專利名稱：測(cè)定輸送到有光能靶的流體中的光能有效量的方法和系統(tǒng)的制作方法
一般來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及為將有效的光能量輸送到靶而測(cè)定輸送到包含光能靶的流體(尤其是部分透明的流體)中的光能量。具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種光線療法和光泳系統(tǒng)，其中需要將所需的有效光能量輸送到在生物流體中的靶。
多年來(lái)光輻照或光線療法已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在化學(xué)和生物領(lǐng)域中。在30年代、40年代以及50年代中對(duì)許多情況的治療人們使用紫外線(UV)對(duì)血液進(jìn)行光輻照。這些情況包括細(xì)菌性疾病(比如敗血病、肺炎、腹膜炎、創(chuàng)傷感染)、病毒感染(包括良性和慢性肝炎)、小兒麻痹癥、麻疹、腮腺炎以及單核細(xì)胞增多癥。光線療法或光輻照還包括將光可活化的或光可敏化的靶(比如細(xì)胞、血液產(chǎn)品、體液、化學(xué)分子、組織、病毒和藥的混合物)暴露在光中的方法，該光促使靶產(chǎn)生變化。近年來(lái)，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中應(yīng)用光線療法增多。這些應(yīng)用包括對(duì)病毒污染的血液或血液制品進(jìn)行消毒、對(duì)濃縮的血小板輸入引起的異源免疫反應(yīng)的預(yù)防性治療和對(duì)自身免疫和T-細(xì)胞(T-cell)兩者引入的疾病的治療。光輻照的應(yīng)用也包括對(duì)包含有不希望存在的微生物(比如，細(xì)菌或病毒)的流體的輻照消毒。
通過(guò)可見(jiàn)光或紫外光輻照治療對(duì)許多人類疾病(尤其是那些涉及到生物流體比如血液的疾病)有利。光輻照可以有效地消除細(xì)胞的免疫原性、去活或殺死所選擇的細(xì)胞、使病毒或細(xì)菌去活或活化所需的免疫反應(yīng)。例如，可以應(yīng)用光線療法作為對(duì)某些血液成分或整個(gè)血液的抗病毒處理。(參見(jiàn)PCT申請(qǐng)WO97/36634，標(biāo)題為“Photopheresis Treatment of Chronic HCV Infections”(丙型肝炎病毒感染的光泳治療))。在這種情況下，可以通過(guò)紫外光輻照將在輸送的濃縮血小板中的致病病毒殺死。
實(shí)際上，某些形式的光輻照本身就很有效，不需要引入外部試劑或化合物，而其它的光輻照則要求引入特定的試劑或催化劑。在后者治療技術(shù)中是應(yīng)用可光活化的藥物。在具體的應(yīng)用中，大家都很清楚，與其它的細(xì)胞群(通常包括全血)相比許多人類的疾病都具有某些種類的白血細(xì)胞(包括淋巴細(xì)胞)增多的特征。在患者體內(nèi)的過(guò)量的異常的淋巴細(xì)胞群導(dǎo)致許多負(fù)面的效果，包括機(jī)體器官的功能性損壞、引起自身免疫疾病的白血細(xì)胞和造成失調(diào)的白血病(其中許多經(jīng)常最后導(dǎo)致致命)。
應(yīng)用可光敏化的藥物涉及對(duì)疾病患者的血液進(jìn)行處理，這里作為疾病狀態(tài)的結(jié)果是特定血液細(xì)胞已經(jīng)是致病的。這種方法通常包含應(yīng)用可光敏化的藥物(比如補(bǔ)骨脂素)對(duì)致病血液細(xì)胞(比如淋巴細(xì)胞)的處理，當(dāng)將這種可光敏化的藥物暴露在紫外輻照中時(shí)它能夠形成與淋巴細(xì)胞的脫氧核糖核酸(DNA)的光致加合物。
一種特殊的類型的光線療法是體外光泳法(ECP)。一種ECP的應(yīng)用是對(duì)皮膚的T-細(xì)胞淋巴瘤(CTCL)的治療。在這種治療的一實(shí)例中，在進(jìn)行ECP治療之前患者口服8-甲氧基補(bǔ)骨脂素(8-MOP，一種自然存在的光敏化合物)。在ECP治療過(guò)程中，從患者身上抽取血液并進(jìn)行抗凝固處理，通過(guò)離心作用將白細(xì)胞分離出來(lái)，并收集白細(xì)胞濃縮部分(也可以稱為血沉棕黃層)。在血液中的8-MOP分子進(jìn)入白血細(xì)胞核并插入到它的雙螺旋鏈DNA中。
在體外線路中，紫外光指向白細(xì)胞濃縮的血液部分并促使8-MOP靶分子光敏化。通過(guò)交聯(lián)到胸腺苷，光敏化的8-MOP改變了致病的白細(xì)胞并在轉(zhuǎn)錄的過(guò)程中防止DNA的解旋。然后將包含改變的白細(xì)胞的流體再注入到患者體內(nèi)。再注入使在治療上明顯延遲的免疫疾病的發(fā)作，描準(zhǔn)相同致病克隆的在被輻照的和未被輻照的白細(xì)胞表面上的抗原。參見(jiàn)PCT申請(qǐng)WO97/36581，題為“Photopheresis Treatment of Leukocytes”(白細(xì)胞的光泳治療)，在此以引用的方式將該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容結(jié)合在本申請(qǐng)中。該P(yáng)CT申請(qǐng)公開(kāi)了用于ECP的UVAR系統(tǒng)。美國(guó)專利US4321919、4398906、4428744和4464166(在此都以引用的方式整個(gè)地結(jié)合在本申請(qǐng)中)也描述應(yīng)用光泳技術(shù)降低在人體中的功能淋巴細(xì)胞群的方法。
在許多自身免疫疾病的治療中ECP已經(jīng)表現(xiàn)為一種很有效的治療方法，比如進(jìn)行性全身性硬化(參見(jiàn)A.H.Rook等人，ARCH，DERMATOL，128337-346(1992))、炎癥性腸病、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(參見(jiàn)S.Malawista等人，ARTHRITISRHEUM 34646-645(1991))和少年性糖尿病(參見(jiàn)J.Ludvigsson等人，DIABETES METAB，REV.9(4)329-336(1993))以及其它的T-細(xì)胞媒介現(xiàn)象包括移植物抗宿主病(參見(jiàn)Rosseti等人，TRANSPLANT 59(1)49-151(1995))和在器官移植后的器官同種移植排異反應(yīng)(參見(jiàn)A.H.Rook等人，J.CLN.APHERESIS 9(1)28-30(1994))。ECP治療優(yōu)選對(duì)異常的T-細(xì)胞產(chǎn)生較強(qiáng)的特定免疫反應(yīng)并消除了致病抗體和循環(huán)免疫復(fù)合物。
然而，當(dāng)對(duì)流體和/或它們的靶成分進(jìn)行輻照時(shí)在光輻照或光線療法中固有存在的難處是經(jīng)常流體是不完全透光的，例如流體本身并不完全透明和/或流體包含了不完全透光的物質(zhì)(例如，非靶物質(zhì))。光能不能完全穿透的物質(zhì)衰減光輻照。由于在流體中的一些靶將會(huì)接收被非透明的物質(zhì)衰減的光，所以這種現(xiàn)象尤其是在光線療法中或在光泳的應(yīng)用中不夠理想。這種衰減難以預(yù)計(jì)應(yīng)該有多大的光能輸送到流體中以給在流體中的靶提供所需的光能量。
在流體中的光衰減的另一來(lái)源是重疊。當(dāng)在流體中的物質(zhì)或靶不均勻分布在流體表面而是位于整個(gè)流體的不同深度時(shí)，在流體中產(chǎn)生了重疊。因此，例如，在流體的最外層(即最靠近輻照光源)的靶就暴露在入射光強(qiáng)度中，而在表面層下面的靶就接收被衰減了的光能。
此外，在流體中的非透光的物質(zhì)的形狀以及它們的排列都能夠引起光的衰減。例如，在光泳應(yīng)用中，在生物流體中的非靶可包括紅細(xì)胞，該紅細(xì)胞具有在其中部凹進(jìn)的盤(pán)狀。在輻照的過(guò)程中當(dāng)紅細(xì)胞與光能源平行排列時(shí)，光的衰減最小。然而，在輻照的過(guò)程中當(dāng)紅細(xì)胞垂直于光能源排列時(shí)，它們的衰減最大。由于這種流體物質(zhì)的排列通常是不可預(yù)期的，因此，目前的困難是要克服由物質(zhì)的排列引起的光的衰減并精確地測(cè)量多少光能輸送到生物流體，從而給在流體中的每個(gè)靶輸送所需量的光能。
可以應(yīng)用CTCL ECP方法學(xué)(參考PCT申請(qǐng)WO97/36581)來(lái)說(shuō)明一些光衰減特性的實(shí)例。由于所應(yīng)用的細(xì)胞分離技術(shù)固有的內(nèi)在缺陷，血沉棕黃層懸浮液通常包含一些紅細(xì)胞和血小板。由于血沉棕黃層懸浮液、紅細(xì)胞和血小板并不完全透明，因此它們?cè)谳椪盏倪^(guò)程中衰減光能。此外，在輻照的過(guò)程中流體的厚度能夠在不同的深度維持靶白細(xì)胞，因此出現(xiàn)了疊加。最后，包含在血沉棕黃層的流體中的紅細(xì)胞的排列可能衰減光能。
應(yīng)用CTCL ECP，輸送到靶的所需的光能量可以基于這樣的結(jié)果，例如，輸送足夠的光能到靶白細(xì)胞以使在第六天輻照之后所處理的被輻照的白細(xì)胞產(chǎn)生逐漸死亡最終達(dá)到最大死亡率(至少50％)。然而，流體的非透光特性使得難以精確地計(jì)算為實(shí)現(xiàn)所需的結(jié)果要輸送到流體的光能的量值。
在這種應(yīng)用中降低光的衰減作用的常規(guī)方法是在輻照的過(guò)程不停地?cái)嚢枇黧w。攪拌有助于使靶均勻地接收光能，然而它并不能直接說(shuō)明在這種應(yīng)用中的光衰減系數(shù)。參見(jiàn)PCT申請(qǐng)WO98/2216(標(biāo)題為“Blood Product Irradiation DeviceIncorporating Agitation”(帶攪拌的血液產(chǎn)品輻照裝置))，在此以引用的方式將該申請(qǐng)結(jié)合在本申請(qǐng)中。
因此，為將光能量的有效量輸送到靶，需要有一種系統(tǒng)來(lái)測(cè)定輸送到含光能靶的流體中的光能的有效量，更具體地說(shuō)，需要一種能夠應(yīng)用到光線療法和光泳系統(tǒng)中的系統(tǒng)，以測(cè)定輸送到包含光能靶的生物流體中的光能的有效量，其中光能量的有效量是指需要輸送到該靶的光能量。
本發(fā)明涉及一種測(cè)定輸送到包含靶的流體中的光能有效量并將該光能輸送到該靶的方法和系統(tǒng)。在特定的實(shí)施方案中，流體是生物流體。具體地說(shuō)，通過(guò)得出靶的有效光能值(TELEV)和流體的平均光能系數(shù)(ALE系數(shù))來(lái)計(jì)算流體光能值(FLEV)。在特定的實(shí)施方案中，可應(yīng)用計(jì)算機(jī)處理器確定FLEV。
在一個(gè)特定實(shí)施方案中，包含靶的流體是生物流體。更為可取的是，生物流體包含有富白細(xì)胞的血沉棕黃層。應(yīng)用光能可活化的藥物對(duì)有富白細(xì)胞的血沉棕黃層進(jìn)行處理。更為可取的是，應(yīng)用8-MOP對(duì)血沉棕黃層進(jìn)行處理。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，流體是均勻的生物流體。生物流體也包括非靶物質(zhì)。這些非靶物質(zhì)可以衰減光能，并且影響FLEV的計(jì)算。非靶物質(zhì)可以由紅細(xì)胞組成。此外，輸送到靶的光能可以是紫外線(UV)光能。更為可取的是，光能是紫外線吸收(UVA)光能。
在一個(gè)特定的實(shí)施方案中，通過(guò)查索有效光能值表得到靶的有效光能值。在另一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)將靶放在流體中并以試樣的光能值輻照流體得出靶的有效的光能值。所選流體可限制被輸送光能的衰減。在一個(gè)特定的實(shí)施方案中，流體由鹽水組成。更具體地說(shuō)，將富白細(xì)胞的血沉棕黃層放在鹽水中并進(jìn)行輻照以確定光能值，由此在暴露在光能下在經(jīng)過(guò)特定的時(shí)間后所需百分比的白細(xì)胞逐漸死亡。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所選擇的流體為血漿。試樣的生物流體可以從供血者身上得到。然后對(duì)在試樣流體中的靶以試樣光能值進(jìn)行輻照，以確定有效的光能值。在一個(gè)特定的實(shí)施方案中，應(yīng)用計(jì)算機(jī)處理器來(lái)確定靶的有效光能值。
可以通過(guò)查索光能系數(shù)表確定流體的平均光能系數(shù)。在一個(gè)特定的實(shí)施方案中，應(yīng)用計(jì)算機(jī)處理器來(lái)確定平均光能系數(shù)。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)測(cè)量在生物流體中靶的單位表面面積上的平均光能值和在生物流體膜的入射表面上的光能值來(lái)計(jì)算平均光能系數(shù)。在一個(gè)特定的實(shí)施方案中，在生物流體中靶的單位表面面積上的平均光能值可以通過(guò)查索在單位表面積上的平均光能值表得出。在入射表面上的光能值可以通過(guò)查索在入射表面中的光能值表得出。也可以直接計(jì)算出這些值。
在又一個(gè)的實(shí)施方案中，通過(guò)測(cè)量厚度比和已知的流體厚度的透光率的值來(lái)計(jì)算平均光能系數(shù)。厚度比可以通過(guò)查索厚度比表得出。輻照周期可以通過(guò)查索已知的流體厚度的透光率的值得出。在另一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)所說(shuō)的生物流體的均勻厚度和所說(shuō)的非靶的厚度計(jì)算出厚度比。此外，生物流體的均勻厚度可以通過(guò)查索均勻厚度表得出，而非靶的厚度可以通過(guò)查索非靶的厚度表得出。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)測(cè)量厚度比和生物流體的紅細(xì)胞的百分比來(lái)計(jì)算平均光能系數(shù)。紅細(xì)胞百分比可以通過(guò)查索紅細(xì)胞百分比表得出。
計(jì)算平均光能系數(shù)的另一種方法為利用生物流體的均勻厚度和生物流體的紅細(xì)胞百分比的測(cè)量值。本方法中使用的方程式優(yōu)選可以用于紅細(xì)胞濃度高達(dá)大約20％的生物流體中，更可取的是紅細(xì)胞濃度高達(dá)大約7-8％。
在一個(gè)實(shí)施方案中，理論上紅細(xì)胞并不產(chǎn)生重疊。在另一個(gè)實(shí)施方案中，紅細(xì)胞產(chǎn)生了重疊并且可以得到重疊系數(shù)。在一個(gè)特定的實(shí)施方案中，這種系數(shù)在1至2之間，更具體的是1.5。
在又一個(gè)實(shí)施方案中，一旦應(yīng)用本發(fā)明的一種方法已經(jīng)確定靶的有效光能值和流體的平均光能系數(shù)并用于計(jì)算FLEV，則可以計(jì)算輸送FLEV光能源所需的輻照時(shí)間周期。輻照時(shí)間周期可以從生物流體體積測(cè)量值、紅細(xì)胞的百分比值和衰減壽命值中計(jì)算出。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以用于確定FLEV。這種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括處理器、存儲(chǔ)器和計(jì)算機(jī)程序。更具體地說(shuō)，計(jì)算機(jī)程序可包括配置成能夠獲得靶的有效光能值的獲取器、配置成能夠獲得流體的平均光能系數(shù)的獲取器和/或配置成能夠計(jì)算FLEV的計(jì)算器。在一個(gè)特定的實(shí)施方案中，用于計(jì)算FLEV的計(jì)算器也可以配置成能夠計(jì)算輻照時(shí)間周期，在此輻照時(shí)間周期中FLEV輸送到靶。用于計(jì)算FLEV的計(jì)算器還包含用于獲得光能源衰減壽命值的獲取器。該計(jì)算器還用于獲得生物流體的體積值的獲取器和獲取紅細(xì)胞的百分比值的獲取器。
在一個(gè)特定的實(shí)施方案中，配置成能夠獲得靶的有效光能值的獲取器包括配置成能夠查索光能系數(shù)表的存取器。在另一個(gè)實(shí)施方案中，配置成能夠獲得靶的有效光能值的獲取器可包括配置成能夠獲得在靶的單位表面面積上的平均光能值的獲取器、配置成能夠獲得在生物流體的入射表面上的光能值的獲取器和/或配置成能夠計(jì)算平均光能系數(shù)的計(jì)算器。更為可取的是，配置成能夠獲得在生物流體的入射表面上的光能值的獲得器可包含配置成能夠存取在生物流體的入射表面上的光能值表的存取器和/或配置成能夠查索在單位表面面積上的平均光能值表的存取器。
配置成能夠獲得平均光能系數(shù)的獲取器可包含配置成能夠獲得厚度比的獲取器、配置成能夠獲得已知的流體厚度的透光率值的獲取器和/或能夠計(jì)算生物流體的平均光能系數(shù)的計(jì)算器。更可取的是，配置成能夠獲得厚度比的獲取器可包含配置成能夠查索厚度比表的存取器，配置成能夠獲得已知的流體厚度的透光率值的獲取器可包含配置成能夠查索已知的流體厚度的透光率值表的存取器。
在又一個(gè)實(shí)施方案中，配置成能夠獲得厚度比的獲取器可包括配置成能夠獲得生物流體的均勻厚度的獲得器、配置成能夠獲得非靶的厚度的獲取器和/或配置成能夠計(jì)算厚度比的計(jì)算器。更為可取的是，配置成能夠獲得生物流體的均勻厚度的獲取器可包含配置成能夠查索均勻厚度表的存取器，配置成能夠獲得非靶的厚度的獲取器可包含配置成能夠查索非靶厚度表的存取器。
在再一個(gè)實(shí)施方案中，配置成能夠獲得平均光能系數(shù)的獲取器可包括配置成能夠獲得生物流體的紅細(xì)胞的百分比的獲取器。更可取的是，配置成能夠獲得紅細(xì)胞的百分比的獲取器還包含配置成能夠查索紅細(xì)胞百分比表的存取器。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，配置成能夠獲得厚度比的獲取器可包括配置成能夠獲得生物流體的均勻厚度的獲取器、配置成能夠獲得非靶的厚度的獲取器和配置成能夠計(jì)算厚度比的計(jì)算器。更為可取的是，配置成能夠獲得均勻厚度的獲取器可包含配置成能夠查索均勻厚度表的存取器，配置成能夠獲得非靶的厚度的獲取器可包含配置成能夠查索非靶厚度表的存取器。
在又一個(gè)實(shí)施方案中，配置成能夠獲得平均光能系數(shù)的獲取器包括配置成能夠獲得生物流體的紅細(xì)胞的百分比的獲取器。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還可包括配置成能夠獲得紅細(xì)胞的重疊系數(shù)的獲取器。在一個(gè)特定的實(shí)施方案中，重疊系數(shù)在1和2之間。更具體地說(shuō)，重疊系數(shù)為1.5。
本發(fā)明還涉及一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包含控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行這里所述的方法以測(cè)定輸送到包含靶的生物流體中的流體光能值的指令，其中將光能的有效量值輸送到靶。
符合本發(fā)明的方法和制造的商品可包含由這里所述的系統(tǒng)和部件所執(zhí)行的功能和操作。
通過(guò)下文的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它靶、特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)清楚。在給出本發(fā)明特定的實(shí)施方案時(shí)僅通過(guò)例證提供詳細(xì)的描述和特定的實(shí)例。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)本發(fā)明還包括各種變型和改進(jìn)，通過(guò)這些詳細(xì)描述對(duì)本領(lǐng)域熟練的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)這些變型和改進(jìn)可以是顯而易見(jiàn)的。
引入說(shuō)明書(shū)中并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一個(gè)組成部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施方案，并且連同詳細(xì)描述一起解釋了本發(fā)明的目的、優(yōu)點(diǎn)及其原理。


圖1所示為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施的光泳系統(tǒng)圖100。
圖2A和2B所示為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施的光泳系統(tǒng)所執(zhí)行的步驟流程圖200。
圖3所示為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施的控制光活化裝置的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)圖300。
圖4所示為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施的當(dāng)要求給流體發(fā)送光能時(shí)光活化程序314所執(zhí)行的步驟流程圖400。
圖5所示為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施的當(dāng)計(jì)算靶的有效光能值時(shí)光活化程序314所執(zhí)行的步驟流程圖500。
圖6所示為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施的當(dāng)計(jì)算流體的平均光能系數(shù)時(shí)光活化程序314所執(zhí)行的步驟流程圖600。
圖7所示為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施的當(dāng)應(yīng)用解析方程式來(lái)計(jì)算流體的平均光能系數(shù)時(shí)光活化程序314所執(zhí)行的步驟流程圖700。
圖8所示為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施的當(dāng)將包含的紅細(xì)胞作為非靶計(jì)算流體的平均光能系數(shù)時(shí)光活化程序314所執(zhí)行的步驟流程圖800。
圖9所示為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施的當(dāng)應(yīng)用疊加方程式來(lái)計(jì)算流體的平均光能系數(shù)時(shí)光活化程序314所執(zhí)行的步驟流程圖900。
圖10所示為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施的作為在不同流體厚度處的血細(xì)胞比容百分比的平均光能系數(shù)曲線圖。
圖11所示為提供示例性的單個(gè)燈的衰減值隨時(shí)間的變化表。
圖12所示為在從燈的中心線25cm處測(cè)量的單個(gè)燈輻照度的平均值隨著時(shí)間的變化圖。
下述的定義并不是實(shí)質(zhì)限定，只是便于清楚地理解本發(fā)明的某些方面。
定義靶－靶包括將其暴露在光能中時(shí)要經(jīng)改變的光敏材料或可光活化材料。因此，當(dāng)將其暴露在光能中時(shí)可對(duì)靶進(jìn)行變換、改變、刺激和/或活化。靶包括(但并不限于)生物靶比如紅細(xì)胞、白細(xì)胞、血小板、蛋白質(zhì)因子、病毒、細(xì)菌、寄生蟲(chóng)、DNA、RNA、毒素和藥物化合物。暴露在光能中的靶可以與其它物質(zhì)或靶相互作用。
光線療法－光線療法包括將光敏、可光改變的或可光活化的靶暴露在光能中的過(guò)程。
流體－流體包括可以用作靶載體的物質(zhì)。流體的實(shí)例包括脊髓液、細(xì)胞以及其它可與靶相容的流體如磷酸鹽緩沖鹽水、血漿等，以及這些流體的組合。流體可以包括非靶并且本質(zhì)上可以是生物的。
非靶－非靶包括衰減光能的材料，但并不是供光能用的靶。非靶包括紅細(xì)胞和血小板。
生物流體－生物流體包括輸送靶和/或非靶和能夠傳送生物靶的流體。生物流體可以包括全血液、血漿、滑液、羊水和脊髓液，除了這些載體如鹽水或其它的公知的介質(zhì)外，優(yōu)選是能夠與生物器官如細(xì)胞和組織相容的，以及其組合。
光泳－一種光線療法，在這種光線療法中流體從供應(yīng)者的身上抽取，暴露在光能中再返回到供應(yīng)者身上。在一種特定的實(shí)施方案中，所抽取的流體比如全血或全血的一部分(比如血沉棕黃層)可包含靶。CTCL ECP是一種光泳的實(shí)例。
光活化－光活化是一種過(guò)程，在該過(guò)程中通過(guò)將靶暴露在光能中使靶變化(例如，變換、改變、刺激或活化)。經(jīng)光活化的靶的實(shí)例是用在CTCL ECP中的藥物8-MOP，在光活化之前該藥物8-MOP是惰性的。將這種藥的化合物暴露在光能中活化以形成交聯(lián)的淋巴細(xì)胞DNA的形式。
光能－光能是一種能量形式，它與靶(比如生物的或化學(xué)的靶)進(jìn)行反應(yīng)。應(yīng)用在光線療法中使用的光能的實(shí)例有紫外光，更具體地說(shuō)，在CTCL ECP方法學(xué)中的紫外線吸收光。
所需的結(jié)果－一種所需的結(jié)果是光能處理的靶的結(jié)果。例如在CTCL ECP中，所需的結(jié)果可能是在將白細(xì)胞暴露在光能中之后在一段特定的時(shí)間內(nèi)受輻照的白細(xì)胞逐漸死亡的特定百分比。
TELEV－靶的有效光能值是輸送到靶的光能值，優(yōu)選是在基本不包含其它的光衰減物質(zhì)的介質(zhì)或流體中計(jì)算的，并得到所需的結(jié)果。
ALE系數(shù)－平均光能系數(shù)是將出現(xiàn)在流體的入射表面的光能量值與在流體中靶的表面上的光能量值的比。
FLEV－流體的光能值是指輸送到流體中以使靶接收它們的TELEV的可能性最大的光能的量。
均勻流體厚度－均勻流體厚度靶發(fā)生光輻照的流體厚度。
非靶厚度－非靶厚度是指非靶物質(zhì)的厚度，該非靶物質(zhì)在流體中是主要的光衰減非靶物質(zhì)。
厚度比－厚度比是指流體的均勻厚度與在流體中非靶平均厚度之比。
輻照周期－輻照周期是指光能源輻照包含靶的流體的時(shí)間周期。
現(xiàn)在詳細(xì)地參考在附圖中所示出的本發(fā)明的實(shí)施。不管在何種情況下，在整個(gè)附圖和下文的詳細(xì)描述中相同的參考標(biāo)號(hào)指相同或相似的部件。
如上所討論的，光輻照方法學(xué)涉及將光能輸送到靶以實(shí)現(xiàn)所需的結(jié)果。在輻照的過(guò)程中靶可以在介質(zhì)(例如，流體)中傳輸。在本發(fā)明的特定意義上，為實(shí)現(xiàn)所需的結(jié)果，輸送到基本上不含非靶的光衰減物質(zhì)的流體中的靶上的光能量是TELEV。實(shí)際上，在流體中也可以存在非靶物質(zhì)，其可能導(dǎo)致需要傳輸?shù)桨械墓饽艿乃p。因此，尤其是本發(fā)明通過(guò)測(cè)定FLEV考慮出現(xiàn)在流體中的非靶物質(zhì)對(duì)光的衰減，以便TELEV可以輸送到靶物質(zhì)。
在本發(fā)明的特定應(yīng)用中，光線療法系統(tǒng)包含光能輻照靶(比如細(xì)胞或在細(xì)胞內(nèi)的藥物)。當(dāng)靶是微觀的或不能獨(dú)立出現(xiàn)時(shí)，可以應(yīng)用載液來(lái)輸送用于輻照的靶。
靶所要求的光能量基于所需要的結(jié)果。例如，在CTCL ECP中比較理想的是在輻照處理后在一特定的時(shí)間中有一定百分比的白細(xì)胞逐漸死亡(例如至少在輻照后的6天內(nèi)有50％的白細(xì)胞死亡)。參見(jiàn)PCT申請(qǐng)WO97/36581。要求產(chǎn)生一種所需的結(jié)果(例如，在暴露在光能中后在特定的時(shí)間內(nèi)所需的百分比的靶逐漸死亡)的這種光能值是TELEV。有許多常規(guī)的方法可以用來(lái)得到這種TELEV。這些方法中一些方法將在下文中更詳細(xì)地討論。實(shí)際上，可以預(yù)先測(cè)定TELEV值，并且從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器(例如，查詢表)中可以得到。
由于在流體中的物質(zhì)可以衰減需要輸送到在流體中的靶的光能，所以流體要求增加附加的光能以使在流體中靶接收它們的TELEV的可能性最大。需要輸送到流體以使靶接收TELEV的可能性最大的光能量稱為流體的光能值(FLEV)。FLEV部分地取決于流體和其中物質(zhì)的光衰減特性，并且可以通過(guò)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)測(cè)定。
如上所討論，在流體中的光衰減的原因很多。例如，如果被輻照的流體包含靶和/或不是全透光的非靶物質(zhì)的流體則可能就產(chǎn)生衰減。此外，如果被輻照的流體試樣承載靶和/或非靶層也會(huì)衰減。此外，各個(gè)靶或非靶的形狀和排列也可能影響光衰減量。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，可以通過(guò)測(cè)定輸送到流體的平均單位面積上的入射光能的百分比和TELEV來(lái)計(jì)算FLEV。這種百分比稱為流體的平均光能系數(shù)(ALE系數(shù))。一旦知道了ALE系數(shù)，則FLEV可以按下式確定。 例如，可以確定輸送到靶的1焦耳的紫外光能將產(chǎn)生所需的結(jié)果(TELEV)。然而，由于在流體中光的衰減(例如經(jīng)過(guò)包含靶或重疊的介質(zhì)中出現(xiàn)的非透光物質(zhì))，降低了到達(dá)在流體中的靶的光能，因此，實(shí)際上大約有0.1焦耳的紫外光能達(dá)到靶。因此，ALE系數(shù)是0.1，即僅有10％的輸送到流體表面的光能真正到達(dá)(平均地)所有的靶。因此，應(yīng)用式1.0，要求輸送10焦耳(FLEV)的光能到流體表面以確保靶(平均)接收1焦耳的光能(所需的結(jié)果)。
在本發(fā)明的特定的實(shí)施方案中，可以通過(guò)將在靶的單位表面面積上的輸送的光能Ea(焦耳/cm2)除以在流體的入射表面處輸送的入射光能Eo(焦耳/cm2)得到ALE系數(shù)ALE系數(shù)=Ea/Eo(1.1)
下面給出確定ALE系數(shù)的例證方法，同時(shí)考慮流體和它的成分的光衰減特性。通過(guò)舉例，在CTCL ECP應(yīng)用中當(dāng)通過(guò)在流體膜表面入射輻照度(Io)的紫外線吸收(UVA)光(mW/cm2)來(lái)輻照具有均勻膜厚(D)的血沉棕黃層懸浮液時(shí)，在給定的輻照期間(t)內(nèi)在流體表面處輸送的Eo由方程式1.2表示Eo=Io*t (1.2)血沉棕黃層對(duì)UVA光半透明。因此，這種流體在流體里面給定的點(diǎn)上衰減光輻照。衰減程度是流體吸收系數(shù)和光從流體表面穿透的深度的函數(shù)。
應(yīng)用拜爾定律(Beer’Law)，在光的入射表面和在流體中距離(D1)處給定的點(diǎn)之間的流體的穿透系數(shù)(T1)可以表示為T(mén)1=10＾(-a*c*D1)(1.3)這里a是流體的吸收系數(shù)(cm2/gr)，c是在流體中的UVA吸收成分的濃度(gr/cm3)。
方程式1.3可以表示為T(mén)n=10＾(-a*c*Dn)(1.4)這里Dn是距流體的入射表面的距離，n是Dn/D1Tn=(T)n(1.5)此外，在距入射表面距離Dn處的輻照(In)為In=Io*(T1)n(1.6)在流體厚度的整個(gè)范圍(Dr)上的平均輻照值(Ia)可以通過(guò)對(duì)在流體的整個(gè)深度范圍上進(jìn)行積分并除以它的膜厚度來(lái)計(jì)算Ia=Io[(1N)∫0NT1ndn]-----(1.7)]]>這里N=Dn/D1，Ia與Io之比為Ia/Io=[(1N)∫0NT1ndn]-----(1.8)]]>對(duì)膜厚進(jìn)行積分，該比變?yōu)镮a/Io=1N(T1N-1In(T1))----(1.9)]]>由此得到下述解析式Ea/Eo=1N(T1N-1In(T1))----(2.0)]]>這里，當(dāng)流體的流體厚度等于主要的非靶厚度時(shí)，N是均勻膜厚度D(cm)與非靶非透明物質(zhì)的厚度D(cm)之比，T1是穿過(guò)流體的光的穿透系數(shù)。當(dāng)與其它的任何非靶相比較時(shí)，一種非靶起主要作用。它是主要的光衰減者。在這種情況下這種計(jì)算的精度最好，即在流體中靶和主要非靶均勻分布在整個(gè)流體中，例如通過(guò)攪拌。
式2.0特別適用于半透明流體，尤其是它可以用于光泳應(yīng)用中以估算輸送到在很好地?cái)嚢枇说难磷攸S層懸浮液中的白細(xì)胞的UVA光能平均量。在一特定的實(shí)施方案中，當(dāng)應(yīng)用包含以紅細(xì)胞(厚度大約為2*10-4cm)為主要的非靶(即光衰減物質(zhì))的流體時(shí)，方程式2.0變?yōu)镋a/Eo=1N((1-H100)N-1In(1-H100))----(2.1)]]>這里H是流體的血球比率值。
可取的是當(dāng)流體包含主要的衰減非靶如紅細(xì)胞時(shí)，測(cè)定ALE系數(shù)的其它實(shí)例是應(yīng)用下述的疊加方程式Ea/Eo=1Y*C*D----(2.2)]]>這里C是在流體中的非靶的百分比，D是流體厚度。Y是無(wú)量綱數(shù)，表示非靶的幾何形狀和重疊系數(shù)。重疊系數(shù)也是一種無(wú)量綱數(shù)，表示非靶在流體內(nèi)產(chǎn)生的物理重疊的理論量。例如，在ECP應(yīng)用中，重疊系數(shù)可以是在1至2之間的數(shù)。在前文已經(jīng)詳細(xì)地描述了得到重疊系數(shù)的方法。當(dāng)非靶是是幾何球體時(shí)，Y的方程式為Y=(π*R2+2*d*R)*S2----(2.3)]]>這里R(cm)是非靶的平均半徑，d(cm)是非靶的平均厚度，而S是重疊系數(shù)。
當(dāng)在血沉棕黃層懸浮液中紅細(xì)胞是主要的衰減非靶時(shí)，方程式2.2變?yōu)镋a/Eo=1Y*H*D----(2.4)]]>這里H是1ml的血沉棕黃層懸浮液的血球比率值。
下面給出如何得出疊加方程式和疊加系數(shù)的實(shí)例。轉(zhuǎn)到CTCL ECP方法學(xué)的實(shí)例，紅細(xì)胞的直徑大約為8*10-4cm，厚度大約為2*10-4cm。有兩種極端的情況，即順序地排列分布在血沉棕黃層懸浮液中紅細(xì)胞的情況。第一種情況是所有的RBC均勻分布在立方體中并排列以使它們對(duì)UVA的干擾最大化。換句話說(shuō)，所有的RBC的盤(pán)形側(cè)面在對(duì)著UVA光輻照的方向垂直的位置上。第二種情況是所有的RBC均勻分布在立方體中并排列以使它們對(duì)UVA的干擾最小化。換句話說(shuō)，所有的RBC的盤(pán)形側(cè)面在對(duì)著UVA光輻照的方向平行的位置上。
在CTCL ECP中，可取的是RBC隨機(jī)地分布在懸浮液中，干擾影響的大小在處在這兩種理論位置時(shí)的影響大小之間。這里，考慮僅在一側(cè)應(yīng)用UVA輻照很好攪拌過(guò)的血沉棕黃層懸浮液的1立方厘米(或單位體積)。此外，因?yàn)樵谘磷攸S層懸浮液中的血球比率較低，在這兩種情況中假設(shè)沒(méi)有RBC彼此重疊，即沒(méi)有形成錢(qián)串狀結(jié)構(gòu)。
考慮當(dāng)由RBC產(chǎn)生的光干擾最大的情況，每立方厘米血沉棕黃層懸浮液被切為1/d的薄片，這里d是紅細(xì)胞的厚度。因此，在每片中的RBC的數(shù)量是Ns=C/(1/d)=C*d (2.5)這里C是在血沉棕黃層懸浮液中的RBC濃度(每毫升的細(xì)胞數(shù)量)。因此，在給定薄片中能夠阻擋UVA輻照的最大的可能小塊面積(Fa)為Fa=Ns*π*R2=C*d*π*R2(2.6)這里R是RBC的半徑。
因此要求在1平方厘米輻照表面上完全阻擋UVA光的理論最小片的數(shù)量是1/Fa。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)，在一個(gè)紅細(xì)胞后應(yīng)該沒(méi)有被遮擋其它的紅細(xì)胞。在該立方中的片的總數(shù)為1/d。因此，在1立方厘米體積的血沉棕黃層懸浮液中，有(1/d)/(1/Fa)倍的(1/Fa)片。因此1立方厘米的血沉棕黃層懸浮液(或單元體積)包含能夠理論上遮擋自UVA光的1平方厘米面積(單位面積)的(1/d)/(1/Fa)倍片的總數(shù)。以式(2.6)代入Fa得到(1/d)/(1/Fa)=Fa/d=C*π*R2(2.7)在這種情況下沒(méi)有紅細(xì)胞遮擋其它的紅細(xì)胞的UVA光。例如，如果血球比率為5％，第一片將阻擋5％的UVA輻照，而第二片再阻擋5％，等等。在1/Fa片中隨后層將阻擋最后剩余的5％的UVA光，從而光被完全遮擋了。在這種情況下，大約稍微小于一半的流體(包括靶細(xì)胞在內(nèi))受到UVA輻照；而紅細(xì)胞遮擋了其它部分流體的光。
另一種情況是在一個(gè)片里面的所有的紅細(xì)胞都位于在它前面的片中的紅細(xì)胞之后。例如，如果血球比率為5％，第一片僅有95％會(huì)透光。由于在第二片中所有的紅細(xì)胞和在它后面的片都位于在第一片中紅細(xì)胞之后，沒(méi)有進(jìn)一步阻擋光，在(1/Fa)片中的所有流體的95％(幾乎是前者的兩倍多)將接收UVA輻照。因此，引入單一的重疊系數(shù)(S)，式(2.7)可以改寫(xiě)為(1/d)/(1/Fa)=Fa/d=C*π*R2*S(2.8)因此，在ECP應(yīng)用中重疊系數(shù)S的值可以是在1和2之間。
按照類似地分析，式2.8變?yōu)?1/d′)/(1/Fa′)=Fa′/d′=C*2*d*R*S(2.9)這里d′=2*R。
式2.8和式2.9表示RBC光衰減的兩種相反的極端情況。實(shí)際上，光的RBC衰減是在這兩種情況之間。如果取這兩種極端情況的平均作為對(duì)實(shí)際情況的估計(jì)，則該式變?yōu)?Fa/d)平均=((Fa/d)+(Fa′/d′))/2=C*((π*R2)+(2*d*R))*S/2(3.0)對(duì)于人體血沉棕黃層懸浮液我們估計(jì)紅細(xì)胞的R=4*10-4cm，d=2*10-4cm。因此，式3.0變?yōu)?Fa/d)平均=33.12*C*S*10-8(3.1)式3.1表示許多片，這些片能夠完全遮擋在1立方厘米的體積中經(jīng)過(guò)1平方厘米面積的UVA光輻照。假設(shè)充分地?cái)嚢枇嗽谶@種1立方厘米的體積(或單位體積)里面的血沉棕黃層懸浮液，經(jīng)過(guò)1平方厘米(單位面積)窗口輸送到靶的UVA光能可以表示為Ea=Ev(Fa/d)平均=Ev/(33.12*C*S*10-8)(3.2)這里Ea=輸送到每單位面積上的UVA光能，焦耳/平方厘米Ev=Eo*A/V，輸送到每單位體積上的UVA光能，焦耳/毫升Eo=Io*t，輸送到每單位面積上的入射UVA光能，焦耳/平方厘米Io=入射輻照，焦耳/平方厘米-秒t=輻照時(shí)間，秒V=A*D，輻照體積，毫升
A=輻照面積，平方厘米D=血沉棕黃層膜厚度，厘米C=紅細(xì)胞濃度，～1.1*H*10細(xì)胞/毫升H=血沉棕黃層懸浮液的血球比率，％S=重疊系數(shù)，在1至2之間的無(wú)量綱數(shù)。
代入S=1.5，即1和2的平均作為估計(jì)值和C=1.1*H*10，則方程式3.2變?yōu)镋a=Ev/(54.65*H)(3.3)代入Ev=Eo*A/V和V=A*DEaEo=1(54.65*H*D)----(3.4)]]>當(dāng)應(yīng)用到包含紅細(xì)胞作為主要的衰減物質(zhì)時(shí)，如附圖10所示，直到紅細(xì)胞濃度的大約為20％，式2.0和2.4預(yù)計(jì)幾乎相同的ALE系數(shù)。在重疊方程式中假設(shè)的理論情況進(jìn)一步偏離實(shí)際情況下紅細(xì)胞濃度越高，在兩方程式之間的差別可預(yù)期地變得越大。實(shí)際上，在紅細(xì)胞濃度超過(guò)20％的情況下，更適合于應(yīng)用方程式2.0。在紅細(xì)胞濃度極低的情況下(例如低于0.2％)，由懸浮液本身的血漿成分產(chǎn)生的衰減相對(duì)于由紅細(xì)胞產(chǎn)生的衰減不再可以忽略，方程式3.4的精度可能變差。
另一個(gè)計(jì)算ALE系數(shù)的方法是應(yīng)用生物流體的均勻厚度和生物流體的紅細(xì)胞的百分比的測(cè)量值。可取的是用于這種方法的方程式可以用于紅細(xì)胞濃度高達(dá)20％的血沉棕黃層懸浮液，最為可取的是應(yīng)用的紅細(xì)胞濃度在7％和8％之間。
一旦計(jì)算出了FLEV，就可以進(jìn)行基于特定光能輸送系統(tǒng)的其它的計(jì)算?？紤]到涉及光源和輸送光的能力的各種因素，傳送系統(tǒng)計(jì)算確定輸送FLEV到流體需要多長(zhǎng)的輻照時(shí)間。可取的是這種計(jì)算考慮如下的因素，比如光源的形狀、燈隨著時(shí)間的衰減、光束的大小以及被輻照的流體的體積。
變量L(mW/cm2)表示光源隨著時(shí)間的衰減，其取決于所使用的燈的特性，可取的是距燈的中心線的某一固定位置測(cè)量。例如，可以通過(guò)在燈的壽命內(nèi)每小時(shí)測(cè)量示例性的燈來(lái)測(cè)量L。隨著時(shí)間的過(guò)去，燈的強(qiáng)度降低。在特定的實(shí)施例中，一旦將每小時(shí)的測(cè)量值作曲線，則可以創(chuàng)建與其相配合的方程式。然后，可以應(yīng)用該方程式僅通過(guò)該燈已經(jīng)使用了多少小時(shí)就可以確定該燈的L值。在一種變型的實(shí)施方案中，可以直接查索包含有燈的壽命測(cè)量值的數(shù)據(jù)庫(kù)。
例如，在本發(fā)明的特定實(shí)施例中，附圖11表示在樣機(jī)的查詢表中的應(yīng)用在UVAR系統(tǒng)中的燈的150次(每小時(shí)一次)測(cè)量的L值(mW/cm2)，該L值是從距中心線25cm處測(cè)得。這種測(cè)量值得到下述單個(gè)燈輻照的衰減方程L=a+b*(x)0.5*In(x)+c*In(x)(3.5)L值允許在測(cè)定光源輻照靶的時(shí)間長(zhǎng)度過(guò)程中調(diào)整燈的壽命以實(shí)現(xiàn)所需的結(jié)果?；诟綀D11所示的L值，確定示例性的單個(gè)燈輻照的衰減方程式，這里a等于0.78552878，b等于-0.00059106023以及c等于-0.032384473。這個(gè)方程以及所應(yīng)用的光源的L值的表都可以存儲(chǔ)并可以查索，例如存儲(chǔ)在系統(tǒng)存儲(chǔ)器中或在查詢表中。
在示例性的UVAR系統(tǒng)中，光活化室位于兩組UVA燈之間，血沉棕黃層懸浮液經(jīng)過(guò)在光活化室內(nèi)的蜿蜒的路徑循環(huán)。在室內(nèi)的血液膜厚度相同，大約為1.4mm厚。在這種血液膜厚度以及血球比率值至少大約幾個(gè)百分比下，血液膜完全吸收輻照的UVA光，并且可以計(jì)算輸送到每毫升循環(huán)的血沉棕黃層懸浮液的UVA光能的總量。在UVAR系統(tǒng)中該值為255焦耳/毫升。
在光路徑中紅細(xì)胞衰減了到達(dá)在懸浮液中的靶細(xì)胞的表面的UVA光的輻照。紅細(xì)胞相對(duì)于UVA光幾乎完全不透明。在這種情況下，假設(shè)輻照的衰減與在光路徑中的紅細(xì)胞的濃度成反比例是合理的。白細(xì)胞的濃度大約小于紅細(xì)胞的濃度一個(gè)數(shù)量級(jí)，并且白細(xì)胞比紅細(xì)胞更透UVA光。因此，由白細(xì)胞引起的衰減量極小，在導(dǎo)出輻照時(shí)間方程中可以忽略它。
輸送到每毫升循環(huán)的血沉棕黃層懸浮液的UVA光能的總量可以表示如下Ev=k*H(3.6)這里EV=每單位體積輸送的UVA光能的總量，焦耳/毫升k=比例常數(shù)H=血球比率在UVAR系統(tǒng)中，Ev的值是255焦耳/毫升，平均血球比率值為大約3.5％。因此k=255/3.5。
通過(guò)輻照室輸送UVA能，并在血沉棕黃層膜流到輻照室的里面的同時(shí)，輸送到在輻照室中的血沉棕黃層懸浮液的表面。輸送到血沉棕黃層懸浮液的總體積中的UVA能量的總量可以通過(guò)多次在血液膜表面(穿過(guò)該室的壁)的輻照、輻照周期和被輻照血液膜的面積的乘積進(jìn)行計(jì)算。此外，輸送到單位體積的UVA能Ev可以表示為所輸送的UVA能的總量除以總的血沉棕黃層懸浮流體積Ev=(Io*1000*A*t*60)V----(3.7)]]>這里Ev=每單位體積輸送的UVA能，焦耳/毫升Io=在血液膜表面的UVA輻照，mW/cm2A=輻照到輻照室里面的血液膜面積，1330cm2t=輻照周期，分鐘V=在循環(huán)中的總的血沉棕黃層懸浮流體積，毫升(ml)乘數(shù)1000和60可以分別用于從毫瓦到瓦和從分鐘到秒的單位修正。
結(jié)合方程式3.6和3.7，并且代入k=255/3.5和A=1330cm2，輻照周期表示為t秒=0.9128*60*H*(V/A)/Io(3.8)在輻照室里面的血液膜表面處的UVA光的平均輻照值Io的方程式可以如下導(dǎo)出。
到達(dá)在UVAR輻照室里面的血液膜表面的UVA光來(lái)自由9個(gè)燈組成的光源組。在該儀器光盒中，UVA光在到達(dá)血液膜之前它經(jīng)過(guò)UVA透明玻璃和丙烯酸酯輻照室的壁。此外，UVA的輸出沿著管狀熒光UVA燈的長(zhǎng)度是不均勻的。在燈的中部輸出較大，而在靠近燈的端部較小。因此，通過(guò)測(cè)量沿著光源組的點(diǎn)處的輻照并計(jì)算它們的平均值可以得出到達(dá)血液膜的UVA光的平均輻照值。然而，由于燈的輸出隨著時(shí)間衰減，要在給定的燈時(shí)間同時(shí)測(cè)量所有的點(diǎn)是非常困難。如下文所述，這種問(wèn)題可以通過(guò)這種平均值與在某一固定點(diǎn)處的單個(gè)燈的輻照值(其可以快速測(cè)量)之間的關(guān)系解決。
圖12所示為作為在距燈的中心線25厘米(cm)處和中點(diǎn)處測(cè)量的6個(gè)單個(gè)燈的平均UVA輻照值與燈的使用時(shí)間的函數(shù)。輻照值在開(kāi)始衰減很快，而隨著燈的使用時(shí)間的增加降低逐漸減慢。在使用大約60小時(shí)后，燈輻照輸出衰減很慢，這就使得有足夠的時(shí)間來(lái)測(cè)量在光源組中的各點(diǎn)并計(jì)算平均值。在幾個(gè)光源組中對(duì)61.5小時(shí)的點(diǎn)上和150小時(shí)的點(diǎn)作了輻照測(cè)量。在61.5小時(shí)和150小時(shí)時(shí)該值分別為15.11和11.19mW/cm2。計(jì)算在光盒中的平均輻照值與在燈使用相應(yīng)的時(shí)間的平均單個(gè)燈輻照之比。在61.5小時(shí)時(shí)該比值為23.9，在150小時(shí)時(shí)為21.9，因此平均值為22.9。
Io在式3.8可以表示為Io=k*L*[T/100](3.9)這里k=光盒和單個(gè)燈的輻照比，22.9L=單個(gè)燈的輻照，mW/cm2T=丙烯酸酯輻照室的UVA輻照百分比，92％式3.8中的Io以式3.9代入并將相應(yīng)變量的實(shí)際值代入，輻照時(shí)間方程式3.8變?yōu)閠=(2.59958*V*H)/L(4.0)這里L(fēng)是作為基于在附圖11和12中所示的測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)的回歸方程表示的單個(gè)燈的輻照，在CTCL ECP應(yīng)用中使用的示例性的UVAR系統(tǒng)中，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)應(yīng)用下述方程式4.1來(lái)測(cè)定輻照時(shí)間 這里t分=輻照時(shí)間，分鐘V=在處理/循環(huán)環(huán)路中的流體的體積，毫升H=血球比率T=92(％輻照室的透射率)K=23.9(基于在UVAR系統(tǒng)中在流體中的一點(diǎn)上測(cè)量的一個(gè)燈的強(qiáng)度與整個(gè)燈組的強(qiáng)度之比的常數(shù))。
轉(zhuǎn)換為以秒表示為 代入常數(shù)得到 將常數(shù)計(jì)算在一起得到 參考圖11，應(yīng)用下述參數(shù)
燈的使用時(shí)間=2.7小時(shí)V=210毫升H=2.9在圖11中在燈使用2小時(shí)時(shí)的L值為7625。在燈使用3小時(shí)時(shí)的L值為7488。應(yīng)用整數(shù)運(yùn)算進(jìn)行線性插值7625+(7488-7625)*710=7625+(-95)=7530----(4.5)]]>因此 在特定的實(shí)施方案中，UVRA儀器應(yīng)用兩個(gè)燈組。這些燈組的使用時(shí)間可以不同，理論上可以將它們的輻照時(shí)間列表。為考慮進(jìn)這些因素，可取的是進(jìn)行完整的兩次計(jì)算，對(duì)每個(gè)燈組計(jì)算一次，并對(duì)所得到的值進(jìn)行平均。該值為光活化時(shí)間。一旦進(jìn)行這種計(jì)算，剩余的時(shí)間為直接減去燈已經(jīng)在該UVRA系統(tǒng)中使用的時(shí)間量。
一旦計(jì)算了輻照周期，本發(fā)明考慮在該時(shí)間周期中輸送光能到包含靶的流體中的附加步驟。在本發(fā)明的特定實(shí)施方案中，該系統(tǒng)可以給活化裝置發(fā)送指令以給流體輸送FLEV來(lái)測(cè)定輻照周期。通過(guò)計(jì)算機(jī)或其它的任何公知方法可以完成這個(gè)過(guò)程。實(shí)際上，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)試圖預(yù)先確定所有的變量，比如TELV、FLEV、厚度比、輻照周期、均勻流體厚度、非靶厚度和/或在血沉棕黃層中的血球比率。任何或所有這些預(yù)定的變量都可以由用戶查索，例如以制表的形式，尤其是在本發(fā)明的實(shí)施方案中，在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中可以存儲(chǔ)或查索這些變量。
為評(píng)定由式2.0和2.4預(yù)測(cè)的所計(jì)算的UVA光能值的精度，將相同數(shù)量的淋巴細(xì)胞懸浮在清澈的磷酸鹽緩沖鹽水中和懸浮在血球比率為3.5％的血沉棕黃層懸浮液中。將這兩種懸浮液暴露在有100ng/ml的8-MOP的UVA光中。并且提供沒(méi)有8-MOP加入到懸浮液中的對(duì)比。在相同的8-MOP濃度下通過(guò)這種處理的細(xì)胞損傷程度取決于UVA光能的劑量，并且可以通過(guò)細(xì)胞的存活率進(jìn)行測(cè)量。
通過(guò)式2.0和2.4計(jì)算輻照周期以大約輸送1.4焦耳/厘米2的UVA光能到在流體中的淋巴細(xì)胞上。由于磷酸鹽緩沖鹽水透UVA光，可以基于入射輻照(方程式2.0)計(jì)算輻照周期。通過(guò)方程式2.0和2.4計(jì)算在血沉棕黃層懸浮液中的淋巴細(xì)胞的輻照周期?？梢詼y(cè)量這兩種試樣在輻照后細(xì)胞的存活率以比較對(duì)細(xì)胞的損傷程度。在輻照7天后這兩種細(xì)胞的存活率大約為19％或更小，而未經(jīng)處理的對(duì)比試樣的細(xì)胞的存活率大約為85％或更高。這種結(jié)果表明在磷酸鹽緩沖鹽水和在血沉棕黃層懸浮液中的淋巴細(xì)胞受到了相同程度的損傷，并導(dǎo)致細(xì)胞死亡。實(shí)際上，在這兩種試樣中的淋巴細(xì)胞所接受的UVA光能的量值與由每個(gè)方程式所計(jì)算的光能的量值相同。
可取的是方程式2.0用于半透明的溶液或懸浮液。它要求精確地測(cè)量已知厚度(D)的流體的透射率(T)，可取的是在流體中的物質(zhì)處于均勻的情況下測(cè)量。方程式2.4尤其適用于包括紅細(xì)胞的流體。
參考相關(guān)的附圖，在本發(fā)明的特定實(shí)施方案中，圖1描述了一種將依據(jù)本發(fā)明的光線療法用于處理白細(xì)胞的體外光泳系統(tǒng)100。參見(jiàn)PCT申請(qǐng)WO97/36581。光線療法系統(tǒng)包括可光活化的藥物8-MOP 110、患者120、提取血液的生物流體提取裝置130、從血液中分離出血沉棕黃層的離心機(jī)裝置140、光活化裝置150、流體(即，血沉棕黃層)注入裝置160和血液注入裝置170。在本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員可以理解的是，系統(tǒng)100可包含其它的或不同的裝置，并能夠支持如上面所述的各種光線療法的應(yīng)用系統(tǒng)。參見(jiàn)美國(guó)專利US4，921，473、4，838，852、5，147，289、5，150，705、5，383，847、5，433，738和5，459，322，在此每一篇都以引用的方式結(jié)合在本申請(qǐng)中，每一篇都涉及不同的應(yīng)用系統(tǒng)，本發(fā)明的系統(tǒng)和裝置都可用于這些應(yīng)用系統(tǒng)。
圖2A和2B描述了一種在圖1中所示的光泳系統(tǒng)中血液的流程圖200。第一步是將患者120的血液與8-MOP 110混合(步驟202)。在本發(fā)明的實(shí)施方案中，患者口服8-MOP 110，經(jīng)過(guò)幾小時(shí)后藥物與患者120的血液混合。接著，在藥物110充分地與血液反應(yīng)后(步驟204)，抽取一定量的血液-藥物混合物130(步驟206)，并將其傳送到分離器，比如離心機(jī)裝置140(步驟208)。
在血液藥物混合物傳輸?shù)诫x心機(jī)裝置140后，離心機(jī)裝置140分離混合物(步驟210)。特定的離心機(jī)裝置應(yīng)用一種光傳感器來(lái)確定何時(shí)分離(或撇去)流體。首先，離心機(jī)撇去血漿，然后撇去血沉棕黃層，該血沉棕黃層中包含靶物質(zhì)(即，在白細(xì)胞中的8-MOP)，然后撇去紅細(xì)胞。離心機(jī)裝置應(yīng)用離心室里面的光傳感器，該光傳感器測(cè)量偏轉(zhuǎn)的光。通過(guò)測(cè)量在離心機(jī)中的偏轉(zhuǎn)的光，這種光傳感器確定何時(shí)撇去分離的流體或材料。在這種分離步驟后，將血沉棕黃層和一定百分比的血漿再次混合。該血漿是一種在其內(nèi)殘留有白細(xì)胞和8-MOP的介質(zhì)。然而，即使在分離步驟之后，由于分離過(guò)程不可能實(shí)現(xiàn)完全的分離，所以所分離的血漿和血沉棕黃層混合物仍可能包括一些紅細(xì)胞和血小板。這些殘留的包含在血沉棕黃層中的紅細(xì)胞和血小板是光的非靶衰減物。在本實(shí)施方案中，與在靶流體中的其它的衰減物質(zhì)相比，由于紅細(xì)胞是光的主要衰減物，所以它們是主要的非靶。
一旦分離了靶流體(即，血沉棕黃層混合物)，第二光傳感器確定靶流體是否包含所需的血球比率(紅細(xì)胞百分比)(步驟212)。在特定實(shí)施方案中，所需的血球比率大約為1％至2％。這種測(cè)量透射率的第二光傳感器確定是否達(dá)到所需的血球比率(即，在本實(shí)施方案中為1％)。如果血球比率沒(méi)達(dá)到所需的百分比，則通過(guò)離心機(jī)處理附加的血液-藥物混合物(步驟210)。
如果非靶流體包含了所需的血球百分比，則離心機(jī)確定它處理什么分離的流體(步驟214)。如果離心機(jī)處理非靶流體，則離心機(jī)混合剩余的血漿和所分離的紅細(xì)胞，并將該混合物傳送到所分離的血液注入裝置170(步驟216)。然后，血液注入裝置將紅細(xì)胞/血漿混合物返回到患者(步驟218)并停止處理。
如果離心機(jī)處理靶流體，然后離心機(jī)將靶流體傳送到光活化裝置(步驟220)。步驟220和步驟216可以同時(shí)進(jìn)行。然后光活化室150輻照流體一定的時(shí)間(步驟222)。如圖3所示以及在相應(yīng)的討論中所述計(jì)算機(jī)300控制光活化室150。然后將現(xiàn)在所處理的靶流體傳送到流體注入裝置160(步驟224)。然后，靶注入裝置將紅細(xì)胞/血漿混合物返回到患者(步驟226)并停止處理。
圖3所示為依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施的計(jì)算機(jī)控制光活化裝置150的計(jì)算機(jī)300的框圖。計(jì)算機(jī)300包括存儲(chǔ)器310、中央處理器(CPU)320、光活化接口330、操作器接口340、輸入裝置350和視頻顯示器360。本領(lǐng)域中熟練的技術(shù)人員可以理解的是，計(jì)算機(jī)300可以包括其它的不同部件。存儲(chǔ)器310進(jìn)一步包括操作系統(tǒng)312、光活化程序314以及查詢表315。查詢表315可以包括在存儲(chǔ)器310中存儲(chǔ)位置并可包含相應(yīng)光活化程序所需的數(shù)據(jù)的表。在與圖4至9相應(yīng)的描述中詳細(xì)地進(jìn)一步描述單個(gè)的表和相應(yīng)的數(shù)據(jù)。光活化程序312獲取FLEV。經(jīng)過(guò)輸入裝置350通過(guò)查索查詢表315獲得FLEV或者如在下文與圖4至9相應(yīng)的描述中的進(jìn)一步描述以計(jì)算FLEV。
雖然描述了將本發(fā)明的一些方面存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器310中，但是本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面也可以存儲(chǔ)在其它的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中(比如第二存儲(chǔ)裝置、硬盤(pán)之類的盤(pán)、軟盤(pán)或只讀光盤(pán)存儲(chǔ)器(CD-ROM))、來(lái)自因特網(wǎng)(Internet)的載波或其它形式的隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)或只讀存儲(chǔ)器(ROM)。實(shí)際上，這里所包含的每種方法或步驟都可以通過(guò)計(jì)算或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)執(zhí)行或存儲(chǔ)在其中。
當(dāng)要求測(cè)量并輸送一定量的光能到包含靶的流體中由此使在流體中的靶接受有效量的光能時(shí)，附圖4描述了光活化裝置314所執(zhí)行的步驟流程圖400。光活化裝置314所執(zhí)行的第一步是獲得FELEV(步驟402)。前面定義了所需的結(jié)果，并且所需結(jié)果基于光線療法的應(yīng)用。例如，當(dāng)將光泳用于處理CTCL時(shí)，可取的是應(yīng)用到白細(xì)胞的FELEV使至少50％的白細(xì)胞在暴露在光能之后的6天里逐漸死亡。
例如，可以查索包含TELEV數(shù)據(jù)的查詢表315獲得TELEV。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，經(jīng)過(guò)入口設(shè)備350可以獲得光活化程序314。圖5說(shuō)明了一旦知道了所需的結(jié)果后如何臨床地識(shí)別TELEV。
一旦得到了TELEV之后，下一步是得到流體的平均光能系數(shù)(步驟404)。ALE系數(shù)是輸送到流體的平均單位面積的入射光能的百分比。可以通過(guò)查索查詢表315的關(guān)于ALE數(shù)據(jù)部分得到ALE系數(shù)。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，通過(guò)輸入裝置350獲得ALE系數(shù)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，從知道在流體中的靶的單位表面積上的平均光能值(焦耳/厘米2)和在生物流體的入射表面的光能值(焦耳/厘米2)中可以得出在生物流體中的任何靶的ALE系數(shù)。圖6的相應(yīng)的描述說(shuō)明了得到ALE系數(shù)的這種過(guò)程。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，ALE系數(shù)可以從知道流體厚度比和知道流體厚度的光透射率值得出。厚度比是流體的均勻厚度和在該流體中的非靶的平均厚度之比。這種非靶是在流體中衰減光能的物質(zhì)。圖7的相應(yīng)的描述說(shuō)明了得到ALE系數(shù)的這種過(guò)程。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，當(dāng)流體包括衰減光能的非靶為紅細(xì)胞時(shí)，ALE系數(shù)可以從知道的厚度比和知道在流體中的血球或紅細(xì)胞的百分比得出。圖8的相應(yīng)的描述說(shuō)明了得到ALE系數(shù)的這種過(guò)程。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，當(dāng)流體包括衰減光能的非靶為紅細(xì)胞時(shí)，ALE系數(shù)可以從知道流體均勻厚度和知道在流體中的血球或紅細(xì)胞的百分比中得出。圖9的相應(yīng)的描述說(shuō)明了得到ALE系數(shù)的這種過(guò)程。
在得出ALE系數(shù)后，下一步驟是得出FLEV或需要輸送到流體中以使在流體中的靶接受TELEV的光能的大小(步驟406)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，可以通過(guò)知道TELEV和ALE系數(shù)并應(yīng)用如前文所述的方程式1.0計(jì)算出FLEV。
在得出FLEV后，可以得出輻照時(shí)間周期(步驟408)。輻照時(shí)間周期是燈或光能源將FLEV輸送到流體所需的時(shí)間。通過(guò)查索查詢表315的有關(guān)輻照時(shí)間周期數(shù)據(jù)的部分可以得出輻照時(shí)間周期。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，可以計(jì)算輻照時(shí)間周期。在輻照時(shí)間周期的計(jì)算中需要考慮的因素有燈的老化或功率、燈管的形狀或被輻照的流體的體積。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，當(dāng)流體包含非靶紅細(xì)胞時(shí)，可以從知道流體體積、在流體中的紅細(xì)胞的百分比以及所用的光源的使用時(shí)間例如應(yīng)用如前文所描述的方程式1.5計(jì)算輻照時(shí)間周期。
在得出輻照周期后，就可以指令光活化裝置150使輻照光能的燈在該輻照時(shí)間周期內(nèi)產(chǎn)生輻照。
圖5描述了當(dāng)臨床獲得TELEV時(shí)所執(zhí)行的步驟的流程圖500。在臨床獲得TELEV的第一步中得出光線療法的所需的結(jié)果(步驟520)。接下來(lái)的步驟是將試樣靶放在非衰減流體中，該流體通常為生物流體或化學(xué)流體(步驟504)。在本領(lǐng)域熟練的技術(shù)人員知道有許多種介質(zhì)或其它的能夠承載靶的非流體介質(zhì)和其它流體類型比如鹽水、過(guò)濾過(guò)的血漿。在另一實(shí)施方案中，當(dāng)靶最初留在流體中時(shí)，只要將所有的或大多數(shù)的衰減物質(zhì)濾去，就可以應(yīng)用流體試樣進(jìn)行臨床試驗(yàn)。
接著，用不同光能量輻照包含靶的流體試樣(步驟506)。在輻照試樣流體后，得出與產(chǎn)生所需的結(jié)果的試樣相對(duì)應(yīng)的TELEV(步驟508)。本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員可以理解的是任何TELEV對(duì)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的具體的應(yīng)用都是特定的。
圖6描述了當(dāng)?shù)贸鯝LE系數(shù)時(shí)光活化程序314所執(zhí)行的步驟的流程圖600。得出ALE系數(shù)的這種過(guò)程可以應(yīng)用于包含靶的任何流體。得出ALE系數(shù)的第一步是獲得在流體中的靶的單位表面積上的平均光能值(步驟602)。在單位表面積上的平均光能值可以通過(guò)查索查詢表315的關(guān)于在單位表面積上的平均光能值的數(shù)據(jù)部分得出。在本發(fā)明另一實(shí)施方案中，經(jīng)過(guò)輸入裝置350，光活化程序314可以獲得在單位表面積上的平均光能值。
下一步是獲得在生物流體的入射表面上的光能值(步驟604)?？梢酝ㄟ^(guò)查索查詢表315的關(guān)于在入射表面上的光能值的部分得出在入射表面上的光能值。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，經(jīng)過(guò)輸入裝置350，光活化程序314可以獲得在入射表面上的光能值。然后應(yīng)用方程式1.0計(jì)算ALE系數(shù)(步驟606)。
圖7描述了當(dāng)?shù)贸鯝LE系數(shù)時(shí)光活化程序314所執(zhí)行的步驟的流程圖700。得出ALE系數(shù)的這種過(guò)程可以應(yīng)用于包含靶的任何流體。然而，當(dāng)在流體中的靶和非靶是一種均勻的混合物時(shí)，該方程式的精度最高。在本發(fā)明的一種特定的實(shí)施方案中，通過(guò)攪拌包含靶和非靶的生物流體可以得到均勻的生物流體混合物。
為得出ALE系數(shù)，首先得出流體的厚度比(步驟702)。厚度比是流體的均勻厚度與在流體中的非靶的平均厚度之比。例如通過(guò)查索查詢表315的包含有關(guān)這些參數(shù)的數(shù)據(jù)得出這些值可以獲得厚度比、均勻流體厚度和非靶厚度。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，經(jīng)過(guò)輸入裝置350，光活化程序314可以得出厚度比、均勻流體厚度和非靶厚度。一旦得出了均勻流體厚度和非靶厚度數(shù)據(jù)，就可以通過(guò)將均勻流體厚度除以非靶厚度來(lái)計(jì)算厚度比。
在得出厚度比后，然后可以得出已知流體厚度的光透射率值(步驟704)。通過(guò)查索查詢表315的包含已知流體厚度的光透射率值的數(shù)據(jù)部分得出輻照周期。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，光活化程序314可以得出已知流體厚度的光透射率值。然后應(yīng)用等式1.1計(jì)算ALE系數(shù)(步驟706)。
圖8描述了當(dāng)?shù)贸鯝LE系數(shù)時(shí)光活化程序314所執(zhí)行的步驟的流程圖700。得出ALE系數(shù)的這種程序可以應(yīng)用于包含紅細(xì)胞作為衰減光能的非靶的生物流體。這種方程式的精度取決于流體被攪拌的情況。得出ALE系數(shù)的第一步是得出厚度比(步驟802)。厚度比是流體的均勻厚度與在流體中的非靶的平均厚度之比。非靶是在流體中衰減光能的物質(zhì)。通過(guò)分別查索查詢表315的包含厚度比、均勻流體厚度和非靶厚度的數(shù)據(jù)的部分得出厚度比、均勻流體厚度和非靶厚度。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，經(jīng)過(guò)輸入裝置350，光活化程序314可以得出厚度比、均勻流體厚度和非靶厚度。一旦得出了均勻流體厚度和非靶厚度數(shù)據(jù)，就可以通過(guò)將均勻流體厚度除以非靶厚度來(lái)計(jì)算厚度比。
在得出厚度比后，下一步是得出每單位的生物流體的紅細(xì)胞百分比或血球比率(步驟804)。通過(guò)查索查詢表315的包含紅細(xì)胞的百分比的數(shù)據(jù)部分得出紅細(xì)胞的百分比或者例如通過(guò)已知的手段讀取流體的光或電磁分布獲得紅細(xì)胞的百分比。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，經(jīng)過(guò)輸入裝置350，光活化程序314可以得出紅細(xì)胞的百分比。然后應(yīng)用等式1.2計(jì)算ALE系數(shù)(步驟806)。
圖9描述了當(dāng)?shù)贸鯝LE系數(shù)時(shí)光活化程序314所執(zhí)行的步驟的流程圖900。得出ALE系數(shù)的這種程序可以應(yīng)用于包含紅細(xì)胞作為衰減光能的非靶并具有在1和2之間的重疊系數(shù)的生物流體。這種方程式的結(jié)果精度取決于該流體被攪拌的情況。得出ALE系數(shù)的第一步是得出均勻流體厚度(步驟802)。通過(guò)查索查詢表315的包含均勻流體厚度部分的數(shù)據(jù)得出均勻流體厚度。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，經(jīng)過(guò)輸入裝置350，光活化程序314可以得出均勻流體厚度。
在得出均勻流體厚度后，下一步是得出每單位的生物流體的紅細(xì)胞百分比或血球比率(步驟904)。通過(guò)查索查詢表315的包含紅細(xì)胞的百分比的數(shù)據(jù)部分得出紅細(xì)胞的百分比或者例如通過(guò)公知的方法讀取流體的光或電磁分布獲得紅細(xì)胞的百分比。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，經(jīng)過(guò)輸入裝置350，光活化程序314可以得出紅細(xì)胞的百分比。然后應(yīng)用等式1.3計(jì)算ALE系數(shù)(步驟906)。
圖10描述了計(jì)算包括紅細(xì)胞作為非靶的三種流體厚度(1毫米、2毫米和3毫米)的流體的ALE系數(shù)曲線。應(yīng)用式1.1(分解模式)和1.3(疊加模式)可以計(jì)算這些ALE系數(shù)。將輸送到在流體中的靶的平均光能和輸送到入射點(diǎn)的光能之比作為在不同流體厚度處的血球百分比的函數(shù)繪成曲線。
本發(fā)明的范圍并不限于所描述的特定的實(shí)施方案，這些特定實(shí)施方案僅說(shuō)明本發(fā)明的某一方面，除從前文的描述以及附圖中本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員將會(huì)清楚這里所示出的和所描述的內(nèi)容外，具有類似的功能的方法和部件也都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。這些改進(jìn)都將落入所附加的權(quán)利要求的范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)定輸送到包含靶的生物流體中的流體光能值的方法，其中需要將有效的光能量輸送到所說(shuō)的靶，該方法包括如下步驟得出所說(shuō)的靶的有效光能值；得出所說(shuō)的流體的平均光能系數(shù)；和計(jì)算輸送到所說(shuō)的生物流體中的所說(shuō)的流體光能值。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，它還包括如下步驟將流體光能值輸送到所說(shuō)的生物流體。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中通過(guò)一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)處理器進(jìn)行流體光能值的測(cè)定。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所說(shuō)的非靶物質(zhì)包括紅細(xì)胞。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所說(shuō)的生物流體包括富白細(xì)胞的血沉棕黃層。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中應(yīng)用光能可活化的藥物處理所說(shuō)的生物流體。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所說(shuō)的非靶物質(zhì)包括紅細(xì)胞，其中計(jì)算輻照時(shí)間周期包括得出生物流體的的體積值；得出紅細(xì)胞的百分比值；和得出所說(shuō)的光能源的衰減壽命值。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中得出所說(shuō)的靶的有效光能值包括如下步驟從供血者身上提取生物流體試樣；以試樣光能值輻照在所說(shuō)的生物流體中的所說(shuō)的靶；和測(cè)定靶的有效光能值。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中得出所說(shuō)的平均光能系數(shù)包括如下步驟得出厚度比得出已知流體膜厚度的光透射率值；和計(jì)算在所說(shuō)的生物流體中的所說(shuō)靶的平均光能系數(shù)。
10.一種測(cè)定輸送到包括靶的生物流體中的流體光能值的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中需要將有效的光能量輸送到所說(shuō)的靶，該系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)處理器，可操作地連接到計(jì)算機(jī)處理器的存儲(chǔ)器；和存儲(chǔ)在所說(shuō)的存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)程序，該程序在計(jì)算機(jī)處理器中實(shí)施，并且包括配置成能夠獲得所說(shuō)的靶的有效光能值的獲取器；配置成能夠獲得所說(shuō)的流體的平均光能系數(shù)的獲取器；和配置成能夠計(jì)算輸送到所說(shuō)的生物流體中的所說(shuō)的流體光能值的計(jì)算器。
11.一種測(cè)定輸送到包括靶的生物流體中的流體光能值的系統(tǒng)，其中需要將有效的光能量輸送到所說(shuō)的靶，該系統(tǒng)包括獲得所說(shuō)的靶的有效光能值的裝置；獲得所說(shuō)的生物流體的平均光能系數(shù)的裝置；和計(jì)算輸送到所說(shuō)的生物流體中的所說(shuō)的流體光能值的裝置。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中獲得所述的靶的有效光能值包括將所說(shuō)的靶放在流體中的裝置，其中在所說(shuō)的流體中的所說(shuō)靶并不接受被衰減的光能；和以試樣的光能值輻照所說(shuō)的流體的裝置。
13.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中獲得所述的平均光能系數(shù)包括獲得在生物流體中的靶的單位面積上的平均光能值的裝置；獲得在生物流體膜的入射表面上的光能值的裝置；和計(jì)算在所說(shuō)的生物流體中的所說(shuō)的靶的平均光能系數(shù)的裝置。
14.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中獲得所述平均光能系數(shù)包括獲得厚度比的裝置；獲得已知流體膜厚度的光透射系數(shù)值的裝置；和計(jì)算在所說(shuō)的生物流體中的所說(shuō)的靶的平均光能系數(shù)的裝置。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所說(shuō)的生物流體包括非靶物質(zhì)，其中所說(shuō)的非靶物質(zhì)衰減通過(guò)所說(shuō)的生物流體的所說(shuō)的光能，以及其中獲得所說(shuō)的厚度比包括獲得所說(shuō)的生物流體的均勻厚度的裝置；獲得所說(shuō)的非靶的厚度的裝置；和計(jì)算厚度比的裝置。
16.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所說(shuō)的生物流體包括非靶物質(zhì)，其中所說(shuō)的非靶材料包括紅細(xì)胞，以及其中獲得平均光能系數(shù)包括獲得厚度比的裝置；獲得所說(shuō)的生物流體的紅細(xì)胞的百分比的裝置；和計(jì)算在所說(shuō)的生物流體中的所說(shuō)的靶的平均光能系數(shù)的裝置。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中獲得所說(shuō)的厚度比包括獲得所說(shuō)的生物流體的均勻厚度的裝置；獲得所說(shuō)的非靶的厚度的裝置；和計(jì)算厚度比的裝置。
18.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所說(shuō)的生物流體包括非靶物質(zhì)，所說(shuō)的非靶物質(zhì)衰減通過(guò)所說(shuō)的生物流體的所說(shuō)的光能，所說(shuō)的非靶物質(zhì)包括紅細(xì)胞，以及其中獲得平均光能系數(shù)包括獲得所說(shuō)的生物流體的均勻厚度的裝置；獲得所說(shuō)的生物流體的紅細(xì)胞的百分比的裝置；和計(jì)算在所說(shuō)的生物流體中的所說(shuō)的靶的平均光能系數(shù)的裝置。
19.一種包括控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行一種方法的指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)測(cè)定輸送到包含靶的生物流體中的流體光能值，其中需要將有效的光能量輸送到靶，該方法包括獲得所說(shuō)的靶的有效光能值；獲得在所說(shuō)的生物流體中的所說(shuō)的靶的平均光能系數(shù)；和計(jì)算輸送到所說(shuō)的生物流體中的流體的光能值。
全文摘要
一般來(lái)說(shuō),本發(fā)明涉及為將有效的光能量輸送到靶而測(cè)定輸送到包含光能靶的流體(尤其是部分透明的流體)中的光能量。本發(fā)明特別涉及一種光線療法和光泳系統(tǒng),其中需要將有效的光能量輸送到生物流體中的靶。
文檔編號(hào)A61L2/10GK1296171SQ0012696
公開(kāi)日2001年5月23日 申請(qǐng)日期2000年7月9日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月9日
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