一种捕获、处理并回输循环肿瘤细胞以激发免疫的装置及其应用的制作方法

本发明属于肿瘤的免疫疗法领域，具体涉及一种捕获、处理并回输循环肿瘤细胞ctcs以激发免疫的装置及其应用。

背景技术：

每年，全世界有超过1400万人被诊断出患有癌症，其中约820万人最终将死于癌症，预计到2030年，死亡人数还将翻上一番。可见，癌症已成为现代人类的主要杀手之一。这一医学界久攻不下的难关，已逐渐发展成高悬在人们头顶的达摩克利斯之剑，时刻威胁着每个人的生命安全。

目前癌症主要的治疗手段为手术、放疗、化疗。手术作为一种机械手段，局部治疗彻底，但由于癌细胞会向四周及远处增殖或转移，手术五年后复发或转移率高达90％以上，无法根治癌症。放疗对于某些区域敏感性癌症疗效显著，但难以应对全身。化疗则是一种全身性治疗手段，对原发灶、转移灶均有治疗作用。但传统的化疗和放疗在杀伤肿瘤的同时，也会对正常细胞造成损伤，导致患者生存质量普遍下降，甚至因不能耐受而被迫中止治疗。

尽管癌症的手术方式不断改进，化疗药物不断推陈出新，却始终无法彻底解决清除残存癌细胞的问题，癌症的复发率和死亡率仍相当高。引起肿瘤的复发和转移的主要因素是肿瘤的免疫编辑和免疫逃逸，很多癌症后期患者体内仍不乏有大量的免疫细胞，但它们无法有效识别并清除变异后免疫原性较低的肿瘤细胞。因此，提高肿瘤的免疫原性是成功治疗肿瘤的关键。

现有免疫疗法包括car-t,t-crt,til,dc-ctl等，这些疗法大都专注于改造或扩增人体免疫细胞来达成免疫疗效。如car-t，即是通过基因工程技术给t细胞加入一个能识别肿瘤细胞并且同时激活免疫的嵌合抗体，体外培养，大量扩增，并把扩增好的嵌合t细胞回输到病人体内。但是这样的免疫疗法技术成本高，复发率大，适用范围小，没有从根本上解决肿瘤细胞免疫逃逸的问题。

技术实现要素：

解决的技术问题：本发明克服上述现有技术的不足，致力解决癌症病人总量大、患癌医疗消费高、癌症复发几率大、患者承受痛苦多“四大难题”，提供一种捕获、处理并回输ctcs以激发免疫的装置及其应用。该装置基于ctcs分选技术和肿瘤细胞免疫原性死亡的相关研究，实现了癌症免疫治疗设备的小型化、集成化，提供了一种从肿瘤细胞角度破解免疫逃逸的思路。同时，该装置的通用性和可重复使用性也使其成本相较现有免疫疗法有较大改观。

技术方案：一种捕获、处理并回输循环肿瘤细胞ctcs以激发免疫的装置，所述装置包括壳体、输血单元、ctcs捕获与处理单元和供能单元；

所述输血单元包括留置针、输血管、止血夹、气泡探测器、血泵和肝素泵；所述留置针、气泡探测器、血泵和肝素泵通过输血管依次连接；所述止血夹设于留置针和气泡探测器之间，固定在输血管上；所述留置针为密闭式，血液抽取处和血液回输处各设有1个；所述2个留置针各附有1个绑带，所述绑带为棉麻材质；

所述ctcs捕获与处理单元包括操作池、捕获模块和处理模块；所述操作池为u型结构的血液流通管道，两端分别设有血液入口和血液出口；所述血液入口和血液出口均与输血管连通；所述捕获模块设于操作池下方，包括磁珠槽、磁珠补充装置和回流管；所述磁珠槽中设有免疫分选系；所述磁珠槽通过第一滤网与操作池连通，并通过第二滤网与所述回流管连通；所述回流管与血液出口连通；所述磁珠槽上设有补充口；所述补充口设有逆止阀；所述磁珠补充装置包括磁珠池和输送装置；所述磁珠池内充有悬浮免疫磁珠的等渗溶液；所述输送装置为蠕动泵，将溶液与磁珠通过补充口输入到磁珠槽中；所述处理模块包括第一吸附磁极、第二吸附磁极和第一热振磁极、第二热振磁极；所述热振磁极和吸附磁极均为电磁铁；所述第一吸附磁极设于操作池u型凹槽内；所述第二吸附磁极设于磁珠槽的下方；所述第一热振磁极和第二热振磁极分别设于操作池u型槽的两侧面；

所述供能单元以导线与ctcs捕获与处理单元和输血单元相连。

优选的，所述装置的上方还设有监控单元，所述监控单元包括监测模块和控制模块，所述监测模块包括感温元件、血液传感器、外部交互系统、蜂鸣元件和数据分析系统；所述感温元件设于操作池内壁；所述血液传感器设于输血管内壁；所述外部交互系统与数据分析系统并联于监控单元内部；所述蜂鸣元件设于监控单元外侧面上方，并与外部交互系统以导线相连，所述控制模块包括启动开关和停止开关，所述监测模块和控制模块均以数据线与其它单元相连。

优选的，所述磁珠槽内的磁珠粒径为1-4.5μm，所述磁珠为her2免疫磁珠、egfr免疫磁珠、epcam免疫磁珠或muc1免疫磁珠。

优选的，所述第一吸附磁极、第二吸附磁极和第一热振磁极、第二热振磁极各设至少1个。

优选的，所述磁珠槽设有至少一个补充口。

优选的，所述第一滤网孔径不小于所述磁珠粒径；所述第二滤网孔径不大于所述磁珠粒径。

优选的，所述第一滤网孔径不大于6μm。

优选的，所述壳体为一种防水的包式容器。

优选的，所述供能单元含有储能元件，所述储能元件为蓄电池、太阳能电池或混合能源电池；所述储能元件连有能量指示灯。

上述一种捕获、处理并回输ctcs以激发免疫的装置在治疗或辅助治疗肿瘤方面的应用。

有益效果：

1.本装置基于肿瘤免疫疗法理论，立足于激发患者自身免疫功能，通过免疫磁珠捕获ctcs并加以磁热消融，使其免疫原性增强后回输到患者体内，达到激发免疫应答的目的。同时，该过程也在一定程度上防止肿瘤通过外周血扩散，从而减小癌细胞转移的风险，突破了现有技术中肿瘤的免疫编辑和免疫逃逸使疗效大幅下降的局限。

2.本装置高度集成，具有较强的移动性和便携性，具有比较广泛的适用性；方便不同患者长期佩戴使用，且不会影响正常生活。

3.本装置考虑到患者的用户体验，充分考虑患者友好型仪器的发展空间，增加实时的各项血液指标监测，并可有效反馈给平台及相关专业人士，也可方便患者在获悉自身治疗状态的情况下自行根据体征控制仪器的使用频次与强度。

4.本装置将原先在患者体内的肿瘤细胞输出至体外进行处理，使治疗过程更加便利，大大减轻了对患者身体的伤害。

5.本装置充分发挥了免疫学方法的高特异性优势，实现了抽取-捕获-处理-回输的不间断环路，对肿瘤细胞的大部分突变都能维持较稳定的疗效。

附图说明

图1为本发明捕获、处理并回输ctcs以激发免疫的装置的结构示意图。

图2为本发明ctcs捕获与处理单元的结构示意图。

图3为本发明监控单元的结构示意图。

图4为本发明捕获、处理并回输ctcs以激发免疫的装置立体结构示意图。

附图标记说明：

1、肝素泵，2、血液传感器，3、血泵，4、监控单元，5、ctcs捕获与处理单元，6、气泡探测器，7、止血夹，8、绑带，9、留置针，10、供能单元，11、操作池，12、第一热振磁极，13、血液入口，14、第一吸附磁极，15、血液出口，16、第二热振磁极，17、回流管，18、第二滤网，19、第一滤网，20、第二吸附磁极，21、磁珠槽，22、补充口，23、磁珠补充装置，24、外部交互系统，25、蜂鸣元件，26、数据分析系统，27、数据线，28、启动开关，29、停止开关，30、输血管，31、壳体。

具体实施方式

下面的实施例可使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1

结合说明书附图1-2所示，一种捕获、处理并回输循环肿瘤细胞以激发免疫的装置，包括壳体31、输血单元、ctcs捕获与处理单元5和供能单元10，所述输血单元包括2个密闭式留置针9，分别设于血液抽取处和血液回输处；所述2个留置针9各附有1个绑带8，所述绑带8为棉麻材质；所述留置针9后部连有输血管30，所述输血管30串连有留置针9、气泡探测器6、血泵3和肝素泵1，所述止血夹7设于留置针9和气泡探测器6之间，固定在输血管30上，所述肝素泵1设有肝素池，所述气泡探测器6设有超声发射及接收器，所述血液传感器2以数据线27与监控单元4相连；所述ctcs捕获与处理单元5包括操作池11、捕获模块和处理模块，所述操作池11为供血液流通的u型管道，两侧面分别设有1个血液入口13和1个血液出口15，所述血液入口13和血液出口15均与输血管30连通；所述捕获模块设于操作池11下方，包括磁珠槽21、磁珠补充装置23和回流管17，所述磁珠槽21中设有免疫分选系，磁珠槽21内的磁珠粒径为1-4.5μm，所述磁珠为her2免疫磁珠、egfr免疫磁珠、epcam免疫磁珠或muc1免疫磁珠；所述操作池11底部通过第一滤网19与磁珠槽21相连，所述磁珠槽21侧面通过第二滤网18与回流管17相连，第一滤网19孔径不小于所述磁珠粒径，第一滤网19孔径不大于6μm；所述第二滤网18孔径不大于所述磁珠粒径，所述回流管17与血液出口15连通，所述磁珠槽底部设有至少一个补充口22，所述补充口设有逆止阀且与磁珠补充装置23相连，所述磁珠补充装置23包括磁珠池和输送装置，所述磁珠池内充有悬浮免疫磁珠的等渗溶液；所述输送装置为蠕动泵，将溶液与磁珠通过补充口22输入到磁珠槽21中；所述操作池上方设有第一吸附磁极14，所述磁珠槽21的下方设有第二吸附磁极20，所述操作池两侧分设第一热振磁极12和第二热振磁极16，第一吸附磁极14、第二吸附磁极20和第一热振磁极12、第二热振磁极16各设至少1个；所述监控单元4包括监测模块和控制模块，所述控制模块包括启动开关28和停止开关29，所述监测模块和控制模块均以数据线27与其它单元相连，所述供能单元10含有储能元件，所述储能元件为蓄电池、太阳能电池或混合能源电池；所述储能元件连有能量指示灯，所述供能单元10以导线与其它单元相连，壳体31为一种防水的包式容器。

所述供能单元10包括2组蓄电池，所述蓄电池通过导线与第一吸附磁极14、第二吸附磁极20、第一热振磁极12、第二热振磁极16及其它用电元件相连，所述供能单元10连有通向装置外的电源线，保证装置在各种条件下的高效运行。

所述装置的工作过程为：1、准备阶段：按下启动开关28，供能单元10开始工作，指示灯亮起，若电量低则闪烁。待机准备阶段，此时患者已正确穿刺留置针9、系好绑带8。再次按下启动开关28，血泵3启动，患者静脉血在负压下被抽出，肝素泵1和气泡探测器6开始工作，血液顺利流入装置内部。

2、处理和回输阶段：血泵3继续工作，血液流进操作池11，ctcs捕获与处理单元5开始工作。磁珠补充装置23向磁珠槽21输送磁珠悬液，第一吸附磁极14开始通电，槽中免疫磁珠在磁力作用下透过第一滤网19开始向操作池11内扩散。第二吸附磁极20通以电流使免疫磁珠不被血流携走，ctcs开始在操作池11富集。一段时间后，第二吸附磁极20通以强电流，所有免疫磁珠受磁力沉降，吸附有ctcs的免疫磁珠被第一滤网19阻截于操作池11底部，而未吸附ctcs的磁珠则能穿过第一滤网19进入磁珠槽21，并于第二滤网18处被阻截回收，防止进入使用者体内。随后第一热振磁极12及第二热振磁极16通以交变电流，磁珠在磁场作用下产生热效应，直至操作池11内壁感温元件感受温度达70℃时，热振磁极断电。1.5min后，第二吸附磁极20断电，磁珠携带着发生免疫原性死亡的ctcs随血流回输，回输后，原本无法激活免疫应答的ctcs因免疫原性死亡而暴露抗原，达到强化使用者对肿瘤免疫效应的目的。磁珠补充装置23再次运转，新一轮ctcs捕获与处理工作开始。

3、装置清洗阶段：整套装置使用完毕后，按下停止开关29，则血泵3停转，止血夹7夹死，待血流稳定后，取下抽血端留置针。抽血端管口接以回血盐水瓶，再次按下停止开关29，则止血夹7打开，血泵3再次启动。待管内血液全部回流完毕后，第三次按下停止开关29，取下回血端留置针，冲封管。最后取下盐水瓶，清空管内余液。对于用过的装置，应用消毒液对管路进行消毒，最后用反渗水冲洗以备下次使用。

推荐在医生监护下进行开始和结束步骤。

实施例2

结合说明书附图1-3所示，在实施例1装置的基础上对该装置作进一步的改进。

所述监测模块包括置于操作池11内壁的感温元件、置于输血管30内壁的血液传感器2、外部交互系统24、蜂鸣元件25和数据分析系统26，所述外部交互系统24与数据分析系统26并联于监控单元内部；所述蜂鸣元件25设于监控单元4外侧面上方，并与外部交互系统24以导线相连，所述感温元件以数据线27与监控单元4相连；所述外部交互系统24与数据分析系统26通过数据线与其它各单元相连；所述血液传感器2可对机体内部对所采集到的数据进行分析、比对与传送，通过蓝牙或wifi与使用者进行交互；当监控单元4的数据分析系统26发现信息异常时，外部交互系统24控制蜂鸣元件25发出警告，同时向各单元发出停止指令，确保使用者的安全。

在准备阶段，监控单元4命令其它各单元开机自检，返回信息无异常则进入待机准备阶段，有异常则监控单元4发出蜂鸣声，切断其它元件的供能路径。回输过程中，血液经过监控单元4的血液传感器2得到使用者血液常规指标，甲胎蛋白、癌胚抗原等指标均由数据线输入至数据分析系统26，其分析结果经外部交互系统24通过蓝牙或wifi向指定设备发送。所述指定设备为患者就诊医院的信息中心。

实施例3

结合说明书附图1-2所示，在实施例2装置的基础上对该装置作实用型设计。

使该装置集成于便携式容器中，如说明书附图4所示，壳体31为一双肩包式容器，所述装置各单元固定排布于所述壳体31的内部空间中。所述壳体31表面采用拒水涂层，防止雨水等对壳内器件的影响。所述壳体31侧面设有供输血管30穿入和穿出的孔洞，所述输血管30前端连接有留置针9，所述留置针9通过医用胶带粘附于可调松紧的宽形防水绑带8上，所述绑带8便于使用者固定针头、避免感染，所述绑带8的材质为混合纺织材料。

采用该种便携式设计，将最大限度解放使用者的活动能力，在身体状况允许的前提下，使用者可以正常地学习、工作，甚至进行温和的运动，这对于肿瘤患者的康复及预防复发都具有积极意义。

实施例4

一种捕获、处理并回输循环肿瘤细胞以激发免疫的装置，所述装置包括壳体31、输血单元、ctcs捕获与处理单元5和供能单元10，所述壳体31为一种防水的包式容器。

所述输血单元包括留置针9、输血管30、止血夹7、气泡探测器6、血泵3和肝素泵1；所述留置针9、气泡探测器6、血泵3和肝素泵1通过输血管30依次连接；所述止血夹7设于留置针9和气泡探测器6之间，固定在输血管30上；所述留置针9为密闭式，血液抽取处和血液回输处各设有1个；所述2个留置针9各附有1个绑带8，所述绑带8为棉麻材质。

所述ctcs捕获与处理单元5包括操作池11、捕获模块和处理模块；所述操作池11为u型结构的血液流通管道，两端分别设有血液入口13和血液出口15；所述血液入口13和血液出口15均与输血管30连通；所述捕获模块设于操作池11下方，包括磁珠槽21、磁珠补充装置23和回流管17；所述磁珠槽21中设有免疫分选系；所述磁珠槽21通过第一滤网19与操作池11连通，并通过第二滤网18与所述回流管17连通；所述回流管17与血液出口15连通；所述磁珠槽21上设有补充口22；所述补充口22设有逆止阀；所述磁珠补充装置23包括磁珠池和输送装置；所述磁珠池内充有悬浮免疫磁珠的等渗溶液；所述输送装置为蠕动泵，将溶液与磁珠通过补充口22输入到磁珠槽21中；所述处理模块包括第一吸附磁极14、第二吸附磁极20和第一热振磁极12、第二热振磁极16；所述热振磁极和吸附磁极均为电磁铁；所述第一吸附磁极14设于操作池11u型凹槽内；所述第二吸附磁极20设于磁珠槽21的下方；所述第一热振磁极12和第二热振磁极16分别设于操作池11u型槽的两侧面；所述供能单元10以导线与ctcs捕获与处理单元5和输血单元相连，，所述装置的上方还设有监控单元4，所述监控单元4包括监测模块和控制模块，所述监测模块包括感温元件、血液传感器2、外部交互系统24、蜂鸣元件25和数据分析系统26；所述感温元件设于操作池11内壁；所述血液传感器2设于输血管30内壁；所述外部交互系统24与数据分析系统26并联于监控单元内部；所述蜂鸣元件25设于监控单元4外侧面上方，并与外部交互系统24以导线相连，所述控制模块包括启动开关28和停止开关29，所述监测模块和控制模块均以数据线27与其它单元相连，所述血液传感器2可对机体内部对所采集到的数据进行分析、比对与传送，通过蓝牙或wifi与使用者进行交互；当监控单元4的数据分析系统26发现信息异常时，外部交互系统24控制蜂鸣元件25发出警告，同时向各单元发出停止指令，确保使用者的安全。

在准备阶段，监控单元4命令其它各单元开机自检，返回信息无异常则进入待机准备阶段，有异常则监控单元4发出蜂鸣声，切断其它元件的供能路径。回输过程中，血液经过监控单元4的血液传感器2得到使用者血液常规指标，甲胎蛋白、癌胚抗原等指标均由数据线输入至数据分析系统26，其分析结果经外部交互系统24通过蓝牙或wifi向指定设备发送。所述指定设备为患者就诊医院的信息中心。

所述磁珠槽21内的磁珠粒径为1-4.5μm，所述磁珠为her2免疫磁珠、egfr免疫磁珠、epcam免疫磁珠或muc1免疫磁珠；第一吸附磁极14、第二吸附磁极20和第一热振磁极12、第二热振磁极16各设至少1个；磁珠槽21设有至少一个补充口22；第一滤网19孔径不小于所述磁珠粒径；所述第二滤网18孔径不大于所述磁珠粒径，第一滤网19孔径不大于6μm。

所述供能单元10包括2组蓄电池，所述蓄电池通过导线与第一吸附磁极14、第二吸附磁极20、第一热振磁极12、第二热振磁极16及其它用电元件相连，所述供能单元10连有通向装置外的电源线，保证装置在各种条件下的高效运行。壳体31为一双肩包式容器，所述装置各单元固定排布于所述壳体31的内部空间中。所述壳体31表面采用拒水涂层，防止雨水等对壳内器件的影响。所述壳体31侧面设有供输血管30穿入和穿出的孔洞，所述输血管30前端连接有留置针9，所述留置针9通过医用胶带粘附于可调松紧的宽形防水绑带8上，所述绑带8便于使用者固定针头、避免感染，所述绑带8的材质为混合纺织材料。

采用该种便携式设计，将最大限度解放使用者的活动能力，在身体状况允许的前提下，使用者可以正常地学习、工作，甚至进行温和的运动，这对于肿瘤患者的康复及预防复发都具有积极意义。

所述装置的工作过程为：1、准备阶段：按下启动开关28，供能单元10开始工作，指示灯亮起，若电量低则闪烁。待机准备阶段，此时患者已正确穿刺留置针9、系好绑带8。再次按下启动开关28，血泵3启动，患者静脉血在负压下被抽出，肝素泵1和气泡探测器6开始工作，血液顺利流入装置内部。

2、处理和回输阶段：血泵3继续工作，血液流进操作池11，ctcs捕获与处理单元5开始工作。磁珠补充装置23向磁珠槽21输送磁珠悬液，第一吸附磁极14开始通电，槽中免疫磁珠在磁力作用下透过第一滤网19开始向操作池11内扩散。第二吸附磁极20通以电流使免疫磁珠不被血流携走，ctcs开始在操作池11富集。一段时间后，第二吸附磁极20通以强电流，所有免疫磁珠受磁力沉降，吸附有ctcs的免疫磁珠被第一滤网19阻截于操作池11底部，而未吸附ctcs的磁珠则能穿过第一滤网19进入磁珠槽21，并于第二滤网18处被阻截回收，防止进入使用者体内。随后第一热振磁极12及第二热振磁极16通以交变电流，磁珠在磁场作用下产生热效应，直至操作池11内壁感温元件感受温度达70℃时，热振磁极断电。1.5min后，第二吸附磁极20断电，磁珠携带着发生免疫原性死亡的ctcs随血流回输，回输后，原本无法激活免疫应答的ctcs因免疫原性死亡而暴露抗原，达到强化使用者对肿瘤免疫效应的目的。磁珠补充装置23再次运转，新一轮ctcs捕获与处理工作开始。

3、装置清洗阶段：整套装置使用完毕后，按下停止开关29，则血泵3停转，止血夹7夹死，待血流稳定后，取下抽血端留置针。抽血端管口接以回血盐水瓶，再次按下停止开关29，则止血夹7打开，血泵3再次启动。待管内血液全部回流完毕后，第三次按下停止开关29，取下回血端留置针，冲封管。最后取下盐水瓶，清空管内余液。对于用过的装置，应用消毒液对管路进行消毒，最后用反渗水冲洗以备下次使用。

推荐在医生监护下进行开始和结束步骤。

如表1和表2所示，以该装置在实施例4中的具体设置与主要作用为例，该装置在使用后达到如下效果：

a)将免疫系统未受到损伤且具有相当的活动能力的早期癌症病人分为两组，实验组患者在给予常规癌症治疗的同时，使用该装置；对照组只给予常规的癌症治疗；

b)在16个月间跟踪对比，做好患者生命体征和血液各项指标的监测与记录；

c)16个月中，实验组患者生存质量与心理状态普遍优于对照组；

d)如表1所示，16个月后，实验组患者生存率高于对照组，表示该装置的捕获回输可以有效控制ctc的转移、激发患者体内的自身免疫应答，在患者的常规癌症治疗中起到了辅助作用；

e)如表2所示，16个月后，实验组患者平均单位体积血液含ctc数目相较对照组少，病灶转移倾向小于对照组；

f)在1-2年内提高大部分实验组患者的pfs无进展生存时间与os总生存时间。

表1.生存率对照表

表2.每7.5ml血液ctc含量对照表