專利名稱：紅外線-紫外線復(fù)合治療儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備，特別是一種用紅外線和紫外線共同作用于人體皮膚以治療白癜風(fēng)為主的多種皮膚病的光輻射治療儀。
背景技術(shù)：
人類皮膚的顏色主要與表皮中黑素細(xì)胞(melanocytes，MC)合成黑素以及黑素傳遞至周圍角質(zhì)形成細(xì)胞(keratinocytes，KC)有關(guān)。在日光輻射的影響下，皮膚細(xì)胞會通過自身復(fù)雜的調(diào)控體系減少/避免日光輻射可能對細(xì)胞造成的損傷，其中黑素顆粒扮演著類似超氧化物歧化酶的作用。黑素顆粒通過吸收、分散氧化應(yīng)激產(chǎn)物、清除自由基，阻止細(xì)胞DNA、蛋白和膜脂質(zhì)的損傷，進(jìn)而起到重要的皮膚防御和保護(hù)作用。皮膚暴露于日光下，可引起皮膚曬黑、光老化和光癌變。既往的研究認(rèn)為這些改變主要與紫外線(ultraviolet， UV)，尤其是中波紫外線(ultraviolet B, UVB)有關(guān)。但近來，越來越多的證據(jù)表明日光中主要的能量物質(zhì)-熱(紅外線)對皮膚細(xì)胞也具有類似UV的作用，同時熱(紅外線)還可增加皮膚細(xì)胞對UV的耐受性。雖然目前人們已經(jīng)在UV輻射對MC生理及病理功能的影響方面做了大量的研究，但熱(紅外線)對MC生理功能影響的研究卻剛剛起步，這為我們在熱療治療色素性皮膚病方面提供了一個廣闊的空間。我們知道皮膚是人體保護(hù)內(nèi)部器官不受外界環(huán)境損傷(如日光、射線、機(jī)械刺激等)的重要屏障。急性日光暴露會造成光曬傷和光曬黑；日光長期照射會引起皮膚細(xì)胞的光損傷，產(chǎn)生光老化和光癌變。無論短期或長期接受日光輻射，皮膚最明顯的變化就是照射部位形成紅斑和色素沉著。研究發(fā)現(xiàn)，黑素細(xì)胞產(chǎn)生的黑素顆粒是人體對日光天然的防護(hù)劑。黑素顆粒通過吸收日光、分散氧化應(yīng)激產(chǎn)物、清除自由基，從而阻止日光引起的細(xì)胞DNA、蛋白和膜脂質(zhì)的損傷，進(jìn)而起到重要的皮膚防御作用。色素沉著就是皮膚對日光輻射等環(huán)境刺激直接進(jìn)行防御的結(jié)果。日光通常包括 mK290-400nm)、可見光G00_760nm)和紅外線(760nm-lmm)三部分。既往的研究認(rèn)為，UV 輻射尤其UVB是日光照射引起皮膚諸多效應(yīng)的主要物質(zhì)。過去幾年，大量的日光影響皮膚功能的研究也主要是圍繞UV來展開的。但最近，學(xué)者們逐漸認(rèn)識到占日光總能量3%的紅外線(主要是其產(chǎn)生的熱效應(yīng))對皮膚也有類似UV的作用，同時熱對UV輻射引起的皮膚損傷有積極的保護(hù)作用。很早以前人們就發(fā)現(xiàn)一些長期烤火或圍坐于火爐旁的人會得火激紅斑，臨床表現(xiàn)為暴露于熱的部位出現(xiàn)網(wǎng)狀色素沉著、毛細(xì)血管擴(kuò)張等改變。這些改變同UV引起的皮膚光老化類似。同UV—樣，慢性熱暴露也會直接引起表皮增厚、色素增加、真皮彈力纖維組織損傷，甚至引起皮膚細(xì)胞癌變。越來越多的研究證據(jù)表明熱(紅外線)暴露會直接損傷細(xì)胞和細(xì)胞器膜，引起DNA損傷，從而直接引起皮膚黑化、老化和癌變，并可加強(qiáng)UV引起的皮膚曬黑、光老化和光致癌性效應(yīng)。除此之外，熱(紅外線)還具有增加皮膚細(xì)胞對UV耐受性的作用。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)UVB照射皮膚后立即浸入40°C水中比立即浸入30°C水中其紅斑潛伏期會縮短。但其誘導(dǎo)的紅斑效應(yīng)會比30°C水中的減弱；Menezes和Darmo等也分別證實紅外線可明顯抑制UVB輻射誘導(dǎo)的皮膚KC凋亡和成纖維細(xì)胞的死亡。Boreham等在應(yīng)用熱浴
3(40°C水浴，每周2次，8周1療程)治療銀屑病的過程中發(fā)現(xiàn)，熱浴明顯增加了皮膚對日光輻射的耐受性和曬黑反應(yīng)。申請者在多年的白癜風(fēng)治療中也體會到，中藥熱敷(45°C，30min，l次/日)可明顯提高白癜風(fēng)的復(fù)色率。本課題組近期的研究結(jié)果也初步證實熱應(yīng)激(》39°C，作用MC 60min)有直接的促黑素合成作用，同空白對照組相比有統(tǒng)計學(xué)差異(P < 0. 05)，該作用在 42 V達(dá)最大。上述研究均提示我們熱可能同UV —樣對皮膚色素系統(tǒng)具有重要的調(diào)節(jié)作用， 二者之間可能存在一定的協(xié)同和保護(hù)效應(yīng)。基于此，申請者在2008年全國皮膚性病專業(yè)委員會中西醫(yī)結(jié)合色素病學(xué)組《白癜風(fēng)診療指南》修訂會上提出將熱療作為一種新的白癜風(fēng)治療方法，該提議得到了與會專家的一致認(rèn)可。目前為止，人們就UV對MC生理功能的影響已經(jīng)做了大量的實驗研究，但對熱和MC生理功能的關(guān)系卻知之甚少。通過文獻(xiàn)檢索，我們發(fā)現(xiàn)國外僅有兩篇相關(guān)報道且結(jié)果也不盡相同，國內(nèi)則尚未發(fā)現(xiàn)有類似的研究。1998年 Nakazawa等首先比較了人表皮MC對兩種主要的外源性刺激UVB和熱的細(xì)胞反應(yīng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)熱(42°C，60min)和UVB (20mJ/cn^)輻射處理純化培養(yǎng)人表皮MC 3d后，MC樹突增多延長、胞體增大，細(xì)胞酪氨酸酶活性和黑素合成增加、增殖率下降，但6天后恢復(fù)到正常對照組水平；熱和UVB均促進(jìn)了 KC-MC共培養(yǎng)體系和組織工程皮膚中有功能活性的MC數(shù)量增加。目前我們通過實驗證明單獨使用紅外線或者紫外線照射體外培養(yǎng)的黑素細(xì)胞均能使細(xì)胞的酪氨酸酶活性和黑素含量增加，如果聯(lián)合應(yīng)用兩種光源先后照射體外培養(yǎng)的黑素細(xì)胞后，不但黑素細(xì)胞的酪氨酸酶活性和黑素含量明顯高于兩種光源單獨照射，而且紅外線的熱效應(yīng)還能有效地保護(hù)紫外線對黑素細(xì)胞的破壞作用。白癜風(fēng)雖然發(fā)病機(jī)制尚不清楚，但其主要表現(xiàn)為皮膚色素脫失或者減退為特征的皮膚科常見疾病，組織病理檢查證實白癜風(fēng)患者皮損基底層黑素細(xì)胞減少或者消失，這正是白癜風(fēng)皮損形成的病理基礎(chǔ)，所以我們在治療白癜風(fēng)時的主要原則就是減輕皮損區(qū)黑素細(xì)胞的破壞并且增強(qiáng)皮損區(qū)殘存黑素細(xì)胞的活性，使其增殖、分化及遷移到色素脫失的部位，從而達(dá)到使白癜風(fēng)復(fù)色的效果。雖然白癜風(fēng)的真正病因還不清楚但是目前被學(xué)術(shù)界所認(rèn)可的幾種相關(guān)原因有自身免疫紊亂、氧化應(yīng)激、遺傳學(xué)說等等，所以我們治療白癜風(fēng)一般都采用藥物治療、物理治療、以及手術(shù)治療多種方法聯(lián)合治療的方式。而現(xiàn)在臨床上使用的治療白癜風(fēng)得物理治療儀包括窄普中波紫外線(NB-UVB)、308nm準(zhǔn)分子激光、長波紫外線(UVA)、低能氦氖激光等類型，尚未見到應(yīng)用紅外線以及紅外線和紫外線共同治療白癜風(fēng)的設(shè)備。NB-UVB能通過刺激角質(zhì)形成細(xì)胞釋放堿性成纖維細(xì)胞生長因子(bFGF)和內(nèi)皮素-I(ET-I)來促進(jìn)黑素細(xì)胞增殖，同時它還能提高黑素細(xì)胞自身的基質(zhì)金屬蛋白酶-2(ΜΜΡ1)和局部黏著斑激酶(FAK)的活性而加速了黑素細(xì)胞的遷移，以達(dá)到使白癜風(fēng)皮損復(fù)色的目的。另外，NB-UVB還能使皮膚局部T淋巴細(xì)胞DNA形成胸腺嘧啶二聚體，誘導(dǎo)T淋巴細(xì)胞凋亡，從而抑制皮膚局部的免疫應(yīng)答也是治療白癜風(fēng)的作用機(jī)制之一。308nm 準(zhǔn)分子激光是一種氯化氙(XeCl)準(zhǔn)分子激光，其波長在UVB范圍內(nèi)。研究發(fā)現(xiàn)308nm準(zhǔn)分子激光能有效地誘導(dǎo)皮損局部浸潤的T淋巴細(xì)胞凋亡，其誘導(dǎo)T淋巴細(xì)胞凋亡的作用甚至優(yōu)于NB-UVB。UVA是臨床上應(yīng)用最早的治療白癜風(fēng)的物理療法，其治療白癜風(fēng)的機(jī)制與其他光療的機(jī)制基本相同，主要是通過抑制皮損局部的細(xì)胞免疫應(yīng)答并為黑素細(xì)胞提供一個
4有利的增殖微環(huán)境而達(dá)到一個治療白癜風(fēng)的目的，UVA在治療白癜風(fēng)領(lǐng)域應(yīng)用已經(jīng)了將近一個世紀(jì)，其療效是值得肯定的，但是其副作用過多，所以在一定程度上它的位置已經(jīng)逐漸被NB-UVB和308nm準(zhǔn)分子激光所替代。低能氦氖激光治療白癜風(fēng)還沒有被廣泛應(yīng)用于臨床，但有學(xué)者在這方面做了一些嘗試性研究發(fā)現(xiàn)用低能氦氖激光3. OJ/cm2,每周1 2次治療40例穩(wěn)定性頭頸部節(jié)段型白癜風(fēng)，平均治療17次后，皮損開始出現(xiàn)復(fù)色，有60%的患者經(jīng)過連續(xù)治療后復(fù)色面積大于50%。此外該學(xué)者還比較了治療前后皮損部位的血流變化和腎上腺素受體的應(yīng)答情況后認(rèn)為低能氦氖激光可能是通過修復(fù)功能異常的交感神經(jīng)來達(dá)到治療白癜風(fēng)的目的。雖然以上治療設(shè)備的療效尚可，但是其治療時出現(xiàn)的副作用仍不能小覷，有時會對患者的身體造成危害，不利于患者疾病的康復(fù)。另外現(xiàn)在臨床應(yīng)用的這些治療設(shè)備都是大型化設(shè)備工作功率大，劑量控制要求高，需要專業(yè)技術(shù)人員操作，不能用于家庭使用，患者必須定期到醫(yī)院接受治療，非常不便致使患者依從性不高，從而影響治療效果。此外，我們還沒有見到在臨床上單獨使用紅外線治療白癜風(fēng)的設(shè)備，所以本發(fā)明不但是對目前臨床其他治療儀器的一個改進(jìn)，更是為白癜風(fēng)的治療提供一種新的治療理念。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于彌補(bǔ)單一紫外線在治療白癜風(fēng)方面的不足，應(yīng)用紅外線(主要是熱效應(yīng))和紫外線促進(jìn)黑素細(xì)胞活性的協(xié)同作用來提高白癜風(fēng)患者的皮損治療的復(fù)色效果，同時利用熱效應(yīng)能明顯降低紫外線對黑素細(xì)胞的破壞，從而降低原有設(shè)備治療的副作用，另外該設(shè)備被設(shè)計成為一種便攜式家用型治療儀，方便了患者使用，從而提高了患者治療的依從性。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的本治療儀包括紅外線、紫外線雙光源、燈罩、可活動的支撐桿和控制臺。雙光源分別由兩個相同的紅外線和紫外線燈管發(fā)出，可活動支撐桿有兩根可活動金屬桿構(gòu)成(似臺燈的支撐桿)，控制臺設(shè)置有雙光源開關(guān)各一個，紅外線溫度控制旋鈕一個，紅外線和紫外線輻照時間設(shè)定旋鈕各一個。其中安裝發(fā)光燈管的燈罩能繞著燈光的縱軸作360°旋轉(zhuǎn)，方便患者照射身體的不同側(cè)面皮損，同時燈罩還可繞著燈管的橫軸作180°旋轉(zhuǎn)，另外可活動支撐桿可以上下調(diào)節(jié)光源的高度，這種從三種不同維度上調(diào)節(jié)光源位置的設(shè)計可以滿足對任何部位皮損的治療需要。本發(fā)明的控制系統(tǒng)采用分離控制的方式，即紅外光源和紫外光源的開關(guān)分離，紅外光源和紫外光源的輻照時間控制系統(tǒng)分離，這種分離控制方式有利于兩種光源進(jìn)行序貫的輻照治療。另外本發(fā)明加用了紅外線溫度控制系統(tǒng)，從而使紅外線的熱效應(yīng)不會過高而引起皮膚燙傷或者過低而達(dá)不到治療目的。


圖1 體外培養(yǎng)純化的黑素細(xì)胞圖2 黑素細(xì)胞的Masson-Fontana染色鑒定圖3 不同溫度的熱應(yīng)激對體外培養(yǎng)的正常人黑素細(xì)胞增殖率的影響
圖4 不同劑量的UVB輻照對體外培養(yǎng)的正常人黑素細(xì)胞增殖率的影響圖5 不同條件對黑素細(xì)胞酪氨酸酶活性和黑素含量的影響注*與正常對照、UVB以及熱處理組UVB或熱處理組酪氨酸酶活性相比有統(tǒng)計學(xué)差異P < 0. 05 ；#與正常對照、UVB以及熱處理組黑素量相比有統(tǒng)計學(xué)差異P < 0. 05。圖6 本發(fā)明的外觀結(jié)構(gòu)示意圖。(附圖中數(shù)字指代1、紅外光源開關(guān)；2、紫外光源開關(guān)；3、紅外線溫控旋鈕；4、紅外光輻照時間設(shè)定裝置；5、紫外光輻照時間設(shè)定裝置；6、 燈罩；7、紅外光源燈管；8、紫外光源燈管；9、控制臺；10、可活動的支撐桿；11、電源)圖7 本發(fā)明的原理示意8 雙光源的平面示意9:控制臺示意圖
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。首先介紹一下我們?nèi)绾瓮ㄟ^實驗證實紅外線的熱效應(yīng)和紫外線對黑素細(xì)胞的協(xié)同促進(jìn)作用。1、正常人黑素細(xì)胞的培養(yǎng)和傳代將正常人包皮修剪成全厚皮，用5g/L的 Dispase酶消化后，分離真皮與表皮，表皮用2. 5g/L胰蛋白酶消化液消化并制成單細(xì)胞懸液，置黑素細(xì)胞培養(yǎng)液(含5%的FBS，100U/ml青霉素和100ug/ml鏈霉素，bFGF的CDMB153 培養(yǎng)基)中，在37°C、5% (X)2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，待細(xì)胞鋪滿培養(yǎng)瓶后進(jìn)行傳代培養(yǎng)獲取純化的黑素細(xì)胞，如圖1所示。2、黑素細(xì)胞的Masson-Fontana染色鑒定將第3代細(xì)胞懸浮液濃度調(diào)至5 X IO3/ ml，接種于直徑為35mm的培養(yǎng)皿中，每皿接種Iml，24h后進(jìn)行染色。光學(xué)顯微鏡下觀察，細(xì)胞胞漿中的黑素顆粒呈黑色，細(xì)胞核呈紅色，證實我們所獲得的細(xì)胞為黑素細(xì)胞。3、MTT法測定不同溫度和不同劑量的紫外線照射對體外培養(yǎng)的正常人黑素細(xì)胞的增殖活性的影響選擇第3代細(xì)胞，以6 X 104/ml的密度，分別接種于13個35mm的培養(yǎng)皿中，每孔1.5ml。細(xì)胞接種24h后，其中1組在37°C正常培養(yǎng)(對照組)，其中5組分別在 39°C、4rC、42°C、43°C、45°C，5個不同溫度下干預(yù)，每天干預(yù)lh，連續(xù)干預(yù)3d ；另外7組分別在 20mJ/cm2、30mJ/cm2、40mJ/cm2、50mJ/cm2、70mJ/cm2、90mJ/cm2、120mJ/cm27 個不同輻照劑量下干預(yù)，連續(xù)干預(yù)3天所有干預(yù)組在末次干預(yù)20h后，向各培養(yǎng)皿中加入5g/L的MTT溶液，37°C孵育4h。棄去培養(yǎng)板內(nèi)液體加入二甲基亞砜(DMSO)，每皿2. 25ml，振蕩15min，在 492nm波長下檢測光密度值并計算增殖率細(xì)胞增殖率(％ )=(實驗組平均吸光度-空白對照平均吸光度)/ (對照組平均吸光度-空白對照平均吸光度)X 100%，選擇出適合的干預(yù)條件作為下一步實驗的條件，如附圖3，4所示。4、酪氨酸酶活性和黑素含量測定將培養(yǎng)的第4代細(xì)胞調(diào)至濃度為2X 105/ml，以每皿4mL分別接種于4個IOOmm培養(yǎng)皿中，24h后分別對采用37°C、5% CO2正常孵育，42°C、 5% CO2條件下每天Ih連續(xù)干預(yù)3d，40mJ/cm2UVB每天1次連續(xù)干預(yù)3d以及每天42°C、5% CO2條件下干預(yù)完成后馬上40mJ/cm2UVB干預(yù)連續(xù)干預(yù)3天，所有組在末次干預(yù)24h后，分別參考Maeda和Virador等的方法測定細(xì)胞酪氨酸酶的活性和黑素含量，選擇492nm波長處比色，以空白孔調(diào)零，測各孔吸光度值并計算細(xì)胞酪氨酸酶活性和黑素含量增長率。細(xì)胞酪氨酸酶活性增長率=[(實驗組平均吸光度-空白對照平均吸光度)+ (對照組平均吸光度-空白對照平均吸光度)-1] X 100%。黑素合成增長率=[(實驗組吸光度+試驗組的細(xì)胞數(shù))+ (對照組吸光度+對照組的細(xì)胞數(shù))-1] X 100%，獲取不同的干預(yù)對黑素細(xì)胞活性的影響，如圖5所示。其次，詳盡介紹一下本發(fā)明的構(gòu)造和工作流程如附圖6、8、9所示，本發(fā)明包括紅外線、紫外線雙光源，可活動支撐桿及控制臺。 光源發(fā)光管置于燈罩內(nèi)，燈罩通過一個活動裝置固定在可活動支撐桿上，電源和控制線路沿支撐桿走行，支撐桿的下端固定于控制臺上，控制臺上分別設(shè)有紅外光源開關(guān)、紫外光源開關(guān)、紅外線溫控旋鈕、紅外光輻照時間設(shè)定裝置、紫外光源輻照時間設(shè)定裝置。本發(fā)明的工作流程①患者根據(jù)需要治療的部位調(diào)節(jié)光源位置；②打開紅外線控制開關(guān)，根據(jù)本發(fā)明給出的劑量附表調(diào)節(jié)需要治療的時間和溫度；③等設(shè)備工作5分鐘后將需要進(jìn)行輻照治療的皮損置于劑量附表規(guī)定的位置，首先對皮損進(jìn)行紅外線治療；④紅外線治療結(jié)束后關(guān)掉紅外光源開關(guān)，打開紫外光源開關(guān)，同樣通過所給的劑量附表調(diào)節(jié)紫外線輻照所用的時間，進(jìn)行紫外光治療；⑤治療結(jié)束后關(guān)掉電源，整個治療流程結(jié)束。由于該發(fā)明采用了先紅外光照射后紫外光照射的序貫療法，不但能有效地提高白斑皮損的膚色效果，而且也降低了紫外光對皮膚細(xì)胞的光毒性作用，減少了光療的副作用， 這也是本發(fā)明比目前臨床上已應(yīng)用的其他同類治療設(shè)備的優(yōu)勢所在。
權(quán)利要求
1.一種治療儀，其特征在于，該治療儀由紅外線紫外線雙光源、燈罩、可活動的支撐桿和控制臺組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的治療儀，其特征在于，所述控制臺包括雙開關(guān)控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)及時間控制系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的治療儀，其特征在于，紅外線紫外線雙光源發(fā)光管共同置于一個燈罩中，燈罩固定于可活動的支撐桿上，支撐桿固定于控制臺上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燈罩，其特征在于，雙光源發(fā)光管裝于其中，其通過一個活動的裝置固定于支撐桿上，燈罩可以分別繞發(fā)光管的縱軸和橫軸作360°和180°的旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的治療儀，其特征在于，紅外線紫外線雙光源分別和不同的控制開關(guān)連接，雙開關(guān)分別控制兩個光源的發(fā)光。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可活動的支撐桿，其特征在于，活動支撐桿可做上、下方向上的活動，并能在光源到達(dá)了指定位置后能起到固定光源的作用。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度控制系統(tǒng)是通過調(diào)控電壓來控制紅外光源的溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的時間控制系統(tǒng)，其特征在于，所述時間控制系統(tǒng)具備控制輻照劑量的計時器。
9.權(quán)利要求1-8所述的治療儀在治療皮膚病中的用途。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的用途，其特征在于，所述皮膚病是白癜風(fēng)。
11.紅外線和紫外線在制備治療皮膚病的儀器中的用途。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的用途，其特征在于，所述皮膚病是白癜風(fēng)。
全文摘要
本發(fā)明是一種用紅外線和紫外線共同作用治療皮膚病的醫(yī)療設(shè)備，由紅外線、紫外線雙光源、燈罩、可活動支撐桿、電源和控制臺(包括雙開關(guān)控制系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)及時間控制系統(tǒng))組成。該設(shè)備可以照射全身各個部位的皮膚，能有效治療白癜風(fēng)等多種皮膚疾病，具有操作簡便、安全、可靠、療效顯著，易于被患者接受等優(yōu)點。
文檔編號A61N5/08GK102179011SQ20111005184
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月4日
發(fā)明者趙廣 申請人:趙廣