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离子电化学治疗

阅读:571发布:2020-05-12

专利汇可以提供离子电化学治疗专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供一种 铜 离子电 化学 治疗 仪及治疗血管疾患、痔疮、癌症的方法。该铜离子电 化学治疗 仪包括:血铜 控制器 ;恒流源,连接血铜控制器,其根据血铜控制器的控制输出恒定 电流 ;铜 电极 ,连接恒流源,插入到患者的病灶处,以及由恒流源输出的恒定电流使其产生铜离子到患者的病灶处;血铜控制器实时采集恒流源输出的恒定电流和铜电极两极之间的 电压 ,并利用所采集的恒定电流、电压得到病灶处的当前血铜浓度,并比较当前血铜浓度是否等于目标血铜浓度,如果当前血铜浓度等于目标血铜浓度,血铜控制器控制恒流源停止输出恒定电流。利用本发明,就能够实时掌握患者的病灶处的血铜浓度、治疗时间并加以控制,从而能够达到更理想的治疗效果。,下面是离子电化学治疗专利的具体信息内容。

1.一种离子电化学治疗仪,包括:
血铜控制器
恒流源,连接所述血铜控制器,其根据所述血铜控制器的控制输出恒定 电流
电极,连接所述恒流源,插入到患者的病灶处,以及由所述恒流源输 出的恒定电流使其产生铜离子到所述患者的病灶处;
所述血铜控制器实时采集所述恒定电流和所述铜电极两极之间的电压, 利用所采集的恒定电流、电压得到所述病灶处的当前血铜浓度,并比较所述 当前血铜浓度是否等于目标血铜浓度,如果所述当前血铜浓度等于所述目标 血铜浓度,所述血铜控制器控制所述恒流源停止输出所述恒定电流,
其中,所述血铜控制器根据以下公式得到所述病灶处的所述当前血铜浓 度Cx:
c x = c x 0 + J D 2 F [ x D erfc ( x 2 Dt ) - 2 t πD exp ( - x 2 4 Dt ) ]
D = B U I T = a U I
其中,x是病灶处在所述铜电极的两极平面上某一点到阳极的距离,cx 0是 该点到阳极的距离为x处的初始血铜浓度,JD是电极的电流密度,F是法拉 第常数,D是扩散系数,是余误差函数,B是常数,T是反应温 度;a为与温度有关的待定常数,U、I为所述所采集的电压、恒定电流;t 为治疗时间。
2.如权利要求1所述的铜离子电化学治疗仪,其中,所述血铜控制器 是在预设的时间比较所述当前血铜浓度是否等于所述目标血铜浓度。
3.如权利要求1所述的铜离子电化学治疗仪,其中,在所述血铜控制 器比较所述当前血铜浓度是否等于所述目标血铜浓度之前,所述血铜控制器 比较所述当前血铜浓度是否等于或小于预设的判断用血铜浓度值;如果所述 当前血铜浓度等于所述预设的判断用血铜浓度值,所述血铜控制器控制所述 恒流源输出新的恒定电流,其中,所述预设的判断用血铜浓度值小于所述目 标血铜浓度。
4.如权利要求1所述的铜离子电化学治疗仪,其中,所述血铜控制器 包括电流、电压采样电路、A/D转换电路、数字控制电路、D/A转换电路;
所述电流、电压采样电路用于实时采集所述恒定电流和所述铜电极两极 之间的电压;
所述A/D转换电路用于将所述所采集到的恒定电流、电压转换为数字形 式输出到所述数字控制电路;
所述数字控制电路用于进行所述病灶处的所述当前血铜浓度的计算、判 定,以及对所述恒流源的控制;
所述D/A转换电路用于将所述数字控制电路输出的控制信号转换为模 拟信号输出到所述恒流源并控制恒流源的输出。
5.如权利要求4所述的铜离子电化学治疗仪,其中,所述数字控制电 路为CPU。
6.如权利要求1所述的铜离子电化学治疗仪,其中,所述血铜控制器 包括电流、电压采样电路、模拟控制电路;
所述电流、电压采样电路用于实时采集所述恒定电流和所述铜电极两极 之间的电压;
所述模拟控制电路用于进行所述病灶处的所述当前血铜浓度的计算、判 定,以及对所述恒流源的控制。
7.如权利要求1所述的铜离子电化学治疗仪,其中,还包括输入装置, 连接于所述的血铜控制器,用于在所述当前血铜浓度等于所述预设的判断用 血铜浓度值,并且所述血铜控制器给出是否修改当前恒定电流的提示时,输 入修改或不修改所述当前恒定电流的控制信号到所述血铜控制器;所述血铜 控制器根据所述输入装置输入的控制信号,决定是否控制所述恒流源输出新 的恒定电流。
8.如权利要求7所述的铜离子电化学治疗仪,其中,在所述输入装置 输入修改所述当前恒定电流的控制信号到所述血铜控制器时,所述输入装置 还用以输入新的恒定电流到所述血铜控制器,以使所述血铜控制器控制所述 恒流源输出所述新的恒定电流。
9.如权利要求8所述的铜离子电化学治疗仪,其中,还包括显示装置, 连接于所述血铜控制器,用于实时显示所述当前血铜浓度、所述当前恒定电 流、所述血铜控制器给出的是否修改当前恒定电流的提示的方框的任意组 合。
10.如权利要求9所述的铜离子电化学治疗仪,其中,所述铜电极具有 至少一个阳极和至少一个阴极,其阳极和阴极均为铜针;所述输入装置为键 盘、鼠标的任意组合;所述显示装置为CRT显示器或液晶显示器。
11.如权利要求10所述的铜离子电化学治疗仪,其中,所述预设的判 断用血铜浓度值为至少一个。

说明书全文

技术领域

发明涉及一种医疗器械及治疗方法,特别涉及血管疾患、痔疮、癌症 的离子电化学治疗及治疗方法。

背景技术

治疗血管疾患(包括外周性脉管畸型、血管瘤、下肢静脉曲张)、痔疮、 癌症的铜离子电化学治疗仪的机理是:在电场的作用下,利用铜离子与血液 中的有效成分发生电化学反应产生血铜,使病变部位产生电解质的改变及酸 化,以致使血流变慢,并逐渐凝固导致血栓形成,血管壁上皮细胞肿,产 生无菌性炎症坏死,使痔血管萎缩、闭塞,数目减少,血管体积减小,压 减轻及纤维化达到止血的目的。临床实践证明,治疗效果与病灶处的血铜 含量有直接关系,而血铜含量的多少又和铜离子电化学治疗仪的离子针输出 的铜离子量有正相关关系。
现有的铜离子电化学治疗仪一般由主机及针形电极构成,主机包括壳体 及安装于壳体内的电源、计算机控制系统、模拟电路等,壳体的前面板上带 有显示屏,电源开关键及控制键,壳体的后面板上带有电源插座及输出信号 插座,针形电极通过导线与后面板的输出信号插座连接。治疗时,将针形电 极插入病人的病灶处,从而在电场的作用下,输出铜离子。
上述铜离子电化学治疗仪都采用电压控制方式,即刺入病灶中的离子针 在电压产生的电场的作用下,电离出铜离子,从而通过前述治疗机理产生治 疗作用。采用电压控制模式的治疗仪与治疗方法存在以下弊端:在这种控制 模式下,决定铜离子量的铜离子的电解速率V取决于电场的电势U和离子 针两极之间生理组织的阻抗R,即V=F(U,R)。由于生理组织的阻抗是瞬间 变化的,生理组织的电流又很难确定,因此很难精确地计算作用于病灶的有 效铜离子量,从而无法得知病灶处的血铜含量,更无法准确估计治疗所需的 时间。在这种由医生按照经验确定治疗时间的治疗模式下,为了保证治疗的 绝对有效性,往往选择将治疗仪的治疗时间设置地很长,不仅增加了医生的 负担和患者的痛苦,更为重要的是不能根据不同患者的病灶的情况进行精确 有效的治疗。因此,如何能实时确定病灶处的血铜含量和及时根据不同患者 的病灶的情况,甚至同一患者不同病灶或同一病灶可能产生的各种情况进行 有效的控制,而达到更为理想的治疗效果是需要解决的迫切问题。

发明内容

为了解决现有的治疗血管疾患、痔疮、癌症的铜离子电化学治疗仪及方 法不能实时确定病灶处的血铜含量和不能及时根据不同患者的病灶的情况 进行有效的控制的弊端,本发明提出了一种铜离子电化学治疗仪及治疗血管 疾患、痔疮、癌症的方法,通过输出恒定电流到病灶处,以及根据一特定公 式能够实时计算出病灶处的血铜浓度,从而能够根据不同患者的病灶的情况 进行有效的治疗。
为了达到上述目的,本发明的铜离子电化学治疗仪包括:
血铜控制器
恒流源,连接所述的血铜控制器,其按照所述的血铜控制器的控制输出 恒定电流;
铜电极,连接所述的恒流源,插入到患者的病灶处,以及由所述的恒流 源输出的恒定电流使其产生铜离子到所述患者的病灶处;
所述血铜控制器实时采集所述的恒定电流和所述的铜电极两极之间的 电压,利用所采集的恒定电流、电压得到所述病灶处的当前血铜浓度,并比 较所述当前血铜浓度是否等于目标血铜浓度,如果所述当前血铜浓度等于所 述目标血铜浓度,所述血铜控制器控制所述恒流源停止输出所述恒定电流。
其中,所述的血铜控制器在预设的时间比较所述当前血铜浓度是否等于 目标血铜浓度。参见具体实施方式中对图4的说明,即血铜控制器在各个预 设的时间点,始终将当前血铜浓度与目标血铜浓度比较,直到二者相等为止。
其中,所述血铜控制器在比较所述当前血铜浓度是否等于目标血铜浓度 之前,比较所述当前血铜浓度是否等于或小于预设的判断用血铜浓度值;如 果所述当前血铜浓度等于该预设的判断用血铜浓度值,所述微处理器控制所 述恒流源输出新的恒定电流,其中,所述预设的判断用血铜浓度值小于所述 目标血铜浓度。参见具体实施方式中对图5的说明,即血铜控制器将当前血 铜浓度与各个预设的判断用血铜浓度值比较,如果相等,则自动输出预先设 定的新的恒定电流,如果不等,则继续输出当前恒定电流。
上述血铜控制器根据以下公式得到所述病灶处的当前血铜浓度Cx:
c x = c x 0 + J D 2 F [ x D erfc ( x 2 Dt ) - 2 t πD exp ( - x 2 4 Dt ) ]
D=BRT
D = B U I T = a U I
其中,x是病灶处在两极平面上的某一点到阳极的距离,cx 0是该点到阳 极的距离为x处的初始血铜浓度,JD是电极的电流密度,F是法拉第常数,D 是扩散系数,是余误差函数;其中B是常数,R是电阻率,T是反 应温度;a为与温度有关的待定常数,U、I为所采集的电压、恒定电流;t 为治疗时间。其中,所述的初始血铜浓度cx 0由治疗者根据临床病例总结的经验 参数。
其中,所述血铜控制器可以这样实现:所述血铜控制器包括依次连接的 电流、电压采样电路、A/D转换电路、数字控制电路、D/A转换电路;所述 电流、电压采样电路用于实时采集所述恒定电流和所述铜电极两极之间的电 压;所述A/D转换电路用于将所述采集到的恒定电流、电压转换为数字形式 输出到所述数字控制电路;所述数字控制电路用于进行所述病灶处的所述当 前血铜浓度的计算、判定,以及控制所述恒流源输出所述恒定电流;所述 D/A转换电路用于将所述数字控制电路产生的控制信号转换为模拟信号输出 到所述恒流源。可选的,所述数字控制电路为CPU。
其中,所述血铜控制器还可以这样实现:所述血铜控制器包括依次连接 的电流、电压采样电路、模拟控制电路;所述电流、电压采样电路用于实时 采集所述恒定电流和所述铜电极两极之间的电压;所述模拟控制电路用于进 行所述病灶处的所述当前血铜浓度的计算、判定,以及控制所述恒流源输出 所述的恒定电流。
本发明的铜离子电化学治疗仪还可以包括输入装置,连接于所述的血铜 控制器,用于在所述当前血铜浓度等于所述预设的判断用血铜浓度值,并且 所述微处理器给出是否修改当前恒定电流的提示时,输入修改或不修改当前 恒定电流的控制信号到所述血铜控制器;所述血铜控制器根据所述输入装置 输入的控制信号,决定是否控制所述恒流源输出新的恒定电流。在所述输入 装置输入修改当前恒定电流的控制信号到所述血铜控制器时,所述输入装置 还输入新的恒定电流控制信号到所述血铜控制器,所述血铜控制器控制所述 恒流源输出所述输入装置输入的新的恒定电流。参见具体实施方式中对图6 的说明。
本发明的铜离子电化学治疗仪,还包括显示装置,连接于所述的血铜控 制器,用于实时显示所述当前血铜浓度、所述当前恒定电流、所述血铜控制 器给出的是否修改当前恒定电流的提示的方框的任意组合。所述铜电极具有 分别作为至少一个阳极和至少一个阴极的铜针;所述输入装置为键盘鼠标 的任意组合;所述显示装置为CRT显示器或液晶显示器。所述预设的判断 用血铜浓度值为一个或多个。
本发明还提供了一种治疗血管疾患、痔疮、癌症的方法,包括以下步骤:
步骤S1,将铜电极与电流、电压采样电路连接患者的病灶处;
步骤S2,血铜控制器控制恒流源输出电流到所述铜电极;
步骤S3,所述电流、电压采样电路实时采集所述病灶处的电流、电压;
步骤S4,所述血铜控制器计算所述病灶处的当前血铜浓度;
步骤S5,所述血铜控制器在预设的时间点将所述当前血铜浓度与目标血 铜浓度比较,如果不等则返回到步骤S3,如果相等,则控制所述恒流源停止 输出电流;
本发明还提供一种治疗血管疾患、痔疮、癌症的方法,其中,包括以下 步骤:
步骤S1,将铜电极与电流、电压采样电路连接患者的病灶处;
步骤S2,血铜控制器控制恒流源输出电流到所述铜电极;
步骤S3,所述电流、电压采样电路实时采集所述病灶处的电流、电压;
步骤S4,所述血铜控制器计算所述病灶处的当前血铜浓度;
步骤S5,所述血铜控制器在预设的时间点将所述当前血铜浓度与目标血 铜浓度比较,如果不等则进入步骤S6,如果相等,则控制所述恒流源停止输 出电流;
步骤S6,所述血铜控制器判断是否修改电流,如果输入装置给出不修改 所述恒定电流的信号,则返回到步骤S2;如果输入装置给出新的电流,则修 改所述恒定电流,并返回到步骤S3。
本发明还提供一种治疗血管疾患、痔疮、癌症的方法,包括以下步骤:
步骤S1,将铜电极与电流、电压采样电路连接患者的病灶处;
步骤S2,血铜控制器控制恒流源输出恒定电流到铜电极;
步骤S3,所述电流、电压采样电路实时采集所述病灶处的电流、电压;
步骤S4,所述血铜控制器计算所述病灶处的当前血铜浓度;
步骤S5,所述血铜控制器将所述当前血铜浓度与预设采样点比较,所述 预设采样点的血铜浓度小于等于目标血铜浓度,在所述当前血铜浓度不等于 所述预设采样点时,返回到步骤S2;在所述当前血铜浓度等于所述预设采样 点时,则进入步骤S6;
步骤S6,所述血铜控制器判断所述预设采样点是否是最后一个采样点, 如果是,则认为达到了治疗效果,血铜控制器控制所述恒流源停止输出电流, 关闭治疗仪;如果不是,则进入步骤S7;
步骤S7,所述血铜控制器控制所述恒流源输出新电流,之后返回到步骤 S3。
本发明还提供一种治疗血管疾患、痔疮、癌症的方法,包括以下步骤:
步骤S1,将铜电极与电流、电压采样电路连接患者的病灶处;
步骤S2,血铜控制器控制恒流源输出恒定电流到铜电极;
步骤S3,所述电流、电压采样电路实时采集所述病灶处的电流、电压;
步骤S4,所述血铜控制器计算所述病灶处的当前血铜浓度;
步骤S5,所述血铜控制器将所述当前血铜浓度与预设采样点比较,所述 预设采样点的血铜浓度小于等于目标血铜浓度,在所述当前血铜浓度不等于 所述预设采样点时,返回到步骤S2;在所述当前血铜浓度等于所述预设采样 点时,则进入步骤S6;
步骤S6,所述血铜控制器判断所述预设采样点是否是最后一个采样点, 如果是,则认为达到了治疗效果,血铜控制器控制所述恒流源停止输出电流, 关闭治疗仪;如果不是,则进入步骤S8;
步骤S8,所述血铜控制器判断是否修改电流,如果输入装置给出不修改 所述恒定电流的信号,则返回到步骤S2;如果输入装置给出新的电流,则修 改所述恒定电流,并进入步骤S7;
步骤S7,所述血铜控制器控制所述恒流源输出新电流,之后返回到步骤 S3。:
其中,所述血铜控制器根据以下公式得到所述病灶处的所述当前血铜浓 度Cx:
c x = c x 0 + J D 2 F [ x D erfc ( x 2 Dt ) - 2 t πD exp ( - x 2 4 Dt ) ]
D=BRT
D = B U I T = a U I
其中,x是病灶处在所述铜电极的两极平面上某一点到阳极的距离,cx 0是 该点距离电极x处的初始血铜浓度,JD是电极的电流密度,F是法拉第常数, D是扩散系数,是余误差函数,B是常数,R是电阻率,T是反 应温度;a为与温度有关的待定常数,U、I为所述所采集的电压、恒定电流, t为治疗时间。
本发明所提出的铜离子电化学治疗仪及治疗血管疾患、痔疮、癌症的方 法采用一种新的治疗模式,即电流控制模式,通过输出恒定电流到患者的病 灶处,可以推导出病灶处千变万化的阻抗,进而通过特定公式计算出病灶处 的血铜浓度,再根据计算出的血铜浓度,决定是否增加或减少该恒定电流。 这样,利用本发明,就能够实时掌握患者的病灶处的血铜浓度、治疗时间, 并加以控制,从而能够达到更理想的治疗效果。
附图说明
图1为本发明的作用于患者病灶处的铜离子电化学治疗仪的方框图
图2为图1所示的铜离子电化学治疗仪的一种优选实施例的方框图;
图3为图2中的铜离子电化学治疗仪的微处理器的计算与比较过程的示 意图;
图4为本发明的铜离子电化学治疗仪的第一种可选的工作流程图,也是 本发明提供的治疗血管疾患、痔疮、癌症的方法的一种优选实施例的流程图;
图5为本发明的铜离子电化学治疗仪的第二种可选的工作流程图,也是 本发明提供的治疗血管疾患、痔疮、癌症的方法的另一种优选实施例的流程 图;
图6为本发明的铜离子电化学治疗仪的第三种可选的工作流程图,也是 本发明提供的治疗血管疾患、痔疮、癌症的方法的又一种优选实施例的流程 图。

具体实施方式

本发明的铜离子电化学治疗仪采用电流控制方式的治疗模式,并能够实 时计算出作用于病灶中的血铜含量,从而使医生可以获得有关病灶处的血铜 含量的信息,进而准确地控制治疗时间。
本发明实时计算出作用于病灶中的血铜含量的原理是:
首先,确定病灶处的血铜浓度基本为铜电极释放的铜离子浓度。
上述理论依据是:由电化学理论可知,在电解液中离子的行为可概括为 阳极过程、阴极过程和液相传质过程三部分。阳极过程的反应属于化过程, 主要是金属氧化成为离子溶解入溶液的过程;阴极过程的反应属于还原过 程,主要是金属离子在电流的作用下在阴极还原并沉淀为金属的过程;液相 传质过程主要表现为电迁移、对流和扩散三种过程,受电液成分、浓度、温 度等诸多因素的影响,比较复杂。铜离子电化学的治疗方法是将由纯铜制成 的电极刺入病灶,而病灶又多为血管或动静脉瘘等血液丰富的组织,其过程 可视为以铜电极为阳极和阴极、以血液为电解液的电化学过程。在这样的铜 离子电化学过程中,在电场作用下,铜离子主要来源于阳极的氧化溶解,进 入血液后成为血铜的成分;由于人体血液中含离子量很大,其中仅血红蛋 白的含铁量就达到70%以上,且铁元素的电负性较强,因此电沉积的成分以 铁为主,并且这一结论已得到试验和临床的证实,因此,可以认为,电离到 血液中的铜离子基本上会全部转化为血铜成分,那么液相传质过程也就可以 忽略(下文中将假设铜离子全部转化为血铜成分,即铜离子浓度等于血铜浓 度)。由此可见,铜离子电化学治疗过程可以不考虑阴极过程和液相传质过 程,血铜浓度仅与阳极过程相关。
处于电液中的铜阳电极在大于其溶解电势的电场作用下,金属晶格被瓦 解破坏,释放出吸附态的铜金属原子,该原子失去电子后成为铜离子,经过 水化后变为水化铜离子,或者是与络合剂络合反应形成铜络合离子。该反应 过程可表示为:
式1   Cu→Cu2++2e-
阳极过程中,随着铜离子的溶解,在电极表面形成紧密与基体金属牢固 结合固态的成独立相的三维膜,阻止或降低铜离子的溶解速度,也就是阳极 钝化。这种阳极钝化现象在铜阳电极的电势达到或高于去钝化电势时会得以 缓解或消失。
可见,即使出现阳极钝化现象,钝化现象也会因去钝化电势而消除,因 此仍然可以确定病灶处的血铜浓度基本为铜电极释放的铜离子浓度。
为了消除阳极钝化现象,本发明的自适应铜离子电化学治疗仪采用电流 控制模式,即输出恒定电流I,从而当在阳极过程中出现钝化现象时,由于 钝化形成的三维膜是固体的氧化物、氢氧化物或盐膜,因此导电率较低,从 而治疗电极之间的阻抗也随之增加,这样在恒定电流的作用下电势自动升 高,达到去钝化电势后可消除铜电极的钝化现象。
同时,发明人发现在电流恒定的条件下,如果电势超过溶解电势和去钝 化电势后,铜阳电极周围的铜离子浓度呈梯度分布,病灶处某一点的血铜浓 度c与该点在铜电极的两极平面上到阳极的距离x、治疗时间t、铜离子的扩 散系数D的函数关系Cx=f(x,t,D)表示为:
式2 c x = c x 0 + J D 2 F [ x D erfc ( x 2 Dt ) - 2 t πD exp ( - x 2 4 Dt ) ]
其中,cx 0是距离电极x处的初始血铜浓度,JD是电极的电流密度,F是 法拉第常数,D是扩散系数,是余误差函数。
在稳态扩散的条件下,扩散系数D可表示为:
式3   D=BRT
其中B是常数,R是电阻率,T是反应温度。
根据电阻率的计算公式,并假设反应温度恒定不变,可推导出:
式4 D = B U I T = a U I
其中,a为与温度有关的待定常数,U为铜电极的阴极与阳极之间的电 压,I为输出的恒定电流。
这样,将式4代入式2,就能够获得病灶处在两极平面上的某一点的血 铜浓度cx与该点到阳极的距离x、治疗时间t、输出的恒定电流即病灶处的 电流I以及铜电极两极之间的电压之间的函数关系Cx=g(x,t,I,U)。这样只要 输出恒定电流I,并实时检测病灶处的电流、电压,就可以准确计算出此时 病灶中一定位置处的血铜含量,从而使医生可以根据血铜含量准确设置治疗 仪的治疗时间,减少时间把握上的不确定性,从而减轻患者的治疗时间,并 达到准确控制疗效的目的。
下面结合附图,进一步描述采用上述治疗原理的本发明的铜离子电化学 治疗仪。
如图1所示,为本发明的铜离子电化学治疗仪的组成框图,本发明的铜 离子电化学治疗仪包括:血铜控制器;恒流源,连接所述血铜控制器,用于 按照所述血铜控制器的控制输出恒定电流;铜电极,连接所述恒流源,用于 插入到患者的病灶处,以及由所述恒流源输出的恒定电流使其产生铜离子到 所述患者的病灶处;所述血铜控制器实时采集所述恒定电流和所述铜电极两 极之间的电压,利用所采集的恒定电流、电压得到所述病灶处的当前血铜浓 度,并比较所述当前血铜浓度是否等于目标血铜浓度,如果所述当前血铜浓 度等于所述目标血铜浓度,所述血铜控制器控制所述恒流源停止输出所述恒 定电流。
上述血铜控制器可以通过如下的结构实现:血铜控制器包括依次连接的 电流、电压采样电路、模拟控制电路;其中,所述电流、电压采样电路用于 实时采集所述恒定电流和所述铜电极两极之间的电压;所述模拟控制电路用 于进行所述病灶处的所述当前血铜浓度的计算、判定,以及控制所述恒流源 输出所述恒定电流。
上述血铜控制器还可以通过如下的结构实现:血铜控制器包括依次连接 的电流、电压采样电路、A/D转换电路、数字控制电路、D/A转换电路;其 中,所述电流、电压采样电路用于实时采集所述恒定电流和所述铜电极两极 之间的电压;所述A/D转换电路用于将所述采集到的恒定电流、电压转换为 数字形式输出到所述数字控制电路;所述数字控制电路用于进行所述病灶处 的所述当前血铜浓度的计算、判定,以及控制所述恒流源输出所述恒定电流; 所述D/A转换电路用于将数字控制电路产生的控制信号转换为模拟信号输 出到所述恒流源。并且,所述数字控制电路为CPU。采用这种结构的血铜控 制器的铜离子电化学治疗仪请参见为图2以及对图2的详细说明。
如图2所示,为本发明的铜离子电化学治疗仪的一种优选实施例的组成 框图。该实施例的铜离子电化学治疗仪包括:微处理器,与微处理器连接的 A/D转换器、D/A转换器、键盘、显示器,连接于A/D转换器的电流、电压 采样电路,以及连接于A/D转换器的铜电极、恒流源。
治疗开始,微处理器控制铜离子电化学治疗仪输出预先设置的初始电流 I0,该电流值I0为根据临床试验适用于大多数患者的初始值。
铜电极,用于插入到患者的病灶处而输出铜离子。铜电极的一个实例为 具有分别作为阳极和阴极的两根铜针的铜电极,当电流I0流经这两根铜针 时,在患者的病灶处即会发生以两根铜针为阳极和阴极、以血液为电解液的 电化学过程。其中,通过铜电极的阳极的氧化溶解出铜离子,铜离子进入血 液后成为血铜的成分,参见式1。
电流、电压采样电路,用于实时采集病灶处的电流、电压,即铜电极的 两根铜针之间的电压与恒流源输出的电流。
A/D转换电路,用于将采集到的模拟电压、电流信号转换为数字电压、 电流信号。
微处理器,用于接收到A/D转换电路输入的电压、电流信号后,执行相 应的计算与比较过程示意图。
请一并参见图3,为微处理器的计算与比较过程的示意图。其顺序依次 为:
根据常数a、采集到的电压、电流,利用式4计算出铜离子的扩散常数 D;
将得到的扩散常数D代入式2计算出病灶处的血铜浓度Cx;
将所得的血铜浓度Cx与希望的血铜浓度也是预设的血铜浓度C进行比 较,如Cx=C;如果比较结果为否,则说明目前的血铜浓度未达到希望的血 铜浓度C,如果比较结果为是,则说明目前的血铜浓度已达到希望的血铜浓 度C。
请继续参见图2,由上可知,本发明的铜离子电化学治疗仪为自适应控 制的恒流输出设计,即:可以使电流的输出恒定在一定的设置值,从而可以 很好的控制在铜电极阳极输出的电流密度,还能确定铜电极之间的生理组织 上的电流,进而得知该生理组织的阻抗、铜离子的扩散系数以及血铜浓度。
本发明的铜离子电化学治疗仪的自适应控制由血铜控制器完成,它通过 采集到电流、电压数据,计算得到此时病灶的血铜含量,与设定的判定规则 比较,得到对治疗仪此时的治疗效果的估计,确定下一步的输出电流值;而 键盘、显示器分别提供对铜离子电化学自适应治疗仪的手动控制和对治疗数 据的实时监视功能,对键盘、显示器的功能的描述请参见图6及对图6的详 细描述。
其中,本发明的血铜控制器在实时计算出患者病灶处的血铜浓度后,对 血铜浓度是否达到希望血铜浓度即目标血铜浓度的比较请参见图4、图5、 图6及对它们的详细说明。
如图4所示,为本发明的铜离子电化学治疗仪的第一种可选的工作流程 图,也是本发明提供的治疗血管疾患、痔疮、癌症的方法的一种优选实施例 的流程图,包括以下步骤:
步骤S1,将铜电极与电流、电压采样电路连接于患者的病灶处,并启动 治疗仪;
步骤S2,血铜控制器控制恒流源输出电流I到铜电极,初次输出的电流 如I=I0,该电流值I0为根据临床试验适用于大多数患者的初始值;
步骤S3,电流、电压采样电路实时采集病灶处的电流、电压,即恒流源 输出的当前电流I与铜电极的两根铜针之间的电压U,如在I=I0时,U=U0;
步骤S4,血铜控制器计算此时病灶处的血铜浓度Cx;
步骤S5,血铜控制器在预设的时间点将计算所得的当前血铜浓度Cx与 目标血铜浓度C比较,如果不等则返回步骤S3,如果相等,则控制恒流源 停止输出电流。其中,该预设的时间可以为根据临床试验设定的一个或几个 时间点。
其中,在步骤S5中,如果当前血铜浓度Cx与目标血铜浓度C不等时, 本发明的治疗仪还提供输入装置,从而增加供医生调节电流的步骤,例如, 当需要减少治疗时间时,增加电流I0到I1,并输出电流I1。具体地讲,增 加步骤S6,在该步骤中,所述血铜控制器判断是否修改电流,如果输入装置 给出不修改所述恒定电流的信号,则返回到步骤S2;如果输入装置给出新的 电流,则修改所述恒定电流,并返回到步骤S3。
如图5所示,为本发明的铜离子电化学治疗仪的第二种可选的工作流程 图,也是本发明提供的治疗血管疾患、痔疮、癌症的方法的另一种优选实施 例的流程图,包括以下步骤:
步骤S1,将铜电极与电流、电压采样电路连接于患者的病灶处,并启动 治疗仪;
步骤S2,血铜控制器通过恒流源输出电流I到铜电极,初次输出的电流 如I=I0,该电流值I0为根据临床试验适用于大多数患者的初始值;
步骤S3,电流、电压采样电路实时采集病灶处的电流、电压,即恒流源 输出的当前电流I与铜电极的两根铜针之间的电压U,如在I=I0时,U=U0;
步骤S4,血铜控制器计算此时病灶处的血铜浓度Cx;
步骤S5,血铜控制器将计算所得的当前血铜浓度Cx与采样点比较,该 采样点为小于等于希望的血铜浓度C的血铜浓度采样点C*X%,X%可以根 据实际需要设置,如为C*70%、C*90%、C*100%。在当前血铜浓度Cx不 等于C*X%时,则返回到步骤S2,继续输出恒定电流I0;如当前血铜浓度 Cx等于C*X%,则进入步骤S6;
步骤S6,血铜控制器判断该采样点是否是最后一个采样点即目标血铜浓 度C*100%,如果不是,则进入步骤S7;如果是,则认为达到了治疗效果, 血铜控制器控制恒流源停止输出电流,关闭治疗仪;
步骤S7,血铜控制器控制恒流源输出新电流I,例如新电流I=I1,之后 返回到步骤S3。
如图6所示,为本发明的铜离子电化学治疗仪的第三种可选的的工作流 程图,也是本发明提供的治疗血管疾患、痔疮、癌症的方法的又一种优选实 施例的流程图,该工作流程图或者说是治疗方法与图5所示的区别是,图5 是直接由治疗仪按照预定的程序,在血铜浓度到达各个采用点后自动调整输 出电流,图6则增加了判断是否修改电流的步骤S8,即提供给医生决定根据 实际情况,决定是否修改电流的机会,具体地讲:如果输入装置给出不修改 所述恒定电流的信号,则返回到步骤S2;如果输入装置给出新的电流,则修 改所述恒定电流,并进入步骤S7,输入装置可以为键盘、显示器、鼠标灯, 医生可以通过键盘输入,鼠标点击,或通过显示器提供的待选的电流选择, 从而输入新的电流。
本发明的图2中所示的整个铜离子电化学治疗仪中,微处理器处于核心 的控制地位,它负责完成对设定的治疗数据的输出,同时监测从病灶的反馈 的数据,判断当前治疗效果,决定下一步的电流输出值,并在达到治疗效果 时结束治疗。当然,恒流源电流输出的稳定性、电流电压采样电路采样的准 确性也同样影响着治疗仪工作的有效程度。
发明人通过多年来积累的大量临床数据进行分析,发现当病灶中的血铜 浓度达到病灶初始血铜浓度一定倍数时,凝血效果最好,据此即可确定治疗 效果的判定依据。
设已知病灶初始的血铜浓度为cx 0,则当病灶组织的血铜浓度cx达到A·cx 0 时,认为治疗效果达到良好。这里,A就是根据大量临床数据得到倍数的设 定值,但并非固定不变,根据病灶的不同状况和治疗过程的实际情况,此数 值允许在一定范围内变动,以便实现对治疗过程的灵活控制。
工业实用性
本发明的铜离子电化学治疗仪及治疗血管疾患、痔疮、癌症的方法,利 用血铜控制器、恒流源对患者的病灶处的血铜浓度进行自适应控制,因此能 够实时掌握患者的病灶处的血铜浓度、治疗时间并加以控制,从而能够达到 更理想的治疗效果,可以广泛地应用于对血管疾患、痔疮、癌症等治疗的领 域。
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