фиг. 5 левый концевой вид предпочитаемого варианта реализации устройства согласно настоящему изобретению; на фиг. 6 поперечный разрез, аналогичный показанному на рис. 2, за исключением иного размещения фильтра.

Устройство 20 для облучения клеток (фиг. 1) содержит полый наружный цилиндр 22, который проходит в продольном направлении. Полая трубка 24 обвита спирально вокруг внешней поверхности наружного цилиндра 22. Спирально обвитая трубка 24 расположена вдоль продольной оси наружного цилиндра 22. Следует отметить, что в предпочтительном варианте реализации трубка 24 обвита вокруг внешней поверхности первого цилиндра 22 таким образом, что каждый последующий виток трубки 24 плотно прилегает к предшествующему витку. Поэтому достигается плотный монтаж спирально намотанной трубки 24.

Как видно на фиг. 2, полый внутренний цилиндр 26 расположен внутри наружного цилиндра 22. Внутренний цилиндр 26 также проходит в продольном направлении и параллелен наружному цилиндру 22. Внутренний цилиндр 26 отстоит от наружного цилиндра 22 таким образом, что существует пространственный зазор 28 между внутренней поверхностью 30 наружного цилиндра 22 и наружной поверхностью 32 внутреннего цилиндра 26.

По центру устройства 20 расположен источник ультрафиолетового света 34. Источник ультрафиолетового света 34 также проходит в продольном направлении и параллелен наружному цилиндру 22 и внутреннему цилиндру 26.

Таким образом, и наружный цилиндр 22 и внутренний цилиндр 26 окружают источник ультрафиолетового света 34. Источник ультрафиолетового света 34 отстоит от внутреннего цилиндра 26 таким образом, что существует пространственный зазор между внутренней поверхностью 38 внутреннего цилиндра 26 и наружной поверхностью 40 источника ультрафиолетового света 34. Источник ультрафиолетового света 34, внутренний цилиндр 26 и наружный цилиндр 22 имеют одинаковую длину.

Обращаясь к фиг. 3, устройство 20 содержит первый уплотняющий элемент 42 и второй уплотняющий элемент 44. Первый уплотняющий элемент 43 служит для герметизации первого конца 46 наружного цилиндра 22, тогда как второй уплотняющий элемент 44 служит для герметизации второго конца 48 наружного цилиндра 22. Первый уплотняющий элемент 42 расположен относительно наружного цилиндра 22 таким образом, что концевая поверхность первого конца 46 наружного цилиндра 22 прилегает к внутренней поверхности 50 первого уплотняющего элемента 42. Аналогичным образом второй уплотняющий элемент 44 располагается относительно наружного цилиндра 22 таким образом, что внутренняя поверхность 52 второго уплотняющего элемента 44 прилегает к концевой поверхности наружного цилиндра 22, которая располагается на втором конце 48 наружного цилиндра 22.

Далее на фиг. 3 можно видеть, что внутренний цилиндр 26 равен по длине наружному цилиндру 22. Соответственно внутренняя поверхность 50 первого уплотняющего элемента 42 прилегает к концевой поверхности внутреннего цилиндра 26, которая располагается на первом конце 54 внутреннего цилиндра 26. Аналогичным образом концевая поверхность внутреннего цилиндра 26, расположенная на втором конце 56 внутреннего цилиндра 26, прилегает к внутренней поверхности 52 второго уплотняющего элемента 44.

Опорные элементы 58 соединены с каждым из уплотняющих элементов 42, 44. Опорные элементы 58 служат для цели поддерживания устройства 20 в горизонтальном положении на горизонтальной поверхности. Конечно, должно быть понятно, что некоторая другая форма опоры может использоваться в качестве альтернативы опорных элементов 58.

Продолжая рассмотрение фиг. 3, по крайней мере одна, а предпочтительно множество разнесенных отверстий 60 проходят радиально через внутренний цилиндр 26. Отверстия 60 расположены около второго конца 56 внутреннего цилиндра 26 и предпочтительно отверстия 60 проходят вокруг всей периферии внутреннего цилиндра 26. В результате монтажа встык первого и второго прилегающих уплотняющих элементов 42, 44 относительно внутреннего и наружного цилиндров 26, 22 и наличия отверстий 60, проходящих через внутренний цилиндр 26, пространственный зазор 28 между внутренним и наружным цилиндрами 26-22 находится в сообщении с текучей средой в пространственном зазоре 36 между внутренним цилиндром 26 и источником света 34.

Первый уплотняющий элемент 42, как видно на фиг. 4, содержит предпочтительно одно сквозное отверстие 62, которое проходит через первый уплотняющий элемент 42, и которое располагается таким образом, чтобы осуществить связь пространственного зазора 36, между внутренней поверхностью 38 внутреннего цилиндра и внешней поверхностью 40 источника ультрафиолетового света 34 с атмосферой. В результате монтажа встык первого уплотняющего элемента 42 и внутреннего и наружного цилиндров 26, 22 отверстие 62 может сообщаться с зазором 36 между внутренним цилиндром 26 и источником света 34 и пространственным зазором 28 между внутренним и наружным цилиндрами 26, 22 через ранее описанные отверстия 60. В сквозном отверстии 62 расположен входной канал 64. Входной канал 64 соединен с соответствующим источником воздуха 66, например туннельным вентилятором с небольшим патрубком. Согласно такому монтажу туннельный вентилятор может вдувать или всасывать воздух через входной канал 64 и в пространственный зазор 36 через радиально проходящие отверстия 60.

Первый герметизирующий элемент 42 также содержит по крайней мер, одно или множество сквозных отверстий 68, которые проходят через первый уплотняющий элемент 42. Отверстия 68 расположены таким образом, что пространственный зазор 28 между внутренней поверхностью 30 наружного цилиндра 22 и наружной поверхностью 32 внутреннего цилиндра 26 сообщается с атмосферой. Здесь также, поскольку первый уплотняющий элемент 42 прилегает к внутреннему и наружному цилиндрам 26, 22, множество отверстий 68 может сообщаться только с пространственным зазором 28.

Первый уплотняющий элемент 42 далее содержит два дополнительных отверстия 70, через которые могут проходить трубчатые штифты, выступающие из одного конца источника ультрафиолетового света 34. Как можно видеть на фиг. 5, второй уплотняющий элемент 44 также содержит два отверстия 74, через которые могут проходить два трубчатых штифта 76, выступающие из другого конца источника ультрафиолетового света 34. В результате этого соответствующей мощности источник (не показано) может соединяться с трубчатыми штифтами 72, 76, чтобы обеспечить питание для ультрафиолетового источника 34.

На фиг. 1 один конец спирально намотанной трубки 24, входной конец, соединен с соответствующим контейнером 78, в котором находится клеточная суспензия, которая должна подвергаться облучению источником ультрафиолетового света 34. Контейнер 78 может быть либо сосудом для переливания крови, либо другим типом стерильного контейнера, который снабжен фильтром поступающего воздуха, если требуется. Насос 80 переменной скорости также предусмотрен на входном конце спирально намотанной трубки 24. Насос 80 переменной скорости служит для перемещения клеточной суспензии, находящейся в контейнере 78, через спирально намотанную трубку 24.

Коллектор 82 соединен с противоположным концом спирально намотанной трубки, выходным концом, чтобы обеспечить сбор клеточной суспензии, которая была облучена источником ультрафиолетового света 34.

Наружный цилиндр 22 и внутренний цилиндр 26 должны быть выполнены из материала, который хорошо пропускает ультрафиолетовый свет. Материал, из которого выполнены внутренний и наружный цилиндры 26, 22, должен быть способным пропускать по крайней мере 90% спектра ультрафиолетового света; материалом, дающим требуемые результаты, является плавленое силикатное стекло. Этот материал имеет ряд преимуществ по сравнению с другими, таким как, например, оптической степени пластик, в том, что плавленое силикатное стекло обладает большей стабильностью при температурных изменениях. Ясно, что другие материалы, кроме плавленого силикатного стекла, также могут использоваться, если они отвечают поставленной цели.

По большей части системы флуоресцентных ультрафиолетовых ламп излучают комбинацию УФ-А, УВ-В и УФ-С света и отличаются своим спектральным распределением и интенсивностью. Например, УФ-В лампа излучает большинство УФ-В света, который находится между 280 и 320 нанометрами. Однако та же лампа также излучает в некоторой степени минимальное количество УФ-А и УФ-С света.

Предпочтительно источник ультрафиолетового света 34, используемый в настоящем изобретении, является флуоресцентной лампой УФ-В света средней волны. Такая лампа излучает ультрафиолетовый свет оптимального распределения в диапазоне примерно от 280 нанометров (нм) до 320 нанометров (нм). Этот диапазон ультрафиолетового света считается наиболее предпочтительным для облучения трансплантатных клеток в клеточной суспензии. Однако, как было сказано выше, флуоресцентная лампа УФ-В света средней волны излучает также дополнительно ультрафиолетовый свет в диапазоне длин волн за пределами 280-320 нанометров. Ультрафиолетовый свет в диапазоне длин волн за пределами 280-320 нанометров считается не вполне соответствующим для облучения трансплантатных клеток.

Для решения этой проблемы может быть предусмотрено фильтрующее средство в виде внутреннего и/или наружного цилиндров. Использование источника ультрафиолетового света, который может излучать ультрафиолетовый свет, имеющий требуемое спектральное распределение и диапазон, совместно с фильтрующим средством, дает возможность проходить только части ультрафиолетового света, имеющего требуемую длину волны, через внутренний и наружный цилиндры, одновременно обеспечивая отфильтровывание нежелательной и потенциально опасной части ультрафиолетового света за пределами диапазона УФ-В света, прежде чем свет достигнет спирально намотанной трубки и содержащейся в ней клеточной суспензии.

Часть спектрального диапазона ультрафиолетового света, которая считается нежелательной, это ультрафиолетовый свет в диапазоне УФ-С. Установлено, что ультрафиолетовый свет в диапазоне УФ-С непригоден для облучения клеток по причине его высокой энергии и коротких длин волн.

В одном варианте реализации вышеописанное фильтрующее средство может иметь форму пленки, которая нанесена на наружную поверхность 32 внутреннего цилиндра 26 (см. цифровое обозначение 90 на рис. 2). Пленка для блокировки пропускания УФ-С светa высокой энергии и коротких длин волн это пленка 401 "KO ACEI" TA производства Истман Кодак Ко. Предпочтительно, чтобы пленка могла препятствовать пропусканию УФ-С света, имеющего длину волны в диапазоне между примерно 200 нанометров и 280 нанометров. Хотя вышеназванная пленка предпочтительно наносится на наружную поверхность 32 внутреннего цилиндра 26, возможно покрытие внутренней поверхности 30 наружного цилиндра 22 тем же типом пленки. Однако для максимализации стабильности пленки фильтры предпочтительно располагают на расстоянии от источника ультрафиолетового света. Пленочное покрытие толщиной (см. цифровое обозначение 92 на рис. 6) между 0,10 и 0,15 мм считается обеспечивающим требуемые результаты.

Желательно, чтобы УФ-С свет высокой энергии и коротких длин волн фильтровался вышеописанным способом, чтобы избежать облучения клеточной суспензии этой частью ультрафиолетового света, однако, фильтрование и непропускание УФ-А света не является решающим. Это связано с тем, что УФ-А свет является светом низкой энергии с большой длиной волн. В результате УФ-А свет не будет иметь того же потенциально вреднего эффекта на клеточную суспензию, как УФ-С свет высокой энергии с короткой длиной волны.

Тем не менее, для обеспечения облучения клеточной суспензии только УФ-В света фильтрующее средство может быть установлено для непропускания УФ-А света через внутренний и/или наружный цилиндры 26, 22. Одним из фильтрующих средств, которое считается эффективным, является использование фильтра из сульфата никеля и кобальта, который может быть помещен в вышеназванных местах, как альтернативный вариант могут использоваться оптические фильтры соответствующего типа, если оптический фильтр способен достигнуть требуемой цели фильтрования части ультрафиолетового света, которым не должна облучаться клеточная суспензия. Антиотражающие покрытия также могут наноситься на внутренний и/или наружный цилиндры.

Понятно из вышесказанного, что фильтрующее средство может использоваться для предотвращения и блокировки пропускания УФ-А света и УФ-С света, одновременно пропуская УФ-В свет. Далее, путем соответствующего подбора пленок и/или оптических фильтров будет пропускаться только УФ-В свет требуемой длины волны для облучения клеточной суспензии, текущей по трубке 24.

Вышеназванное фильтрующее средство может также использоваться совместно с другим источником ультрафиолетового света, чем описанный выше. Например, может быть использован источник ультрафиолетового света, который излучает главным образом УФ-А свет, главным образом УФ-С свет или их комбинацию.

Спирально намотанная полая трубка 24 предпочтительно должна быть выполнена из материала, который применим для беспрепятственного пропускания ультрафиолетового света, например полипропиленом Полипропилен "EXTPEI" и, более конкретно, полипропилен ЕХ-50, производства фирмы Экскон кемикал Ко считается соответствующим.

Одно из преимуществ, связанных с устройством согласно настоящему изобретению, состоит в том, что устройство 20 снабжено системой вентиляции, которая выполнена, чтобы поддерживать постоянной температуру в устройстве 20 при его работе.

Обращаясь к фиг. 3, система вентиляции функционирует следующим образом. Туннельный вентилятор 66 с малым патрубком или другим соответствующим источником воздуха вдувает воздух через входной канал 64 в пространственный зазор 36 между внутренней поверхностью 38 внутреннего цилиндра 26 и наружной поверхностью 40 ультрафиолетовой лампы 35. Воздух нагнетается в сторону второго конца 56 внутреннего цилиндра 26, откуда течет через множество отверстий 60, которые проходят через второй цилиндр 26. Затем воздух течет, как показано стрелками А, в сторону отверстий 68, которые проходят через первый уплотняющий элемент 42. Можно видеть, что непрерывный поток воздуха от туннельного вентилятора 66 или другого соответствующего источника воздуха, текущего в пространстве 36 через отверстия 60, в пространство 28 и из отверстий 68 в атмосферу, обеспечивает непрерывную вентиляцию устройства 20.

Одно из преимуществ, вытекающих из вентиляционной системы согласно настоящему изобретению, очевидно при рассмотрении того, что изменения окружающей температуры могут привести к 60%-ному изменению мощности ультрафиолетовой лампы. Если устройство первоначально калибровано, основываясь на результатах, полученных, когда устройство функционировало при одних окружающих условиях, более позднее функционирование устройства в окружающих условиях, которые отличаются от первичных, приведет к тому, что клеточная суспензия облучается дозой, которая отличается от предполагаемой. Таким образом, использование вентиляционной системы, которая содействует стабильности температуры в устройстве, будет помогать обеспечивать облучение клеток в клеточной суспензии на требуемом уровне и требуемой дозой ультрафиолетового света.

Должно быть понято, что аналогичным туннельному вентилятору 66 может быть вакуумный или всасывающий насос, соединенный с входным каналом 64, чтобы непрерывно вентилировать закрытую систему. В таком варианте вакуумный насос будет втягивать воздух в пространство 28 через отверстия 68, и воздух будет течь через отверстия 60, которые проходят через внутренний цилиндр 26, в пространство 36 и из канала 64.

Другое преимущество, связанное с вентиляционной системой согласно настоящему изобретению, касается использования фильтров и подобных средств для фильтрования и предотвращения пропускания ультрафиолетового света, имеющего специфическую длину волны. В этом отношении тепло, генерируемое источником ультрафиолетового света, и результирующая температура в устройстве 20 могут вызвать деформацию или сдвиг поверхности фильтра. Благодаря использованию вентиляционной системы температура в устройстве 20 может поддерживаться на уровне, который не опасен для поверхности фильтра. Для дальнейшего повышения стабильности фильтра вентиляционные отверстия 68, которые вентилируют воздух между наружным воздухом и пространственным зазором между внутренним и наружным цилиндрами 22, 26, может коммутироваться с входным каналом 62 при необходимости. Реверсивный воздушный поток от вакуумного или всасывающего насоса также может передавать быстрее тепло от внутреннего и наружного цилиндров, устраняя тем самым возможность повреждения поверхностей фильтров. Этот обратный воздушный поток дает возможность теплу, генерируемому лампой, истекать быстрее из системы.

Насос 80 с переменной скоростью может быть заменен другими устройствами, которые выполняют аналогичную функцию. Например, гарвардский переменный шприцевый (впрыскивающий) насос или любой тип регулируемого нагнетающего устройства высокого давления может использоваться для нагнетания клеточной суспензии из контейнера 78 в спирально намотанную трубку 24 и в сборнике 82.

Использование наружного цилиндра, имеющего наружный радиус примерно 24 мм и длину примерно 190 мм при измерении между первым и вторым герметизирующими элементами 42, 44 совместно с полой трубкой 24, имеющей внутренний диаметр примерно 1,02 мм и наружный диаметр 2,16 мм дадут возможность поместить в трубке 24 примерно 17,0 мм клеточной суспензии по зоне экспонирования устройства. Наружный радиус внутреннего цилиндра 26 может быть примерно 16 мм. Расстояние между внутренним и наружным цилиндрами 26 и 22 расстояние между внутренним цилиндром и источником ультрафиолетового света может быть примерно 8 мм. Эти размеры и величины приведены только в качестве примера и предназначены только иллюстрировать, как можно определить количество клеточной суспензии, содержащейся в трубке для целей вычисления доз, для целей калибровки и для целей получения готовых результатов.

Для обеспечения облучения в клеточной суспензии известным или определяемым количеством ультрафиолетового света, важно, чтобы устройство 20 калибровалось. На первой стадии калибровки ультрафиолетовая лампа 24 остается непрерывно зажженной в течение примерно 100 ч. Установлено, что мощность ультрафиолетовой лампы значительно колеблется в течение начальных часов работы. Соответственно непрерывная работа лампы в течение 100 часов снижает изменение мощности.

После непрерывной работы ультрафиолетовой лампы в течение примерно 100 ч необходимо измерить выход лампы. Для этой цели могут использоваться интегрирующая сфера и спектральный радиометр, и как результат могут быть определены отдельный и суммарный выходы УФ-А света, УФ-В света и УФ-С света. В течение измерения выхода ультрафиолетовой лампы 24 температура в устройстве должна поддерживаться на постоянной величине посредством функционирования вышеназванной вентиляционной системы.

Измерения, проведенные с помощью узкополосного детектора или датчика и лабораторным радиометром, могут быть стандартизованы в отношении калиброванных измерений и использоваться позже для определения величины флуктуации в устройстве 20, после, скажем, 6-8 месяцев использования. Как пример, калиброванные измерения, взятые на выходе системы облучения, первоначально были 3,0 Ватт/кв. метр/секунда (Вт/м²/с), используя узкополосный детектор и лабораторный радиометр, показания выхода могли быть стандартизованы. Показания измерений лабораторного радиометра 0,10 Вт/м³/с будут представлять 100% выхода системы облучения. Если, скажем, по истечении шести месяцев лабораторный радиометр показывает 0,08 Вт/м²/с, тогда выход системы будет примерно 2,4 Вт/м²/с, или 80% первоначального рабочего выхода.

Используя калиброванные измерения дозы, можно получить суммарный выход УФ-В света от источника ультрафиолетового света.

Можно видеть, что площадь экспонирования устройства может быть увеличена путем использования наружного цилиндра, имеющего больший диаметр.

Добавление слоя пленки, такой как пленка ТА 401 "KO DACEIL", упомянутой выше, при максимальной толщине 0,15 мм, будет удовлетворительно отфильтровывать нежелательный УФ-С свет. Увеличение максимальной толщины будет снижать примерно на 50% количество УФ-В света, который пропускается через цилиндры и на клетки в трубке 24. Доза облучения далее может быть снижена также путем управления величиной тока, подаваемого на ультрафиолетовую лампу. Сопряженный реостат или переменный источник питания могут использоваться для достижения такого снижения облучения.

Необходимая скорость насоса для осуществления определенного облучения клеток в клеточной суспензии может быть определена из следующего соотношения: доза (Дж/м²) облучение (Вт, м²/с) х x время (с), где облучение измеряется после применения любого фильтра и после снижения мощности лампы, если в целом V_(мл)= где V объем необходимой клеточной суспензии.

Скорость насоса (мл/мин)
Таким образом, при осуществлении способа на заявленном устройстве может быть следующим:
В качестве примера было определено, что в типичном трансплантате костного мозга концентрация клеток, необходимая для спасения аллогенного реципиента, составляет примерно 2,3 х 10⁹ клеток в отношении 10 крыс. Путем использования наружного цилиндра и внутреннего цилиндра вышеназванных размеров, использования второго покрытия толщиной 0,15 мм "KOPACELL" TA 401 на наружной поверхности внутреннего цилиндра (что далее снижает выход ультрафиолетовой лампы на 50%), регулирования питания на ультрафиолетовую лампу до 30% и определения, что соответствующая доза составляет примерно 150 Дж/м², можно определить из вышеприведенного отношения, что соответствующая скорость нагнетания должна быть примерно 2,26 мл/мин, когда концентрация клеток около 2,3 х 10⁸ клеток/мл.

Определив соответствующую скорость нагнетания, насос переменной скорости 80 или другое соответствующее устройство устанавливается на эту скорость, и клеточной суспензии в контейнере 78 представляется возможность течь во входной конец трубки 24. Благодаря действию нагнетания насоса 80 клеточная суспензия подается в трубку 24 и по площади экспонирования, где клетки в клеточной суспензии облучаются источником ультрафиолетового света. Клеточная суспензия течет по длине трубки и по всей площади экспонирования, чтобы подвергаться предварительно определенной соответствующей дозе облучения ультрафиолетовым светом. Облученные клетки в клеточной суспензии входят из трубки 24 на выходном конце и скапливаются в коллекторе или сборнике 82. Клетки затем трансплантируются реципиенту.

Хотя вышеприведенное описание устройства и способа согласно настоящему изобретению описаны с точки зрения использования совместно с трансплантантами костного мозга, понятно, что устройство и способ могут также использоваться в других клеточных трансплантатах и переливаниях крови. Далее, следует также иметь в виду, что другие цилиндры дополнительно к внутреннему и наружному цилиндрам, описанным выше, также могут использоваться.

Принципы, предпочитаемые варианты реализации и виды функционирования настоящего изобретения изложены в вышеприведенном описании изобретения. Однако, изобретение, представленное к патентованию, не должно считаться ограниченным описанным специфическими вариантами реализации. Далее описанные здесь варианты реализации должны рассматриваться как иллюстративные, а не как ограничительные.

Изменения и модификация могут иметь место без отклонения от идеи настоящего изобретения.

Формула изобретения

1. Устройство для облучения трансплантатных клеток ультрафиолетовым излучением, содержащее два коаксиальных цилиндра, выполненных из пропускающего ультрафиолетовое излучение материала, источник ультрафиолетового излучения, установленный вдоль оси и соединенный с источником электропитания, причем цилиндры и источник излучения установлены с зазором между ними, на торцах цилиндров размещены уплотняющие элементы, средство для вентилирования воздухом внутренней полости устройства, выполненное в виде входного и выходного отверстий, и средство для переноса суспензированных клеток, отличающееся тем, что средство для переноса суспензированных клеток выполнено с возможностью спирального перемещения суспензированных клеток относительно продольной оси источника ультрафиолетового излучения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что средство для переноса суспензированных клеток выполнено в виде полой трубки, спирально намотанной на внешнем цилиндре из пропускающего ультрафиолетовое излучение материала.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что внутренний цилиндр содержит средство фильтрации ультрафиолетового излучения определенной длины волны.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что средство фильтрации является покрытием на внешней поверхности внутреннего цилиндра, не пропускающим ульрафиолетовое излучение с длиной волны в диапазоне от 200 до 280 нм.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что покрытие является пленкой.

6. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что покрытие выполнено в виде оптического фильтра.

7. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что внешний цилиндр содержит средство фильтрации ультрафиолетового излучения с определенной длиной волны.

8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что средство фильтрации выполнено в виде покрытия на внутренней поверхности внешнего цилиндра, не пропускающего ультрафиолетовое излучение с длиной волны в диапазоне от 200 до 280 нм.

9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что покрытие является пленкой.

10. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что покрытие выполнено в виде оптического фильтра.

11. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что уплотняющие элементы имеют отверстия, соосные с элементами подключения источника излучения.

12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что на внутреннем цилиндре у одного из уплотняющих элементов выполнено множество отверстий, а на другом уплотняющем элементе размещены средства сообщения с атмосферой соответственно полости между источником излучения и внутренним цилиндром и полости между коаксиальными цилиндрами.

13. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что средства сообщения с атмосферой выполнены в виде сквозных отверстий.

14. Способ облучения трансплантатных клеток ультрафиолетовым излучением путем перемещения клеточной суспензии в средстве переноса при одновременном облучении ее источником ультрафиолетового излучения, размещенном коаксиально средству переноса, вентилирования полости между источником излучения и средством переноса и сбора клеточной суспензии после облучения в сборнике, отличающийся тем, что средство переноса клеточной суспензии осуществляет перемещение клеточной суспензии по спирали относительно продольной оси источника ультрафиолетового излучения.

15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что излучение источника ультрафиолетового излучения фильтруют в диапазоне от 200 до 280 нм.

16. Способ по п. 14, отличающийся тем, что источник излучения включают для калибровки, стабилизации и выхода на режим за определенный период времени до начала подачи клеточной суспензии.

17. Способ по п. 14, отличающийся тем, что вентилирование осуществляют путем подачи воздуха в полость между источником излучения и внутренним цилиндром и отбора воздуха из полости между внешним и внутренним цилиндрами.

18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что клеточную суспензию перемещают по спирали в полой трубке, установленной на внешнем от источника ультрафиолетового излучения цилиндре.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6