CN105209080B - 用于清洁被生物膜污染的组件尤其是植体部分的处理装置 - Google Patents

Abstract

一种用于清洁受生物膜污染的组件的处理装置(1)，尤其适用于清洁骨植体或者种植牙(20)的细菌污染表面的处理装置(1)，可实现高效率、局部处理并且灵活操作的处理。为此，本发明的处理装置(1)具有：传导元件(10)，所述传导元件(10)可以与待处理的构件电连接并且可以连接至供电单元(16)的第一电极；以及用于供应处理液体的介质插管(2)，所述介质插管(2)的内部以导电的方式与所述供电单元(16)的第二电极连接。

Description

用于清洁被生物膜污染的组件尤其是植体部分的处理装置

技术领域

本发明涉及一种用于清洁被生物膜污染的组件尤其是植体部分的处理装置。

背景技术

德国专利申请号10 2012 022 593.8(未在先公布)涉及一种处理构件，特别适合于与植入组件联用，还涉及一种用于清洁种植牙组件的方法，该申请尚未在先公开，其全部内容以引用的方式并入本文。为确保将插入的植体保留在骨质中需要或必须对植体进行清洁。事实上，在植体由组织和组织液包围的坚固表面上会形成一层生物膜，该生物膜被细菌覆盖，最终可能导致慢性和复发性感染。这种综合症称为植体周围炎。尤其是在牙齿区域中，与牙周炎相似，忽视口腔卫生、生物膜粘附在支柱组件的微粗糙的表面上以及其他因素的组合导致的，其特征在于硬组织和软组织的不断负荷和破坏。硬组织和/或软组织萎缩的区域通常被生物膜覆盖。

在上面提及的申请中描述的清洁方法基于如下构思：通过在植体表面杀灭或清除生物膜或形成感染的病菌，而无须破坏植体表面。基于上述目的，该发明提出了一种电解工艺，即将离子(阳离子和/或阴离子)通过静电力穿过生物膜，并在植体表面发生化学反应或电化学反应。通过反应，形成了新的化合物，且离子和/或部分离子转化为原子状。而且可实现离子在材质表面反应(即在氧化层或侵蚀材料上反应)。

该过程的杀菌作用基于不同的作用。一方面，生物膜(以及细菌)本身的离子通过应用电压转换为阳离子或阴离子以杀灭细菌和病毒。而且，离子在通过生物膜的同时可能会发生生物化学反应，这也可能实现杀灭细菌和/或病毒。另外，当新化合物在植体表面形成后具有抗菌和/或抗病毒和/或抗真菌的功效。当然，这也可能发生在将离子转换为原子状态时。

在上面提及的申请中描述的处理构件特别设计为直接在插入的种植牙上执行该清洁方法，即，优选是在将支柱组件锚定在患者口腔中的骨骼中的种植牙上执行该清洁方法。为此，提出了将处理构件与插入的支柱组件直接连接，然后在紧邻插入的支柱组件之处将合适的处理液体供应到与骨质相邻的患病空间区域中对其通电流，当施加电流时，该处理液体可以用作所需电解过程的基础。然而，该处理构件的应用使得必须与插入的支柱组件建立机械的电连接。利用在上面提及的申请中描述的处理构件的结构，为了将处理构件固定在支柱组件上，通常需要暂时地移除在种植牙处的修复体以及(还可能)后者的基台。

发明内容

本发明基于上述问题，提供了一种用于清洁受生物膜污染的组件的处理装置，尤其是适用于植体部分的处理装置，其实现了尤其简化的操作和尤其灵活的应用，尤其是在植体受生物膜污染的程度较轻的情况下不需要移除修复体。

本发明可以通过传导元件解决上述问题，该传导元件可以与待处理的组件电连接并且可以连接至供电单元的第一电极；以及通过介质插管解决上述问题，该介质插管用于供应处理液体并且其内部以导电的方式与供电单元的第二电极连接。

本发明的有利实施例是从属权利要求的内容。结合附图的说明使本发明的进一步和/或可替代的实施例更清楚。

本发明基于如下考虑：通过将处理液作为电解液以及通过组件对处理液通电流可以实现高度准确且局部处理，本发明可以按照尤其简单和灵活的方式实现对被生物膜覆盖的组件的电解处理和清洁。这些可以以尤其简单的方式通过内部导电但外部电绝缘的插管来实现。在插管内部，可以实现电解液的引导与电连接，而不用担心与外部环境发生短路。在插管的出口处，可以有针对性的并且从空间上集中供应电解液，从而，通过这种方式，可以形成用于电解清洁过程的离子电流路径。就第二电极自身而言，也必须进行电连接，为了对电流流向进行有目的的引导，第二电极应该为待处理的组件或者植体本身。这可以借由接触线来实现，该接触线优选地设计为探头的形式并且设置有电绝缘结构，并且，仅将该接触线的尖端设计为非绝缘的导电形式。可以将该导电尖端直接放置在待处理的植体表面上或者放置在修复体的组件上(例如，能够导电的连接螺丝或者基台)，即可构成电子电流路径。

首先将所有用于清洁的电解液输送到植体表面，然后经由诸如开关的元件进行通电，由此可以开始电解杀灭和清洁。

为了简化该过程和操作，可以将离子电流路径和电子电流路径配置在同一个组件中，可以将它们并排地或者同轴套设在该组件中。同轴配置可以使得电子电流路径位于离子电路路径内部(反之亦然)。

在尤其有利的实施例中，将用于启动通电的开关固定在紧邻电子电流路径的出口处。在这种情况下，可以将电子电流路径出口的接触压力与电杀灭和清洁过程的开始的开关动作联接。电子电流路径出口处用于电解清洁的插管的端部可以是笔直的或者弯曲的。在另一种实施例中，电解液的流出方向可以与插管的轴线成0°至180°的角度。为了避免在过高的压力下将电解液推入周围组织中，可以将反射器和/或液体扩散器安装在离子电流路径的出口处。如果将用于电解清洁的插管插入在植体与软组织之间，电解液流入该囊中可能会导致过压。为了补偿过压，可以将电解清洁插管设置在泄槽外面。电解清洁插管也可以用于清洁臀、膝、肩、肘、脚、脚趾、手、手指、脊柱植体和/或任何导电的骨植体。电流路径的出口的材料优选的是金属合金或者与待清洁的骨植体相同的金属。这些金属可以是：钛、锆、钽，和/或这些的合金，或者用于骨植体的其他金属。这两个电极的电绝缘材料优选由生物兼容性合成材料组成，如玻璃或者陶瓷。

利用本发明实现的优点尤其在于：通过将优选的电极类传导元件与介质插管结合，一方面，由于处理液的离子传导性而形成第二电流路径，另一方面，可以高度灵活地并且局部精确地实现了生物膜的可靠去除，甚至是从患病区域的局部受限空间区域移除。为此，使用电解杀灭微生物实现清洁的构思是有效且可靠操作的。尤其是在待处理对象的细菌感染程度有限的情况下，可以具体地根据需要来进行清洁，并且在处理插入的种植牙时，甚至可以在不需要移除修复体或者基台的情况下，进行清洁。

附图说明

借由附图详细阐释本发明的示例性实施例，在图中：

图1示出了一种用于清洁受生物膜污染的组件的处理装置；

图2是图1的处理装置的放大细节图；

图3是图1的处理装置的另一个实施例的放大细节图；以及

图4是介质插管的出口区域的放大细节图。

在所有附图中，相同的部分用相同的附图标记表示。

具体实施方式

图1所示的处理装置1用于清洁受生物膜污染的组件尤其是植体部分。处理装置1设计为用于电解清洁构思，其中，使用适当选择的处理液对待处理的组件有针对性且局部通电流，然后，生成流过待处理的组件和处理液的电流。为此，处理装置1包括介质插管2，处理液在该介质插管2中传送并且由出口4供液。介质插管2的端部设计为细长状，从而可以实现处理液有针对性施加在局部且可控的供应。在介质侧，介质插管2经由连接软管6与用于放置处理液的容器8连接。

另外，处理装置1具体配置为电系统。作为设计原则，以电流脉冲对介质插管2中的介质进行脉冲电流通电，尤其是对在其中传送的处理液进行脉冲电流通电。根据该设计原则，处理装置1配置为可以将电流馈送至待处理的组件并且将后者用作电极。为此，处理装置1包括形成电流路径的传导元件10。在示例性实施例中，所述传导元件10设计为“传统型”电极，即，由金属制成的导电针式的元件，但是也可以由任何其他导电材料组成。传导元件10的外部设置有电绝缘结构，并且仅在其自由端12处具有外露的金属接触尖端14。在操作中，可以将接触尖端压到待处理组件上以建立电连接。传导元件10与供电单元16的一个电极电连接，尤其是电流源或者电压源。

供电单元16与控制单元18相关联，经由该控制单元18，可以控制并且调节所供应的电流或电压。另外，控制单元也作用在连接软管6的运送系统(在图中未详细显示)上，利用该运送系统，可以调节通过连接软管6的处理液体的流速。

本发明利用介质插管2内处理液的导电性，以形成反极或者反电极。为此，通过介质插管2的内部与其导电连接的电缆19，介质插管2与供电单元16的另一极电连接。由此，介质插管2的出口4形成电接点或者电触点，经由该电接点或者电触点，使电流流入待处理的组件中。通过将介质插管2及其出口4设置在紧邻待处理的构件之处(若可能)，并且通过将出口用作电触点，使得为了处理和清洁而施加的电流可以流经受到细菌的感染的待处理组件的表面区，并且从该处直接(即，不必“绕路”经过其他人体组织)流到接触表面的出口4。因此，介质插管2(包括在其中流动的具有导电性的处理液体)及其相应的连接元件形成第二传导元件，从而形成通往出口4的电流路径。

介质插管2由适当选择的电绝缘基础材料制成，如合成材料。为了进一步提高介质插管2中的处理液作为导电元件的利用率，以及为了确保可靠的电连接，然而，在介质插管2的内部(即面朝处理液的内表面)设置有导电涂层。

如图2的放大图所示，介质插管2设计为有针对性并且通过局部施加的方式将处理液体馈送至待处理的组件。在示例性实施例中以插入到患者口腔骨骼中的种植牙20为例进行阐释，当然，也可以做其他应用，其中，组件(如任何结构的骨植体)应该以灵活且局部处理的方式清洁去除生物膜的污染。图2也示出了在颚骨26中患有种植牙周炎并且被细菌感染的空间区域24，该区域24空间有限并与种植牙20在其外螺纹22所在区域相邻。

一般而言，种植牙系统(尤其是两段式种植牙系统)必须面对的一个问题是，细菌或病菌侵入插入位置附近的组织，尤其是插入颚骨的外螺纹22附近的组织，可能造成发炎或发炎病灶。这种由种植牙周炎形成的发炎经过长时间的发展及恶化后，可能会对插入位置附近的组织及骨骼造成严重的损害。若不采取适当的措施，这些损害最后可能导致必须将整个种植牙系统从骨头中取出，并植入其他修复体以取代之。这种因种植牙周炎引起的非常不利的影响甚至可能导致失去整个种植牙系统，因而需要采取新的外科措施，例如将颚骨内的发炎部分全部刮干净，然后再植入新的种植牙系统。将已插入的种植牙系统取出可能会造成骨头损失或其他机体组织的损失，在极端情况下甚至会导致无法植入新的种植牙。这种因种植牙周炎导致必须重新种植牙的结果也可能会在第一次种植牙后的一段相当长的时间才出现，例如几年后或甚至是十几年后。

在发生种植牙周炎时观察到的病菌或细菌主要是寄生于种植牙20的内部，但通常容易直接附着在插入颚骨的种植牙20与周围组织或骨骼材料接触的表面上，尤其是附着在外螺纹22的周围。在外螺纹区域，种植牙20的表面在这个范围可能有打毛，以利于种植牙长入组织或骨头，以及协助插入种植牙20后的愈合。但是这个被视为对种植牙系统很有利的表面打毛却可能使病菌或细菌易于寄生，而且粗糙的表面会使去除病菌或细菌的工作变得更加困难。

因此，迫切需要合适的对策，以便在出现种植牙周炎的迹象或是已出现种植牙周炎时，能够在保留已植入的种植牙系统的前提下，有效的对抗发炎病灶，以及杀灭入侵的病菌，进而在外螺纹22周围重新恢复健康的组织或骨质。为实现上述目的，除了要杀灭发炎范围的病菌或细菌外，还要可靠的将残留的材料及骨头碎片清除，以便让发炎的区域能够重新被健康的组织及骨质填满，进而使种植牙20的外表面及周围的组织或骨质之间能够恢复紧密连接。此外，还要能够可靠的去除细菌层构成的生物膜及被杀灭的细菌形成的有机残留物。

为达到上述目的，即为了杀灭在种植牙20的插入区域中的微生物或者细菌，以及为了后续的冲洗、移除和运出组织和已杀灭的细菌的残留物，本发明提出处理构件1。针对其设计和基本配置，处理构件1基于两种主要的构思，每种构思都可独立地被认为具有创新。一方面，处理构件通过馈送人体组织允许的清洁剂或者消毒剂，来杀灭存在于种植牙20的插入区域中的微生物或者细菌。另一方面，通过用电流或者电流脉冲通电，从种植牙20的外表面移除仍然附着在种植牙20的表面上的(尤其是在外螺纹22所在区域中的)微生物和/或细菌的任何残留物或者碎片，以便随后可以冲洗掉残留物。

不论是从系统的设计或处理方法的步骤来看，以上提及的第一点都是本发明独有的创新，也就是将处理构件1的结构及功能/作用方式设计成能够将杀灭病菌或细菌及/或清洗插入式种植牙20用的清洗液注入种植牙20的插入区域(尤其是外螺纹22的范围)。

不论是从系统的设计，使用的处理液的基本成份或处理方法的步骤来看，以上提及的第二点也是本发明独有的创新，也就是将处理构件1设计成能够可靠的将被杀灭的病菌或细菌及/或其残留物或碎屑从种植牙20的外表面清除掉，然后再清洗干净，让健康的组织或骨质能够在种植牙20的表面上生长，最后再整个被健康的组织或骨质填满。为了去除表面上的细菌或病菌或其残留物或碎屑，本发明的方法是以导电处理液润湿病菌或细菌或其残留物或碎屑，以脉冲电流冲击。一个令人讶异的发现是，脉冲电流冲击并结合处理液中适当选定的离子浓度可以有效的将附着在表面上的病菌或细菌或其残留物或碎屑去除，即使是对非常有利于有机材料附着的粗糙的表面亦可达到很好的去除效果。

以上作法是基于：给种植牙20通电，特别以电流冲击支柱组件28的外表面，尤其是外螺纹22所在区域中，通过使用适当选择的处理液，可在处理液中发生电解反应，由此，可能在紧邻表面之处生成气泡。通过在支柱组件28的表面上形成气泡可以将附着在表面上的病菌或细菌的成分或碎屑分离并且完全去除，从而这些区域就无法再为病菌的生长提供基底及养分。支柱组件28的表面在清除了病菌或细菌或其成分或残留物后，留下的表面也会变得粗糙及多孔，这对于日后与新长出的骨骼组织的结合是非常有利的。处理后留下的表面也可以是由一个经表面的阳极氧化形成的钛氧化层构成。

通过优选特别是可行的作法进行电流冲击，可以去除插入式支柱组件28的表面附着的生物膜，亦有助于达到可靠的清洗表面的目的。所述可行的作法是接通电流，在插入表面形成电解气泡。在此处，支柱组件28可作为阳极或阴极。尤其是当支柱组件28至少是暂时作为阴极时，通过电解反应形成氢气，这些气体会以特别有效的形式形成气泡，而当支柱组件转换为阳极时，基于处理液组分的不同会电解产生氯、氧、氮、CO和/或CO2等气体。这些气体形成的气泡会在周围液体中上升而形成同步效应，即连同上述表面组分一起上升并向外排出。例如，令人惊讶的是，使用含有正离子的溶液(例如盐的水溶液)，离子会在作为阴极的支柱组件28上离析出来，因而使气泡的形成明显增强。例如，由于钠在阴极与周围水反应时会形成NaOH并释放氢气，因此钠的正离子在作为阴极的支柱组件28会使气泡的形成明显增强。

不论是从系统的设计或处理方法的步骤来看，本发明的第三个独有的创新是将前面提及的创新以简单又有效的方式结合在一起设计处理构件1。这样做的基本构想是利用同一个共同的系统以很简单的方式注入清洗液进行清洗，以及输入电流脉冲去除细菌及病菌的残留物及碎屑。

本发明所述的处理液的选取及调配要考虑以下几点。处理液基本成分的选取及调配要特别考虑预期功能，即将电流施加到待处理表面的空间区域，特别是要确保处理液要具有足够的导电性以便实现此功能。这可以通过选择具有高离子浓度的处理液实现此功能。为此，处理液的一种基本成分是金属盐，优选为金属盐的水溶液。所述金属盐可以为电流传导提供离子，另外，电极反应后生成的反应产物也可具有合适的生化效果。适当的选择具有足够高的导电性的基本成分，可以确保清洗插入式种植牙组件时，电流能够通过处理液，然后流入需要清洗的组件及元件，但是不会通过病人的身体组织，以降低因电流通过病人的软组织、骨头、血液及/或其他机体造成的危害。处理液的导电性应尽可能是血液、骨头、软组织、脂肪组织或其他机体的导电性的数倍的总合。

因此，处理液的基本成分的选取和调配应特别注意以下导电率值(导电率σ以通常单位mS/cm计)：

皮肤：0.03-0.1mS/cm

骨骼：0.06-0.2mS/cm

脂肪组织：0.20-1.0mS/cm

肌肉组织：0.80-2.5mS/cm

血液：约6.7mS/cm

其他体液：约15mS/cm

为了将对患者的潜在风险控制在低的范畴，以及将电流限制为期望区域，因此，处理液的导电率应该至少是其他体液导电率两倍的总合，优选为5倍，特别优选为10倍。因此，处理液的导电率应该具有的值为至少30mS/cm，优选为至少75mS/cm，特别优选为至少150mS/cm。与血液的导电率相比，处理液的导电率至少是血液导电率的约5倍，优选至少约10倍，特别优选至少为20倍。数据显示，当使用上述方式选择的处理液时，机体组织、血液、体液等承受的电压小于6V，优选小于3V，特别优选小于1.5V，由于承受的电压很低，因此能够可靠的排除对患者的损害。为达到这种导电效果，处理液中的离子浓度及所选择的构成处理液的基本成分要具有足够高的导电率；为实现上述目的，可使用腐蚀溶液、酸、盐，和/或其他离子形成的物质或组合物作为基本成份。

在处理液基本成分的选取及调配上要尤其注意的是，对污染的植体表面使用电解处理清洁或去除生物膜要基于多个因素的组合，因此应尽可能使各个因素彼此有相辅相成的作用。一方面，当电流通过电解液时，优选在电极区域生成气体或气泡，以便对生物膜起到分离(机械)效果。气体产生的范围是在作为电极用的植体表面以及植体表面与生物膜之间。因此产生的气泡的生长率以及最大尺寸对去除生物膜的效果造成影响。

使用电解处理进行植体清洗或去除生物膜的第二个因素在于电解的生成物或植体表面附着(黏接或锚固)的组合物的分解、破坏以及分解效果。

使用电解处理清洗或去除生物膜的第三个因素在于植体材料的腐蚀效果，也就是植体表面的部分组分或碎屑从表面被分解出来的效果。

使用电解处理清洗或去除生物膜的第四个因素在于金属植体允许的氧化层的形成。在本实施例中，该金属基体材料的金属原子通过施加电压并与电解质物质(通常氧＝>形成的金属氧化物)反应渗入可能已经存在的氧化层。未形成氧化层或未形成具有机械稳定性的氧化层的金属中，也可能出现非氧化化合物(主要是盐)，继而进入溶液中。

应根据上述因素选择及调配制作处理液所需的基本成分。另外，还要考虑到处理液不能有毒性或造成其他可能对患者造成危害或不舒服的效果，以确保处理液适于应用在插入式种植牙领域，即应用于患者的口腔。在本实施例中，基本成分包括至少一种盐及一种酸，且最好以水稀释，要特别注意上述几种因素决定酸和盐的选择及调配。优选的酸为磷酸、柠檬酸、苹果酸、醋酸、乳酸、碳酸或这些酸的组合。或者，优先的盐为钠、钙、铝、镁、锡，或碘化钾、氯盐、硝酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐及/或氯酸铵、硝酸铵、碘化铵或这些盐的组合。

另外要注意，可以选择以支柱组件作为阳极或阴极进行电解过程。因此，以下将分别通过阳极和阴极反应进行说明。

在阳极反应中，也就是以种植牙20作为阳极时，是在阳极上通过去除电子将处理液中的阳离子氧化。这可能造成与材料的直接反应，尤其是与植体材料反应形成氧化层和/或盐。骨植体及种植牙20通常是由钛、锆、钽或这些金属的合金制成。此外还可以在合金中加入其他的金属。这些金属或金属合金通常具有很高的氧化层形成率。氧化层的形成对表面具有钝化作用，也就是阻断或至少是大幅降低这些金属或金属合金的阳极反应。由于大部分的化合物及氧位于生物膜内，因此阻断钝化作用通常是不可能的。如果种植牙作为阳极，则清洗效果通常限于氧化层的形成。虽然大量研究结果显示，在工作电压较高的情况下(例如高于20V)，是有可能产生材料腐蚀，但是后者引起强烈的热量生成。该热量生成可以导致骨骼坏死。而且，由此产生的材料腐蚀也会造成原始植体表面的不利改变。

令人吃惊地发现，作为特例，如果支柱组件28的基本成分中的合金组分中含有铝(如，V级钛，其合金含有约6％的铝及约4％的钒)，则可以进行支柱组件28的阳极通电，而且氧化物的形成不会对过程造成太大的妨碍。因此，根据处理液的成分不同，可以直接在支柱组件28的表面产生氯或碘气或CO₂，并直接用于分解生物膜。对这种操作方式而言，处理装置1较佳是具有可导电的表面涂层，例如DLC(类钻石镀膜)、金属、导电塑胶或导电合成材料构成的涂层。

基于上述原因，以处理液处理支柱组件28时，通常优选使用阴极通电。在这种情况下，正电离子(阳离子)进入种植牙20的表面，特别是H⁺离子、金属离子或者长链烃离子，例如，来自离子液体的离子。较佳是根据阳离子的特性选择盐作为处理液的基本成分，其可以推动上述过程或使前面提及的过程得以发生。体积小的离子(H⁺离子或金属阳离子)有利于形成尽可能高的导电性，而且在有生物膜存在的情况下，体积小的离子还具有易于穿透生物膜的优点。H⁺离子在种植牙20形成的阴极处被还原为氢元素，因此会产生气泡。

碱金属、碱土金属和/或铝会在阴极上与周围的水发生反应，形成氢元素以及其金属阳离子和OH^-离子。这意味着，形成氢气泡和所用金属离子的氢氧化物。因此，通过这些组分的组合，除了出现的氢的分解作用之外，金属氢氧化物也会产生抗菌作用，以及对生物膜或其附着机制产生稀释或分解的影响。

为了避免与身体组织不兼容，尤其优选自身存在的金属阳离子(例如，钾离子和/或钠离子)。而且，钙、镁和/或铝离子也是合适的。因此较佳是以这些金属的盐作为处理液的基本成分的盐，尤其是这些金属阳离子只能以盐的形式(例如溶于水中)被使用。

这些金属盐可以是上面提及的金属与一种合适的卤素的化合物，例如，与硫、磷、氮、氟、氯、碘、溴、碳氢化合物、氧、硼、或者其他非金属的化合物。卤素的选择应注意“阴离子越大，导电率越低”这一原则，以及处理液要具有高导电率的要求。而且，优选地，阴离子应选择不会对健康及周围组织造成影响的物质。另外要注意避免令人感到不舒服的气味或味道。基于以上的原因，硫的阴离子或硫与氧结合或含有其他元素的阴离子都是不适当的阴离子。同样的，氟、溴、氮、硼的阴离子(或是还有与其他元素的组合)也都是不适当的阴离子。

相反，磷酸盐、磷酸盐离子和磷酸氢盐离子大多几乎不具有任何有害作用或者完全没有有害作用。氯离子或者含有氯的离子大多具有抗菌作用。如果氯离子被电解氧化并且以基本态存在于水中，则会形成盐酸和次氯酸。虽然它会与阴极生成的氢氧化物中合，但是研究已经表明，在植体(阳极)的反电极上形成的氯会以气体的形式大量从电解液逸出。如果不能在处理时完全地吸出氯，那么可能会导致肺和/或黏膜的严重烧灼。在这种情况下，必须考量是对患者的益处更大还是对患者的危害更大。

而且，由于铝、钾、钠、钙或者镁的磷酸盐在水中的溶解度太低，导致不能确保电解液具有足够导电率(然而，这些磷酸盐非常适合用作电解液的添加剂来缓冲pH值)。虽然上面提及的四种金属的氯化物在水中具有足够溶解度和对生物膜的良好清洁和杀灭作用，但是却并非最佳选择。一旦产生硝酸盐和/或亚硝酸盐，通过其形成的NO_x气体会对患者造成危害。出于该原因，不建议使用硝酸盐和/或亚硝酸盐。

鉴于上面提及的设计目标，尤其是考虑到患者的承受力，在优选实施例中，将碘用作卤素。尤其有利的是，钾的碘盐和钠的碘盐自然存在于人体中。通过在阳极上进行碘离子的氧化，首先生成单质碘，该单质碘可以溶解在碘化钠/碘化钾溶液中。从而将产生碘-钾-碘溶液或者碘-钠-碘溶液。这两种溶液都已经被医学界证明为很强的杀菌剂。

然而，碘化钠或者碘化钾的纯溶液或者两者的混合物的缺点是可能形成氢氧化钠和/或氢氧化钾，并且由此导致pH值上升。这可能造成上述提及的问题，即形成的金属氢氧化物使电解液的pH值上升。这种增加的pH值和生成的溶解金属氢氧化物的腐蚀性溶液可能对患者口腔中的周围组织尤其对骨骼造成不利影响。而且，可能会损坏相邻的牙齿。而且，由于所形成的氢氧化物在水中的溶解度很小，因此可能沉淀在支柱组件28或其他待处理的组件上，因而妨碍电流的通过及后续的处理步骤。最好的情况是，如将钙盐加入到处理液中的时候，生成的氢氧化钙(存在于骨材料中)可以被骨骼吸收；因此，钙是该盐的一种尤其优选的成分。为了抵销这些不利影响，处理液的另一种基本成分是作为pH缓冲剂或者pH还原剂的酸。

选取的酸要尽可能不会对病人或周围的组织造成危害，同时其作用是一方面要能中和氢氧化物(以及尽可能不让pH值超过7)，另一方面产生的反应产物要能够有利于清洗种植牙及分解生物膜的目的。较佳的无机酸是磷酸和/或磷酸盐。由于不能危害健康和/或骨头/身体组织，应限制这些酸的浓度。特别优选的酸是碳酸(也是一种无机酸)，而且碳酸对杀菌及清洁的总目标有很好的效应。但由于碳酸在水中的溶解度相当低，因此可使用的量会受到限制。

相反，与无机酸相似，有机酸提供了降低pH值和中和氢氧化物的H⁺离子。另外，由于H⁺不会对组织或者患者体内造成任何损坏(或者最多是轻微损坏)，所以这种有机酸最尤其优选地作为处理液的基本成分。有机酸是，例如，烷烃酸、果酸、羧酸以及羟羧酸。其中α-羟羧酸考虑为特别适合的酸。具体地，尤其是乳酸、柠檬酸和苹果酸通常不具有对患者健康或者对种植牙周组织有害的作用。研究显示，只需很少剂量的醋酸就可以对被生物膜附着及污染的种植牙(包括堆积在其上的牙结石)产生很好的清洁效果。其他具有清洁和杀菌作用但对于健康并非无害的酸可以是富马酸、葡萄糖酸、乙二醇酸、水杨酸、杏仁酸、酒酸、草酸和甲酸。

当用酸的H⁺离子中和氢氧离子OH^-时，所使用的酸的金属盐会产生相应的金属氢氧化物。因此，酸的既定用途不仅仅是有利于缓冲pH值，还有助于将水溶性较差的氢氧化物转换为较好的水溶性盐，由此能够防止在待处理的组件上析出不利且有碍处理过程的沉淀物。前面提及的盐搭配前面提及的有益材料亦可供医学领域使用。氢氧化钾、氢氧化钠及/或氢氧化钙与乳酸中和会形成乳酸钾(具有广谱抗微生物作用)、乳酸及/或乳酸钙。反之，如果所形成的氢氧化物与柠檬酸中和，则会形成钾、钠及/或钙的柠檬酸盐。其中又以能够防止血液凝结的柠檬酸钠最有利。因为在处理过程中流出并凝结在种植牙表面上的血液会阻碍离子向种植牙表面的迁移，因而可能对处理过程造成妨碍。

相反，在用苹果酸中和氢氧化物时，会形成具有阳离子的苹果酸盐，这些苹果酸盐也对处理过程具有有利作用。在用乙醇酸中和氢氧化物时，会出现钾、钠和/或钙的醋酸盐，这些醋酸盐也对处理过程具有有利作用。

钾、钠和/或钙的乳酸盐、柠檬酸盐、苹果酸盐和/或醋酸盐都拥有酸调节作用，并且易于消化，因此欧盟关于食品添加物的现行规定未对其用量有任何限制。

当将含有酸的电解液与钠、钾、镁、铝和/或钙的碘化物和/或氯化物混合时，令人吃惊的是，在电解液应用中，H⁺离子的直接还原对气泡的形成具有正面影响，以致于生物膜脱离明显更快更好。大量较小的气泡以高生成速率生成，由于这些小气泡的体积较小，因此能够将下方表面的生物膜全部分解，而不只是局部分解。这样，可以将生物膜作为一个整体或者较大一片的方式去除，而非以大量的小碎片方式分离，明显提高了清洁效果。

也可以使用铵阳离子替代金属阳离子。然而，在这种情况下，存在在电解过程中生成其他铵化合物(例如，氨水)的风险。这对于患者而言构成了风险，而且会产生令人不舒服的气味和味道。

经过试验观察发现，部分生物膜是以非常小的碎屑的方式或是以分成比较大片的方式被分解。其中以后者的情况比较有利，因为以大面积的方式分解生物膜能够达到非常好的清洁效果。研究结果显示，在种植牙表面上形成泡沫有助于将被分解的生物膜和/或其碎片运出。一种很有利的方式是，在加入由前面提及的金属盐、酸及水组成的电解液后(主要任务是杀菌及分解)，接着加入第二种电解液，其作用是在阴极区域产生泡沫。为了产生泡沫，较佳是在电解液中添加带有至少3个CH2链或至少一个CH2链及至少一个碳环化合物的物质。例如可以添加油和/或盐酸氯己定。此外，也可使用含有I^-、Cl^-和/或OH^-离子的离子液体。由于离子液体的有机阳离子成分在一定情况下会在种植牙表面被还原并留在表面，因此这是一个有利的实施方式，因为这些阳离子成分具有促进骨骼生长的作用。

如果以正确的比例混合氯化物和碘化物，那么可以避免产生不利的氯气。在阳极处，生成如下：

2J+5Cl+6H₂O→10HCl+2HIO₃

这表示在阳极处会形成盐酸和碘酸。这些酸具有强力的抗菌作用，并且在遇到阴极产生的氢氧化物时也可再次被中和。

一种在实验室中显示出非常好的清洁效果的处理液的成分是含有碘化钠(Nal)或碘化钾(Kl)的水溶液，其混合比例为每30ml的液体(即水，H₂O，必要时可加入CO₂)混合至少5g的盐，优选至少10g，最佳至少20g的盐，并加入乳酸将pH值降低至约2.7至2.9。

在过程引导中，提供在支柱组件28或者在待处理的组件处的平均电流密度为至少50mA/cm²，优选是至少100mA/cm²、尤其优选地是至少250mA/cm²，其中所述电流密度涉及支柱组件28的外表面(即，不考虑任何表面放大性质，诸如，粗糙度或者表面结构)。为了分解生物膜，使用50mA/cm²至300mA/cm²的平均电流密度，优选使用100mA/cm²至200mA/cm²。为了移除生物膜碎片，优选地将平均电流密度增加到300mA/cm²至5,000mA/cm²范围内或者特别优选为1,000mA/cm²至2,000mA/cm²范围内的平均电流密度。

将处理装置作为整体研发(即包含电解清洁目的的研发)，另外提供了用超声对处理液体通电。这样，除了化学原理之外，还可以按照机械的方式来协助清洁作用，从而可以明显增强清洁作用。为此，可以在合适的位置处将超声发生器与清洁插管相关联。

在图2所示的实施例中，介质插管2和传导元件10设计为基本上独立的组件，都与共用供电单元16电连接。在如图2所示的示例性实施例中，传导元件10设计为“传统型”电极，即，尤其是设计为由金属制成的导电针状元件。由于该设计，介质插管2和传导元件10可以相互独立移动和定位，从而可以实现灵活操作待处理组件。特别是接触尖端14和出口4可以彼此相互独立定位，由此，可以实现与组件的最佳电连接。

相反，根据图3的示例性实施例示出了另一种实施例，其中，介质插管2和传导元件10集成在外壳30中。在图示的实施例中，在介质插管2中的介质管和传导元件10的电导体彼此相邻并排设置，从而使得接触尖端14和出口4彼此相邻设置在外壳30的自由端32。或者，可以将上述组件进行同轴设置，将介质插管2中的介质管环状围绕传导元件10(反之亦然)。将介质插管2和传导元件10集成在外壳30内的构造可以易于操作，因为治疗者甚至可以实现该系统的单手操作和定位。

从实现处理液的馈送和电流通电来看，处理装置1(尤其是其控制单元18)可以通过相互适配实现协同的过程控制。为此，可以提出例如经由控制单元18开启运送单元协同进行处理液的运送。所述运送单元一端与连接软管6或者容器8相连，另一端与供电单元16相连。上述协同操作可以自动控制，若必要也可以使用开关手动控制。可以将手动开关设置在清洁插管的端件所在区域中，从而使操作者在对患者进行处理的时候可以接触到系统控制元件。

为了实现易于操作，如图4的放大细节所示，介质插管2的出口4设置有锁40，当对开口4施加大于预设最小值的力将其压到接触面上时，锁40自动打开。为此，在根据图4的示例性实施例中，锁40包括中空锁芯42，该中空锁芯42安装在介质插管2中，以便在介质管的纵向方向上移动，该介质管的圆柱形壳体设置有大量进液开口44。中空锁芯42通过预应力弹簧46支撑，其方式如下：在空载状态下，中空锁芯42设在导向套48内部并且关闭进液开口44，该导向套48设置在出口4所在区域中。然而，如果向中空锁芯42施加大于弹力的力将其压到接触面上，则中空锁芯42会克服弹力而向内移动进入介质插管2中，从而释放进液开口44，并且介质可以通过中空锁芯42从介质插管2流出。利用这种构造或者相似构造，实现了如下效果：操作者可以通过将介质插管压到接触面上来直接控制处理液的排出。

在一个有益的实施例中，本发明所述的处理装置与供电单元16的控制单元18电耦合。具体地，处理装置设计为：按照电的、电子的或者相似的方式检测中空锁芯42的移动用于控制处理液的出口管放液，并将检测信号作为控制单元18的触发信号。然后，借由该触发信号，例如根据存储的通电图案，可以向组件通电。

另外，将旋流器、反射器或者扩散器50与出口4连接，以避免因压力过大而将电解液或者处理液泵入周围组织中。即，如果将电解清洁插管插入在植体与软组织之间，电解液流入该囊中可能会导致过压。为了补偿该过压，可以将电解清洁插管2另外设置在诸如泄槽的外面。

电解清洁插管也可以用于清洁臀、膝、肩、肘、脚、脚趾、手、手指、脊柱植体和/或任何导电的骨植体。电流路径出口的材料优选的是金属合金或者与待清洁的骨植体相同的金属。这些金属可以是：钛、锆、钽、和/或这些的合金，或者用于骨植体的其他金属。这两个电极的电绝缘材料优选由生物兼容性合成材料组成，如玻璃或者陶瓷。

供电单元16和/或与其相关联的控制单元18设计为既定的过程控制。由其供应的电压或电流可以是应用到两个电极作为直流电压/直流电(从两个方向的极性)或是交流电压。如果是交流电压，则可以是正弦、三角形、矩形、或这三种形状任意叠加成的形状的不同频率的交流电压。此外，这个交流电压可以是由直流电压叠加而成。另一种可能性是使用脉冲直流电压。如上所述，特别优选输入多种不同化合物的电解液，所述电解液可以依序馈送至植体或是同时(混合)馈送至植体。处理装置1适于配置为实现该目的。具体地，可以为至少两种液体或者电解液提供多个容器8，可以经由泵以及一个或者多个阀门或者阀门单元将这些液体或者电解液同时(混合)或依序经由连接软管6运送到介质插管2中。

电极材料可以由与种植牙20相同的材料制成。由于种植牙20优选地由钛或者钛合金制成，所以优选的是使其他电极由另一金属制成。阳极通电时，钛以及与钛相似的金属通常会形成具有保护功能的氧化层，该氧化层可用作绝缘体。为了在种植牙20阴极通电的情况下，电流的流动不会受到氧化层的限制，有利的是以不形成或几乎不形成任何氧化层的金属作为反电极。在一个特别有利的实施方式中，该电极既不会因与介质/电解液接触而腐蚀，也不会因受电压或者电流冲击而腐蚀。优选的电极材料选取金、铂或钯。

附图标记列表

1 处理装置，处理构件

2 介质插管

4 出口

6 连接软管

8 容器

10 传导元件

12 端部

14 接触尖端

16 供电单元

18 控制单元

19 电缆

20 种植牙

22 外螺纹

24 空间区域

26 颚骨

28 支柱组件

30 外壳

32 端部

40 锁

42 中空锁芯

44 进液开口

46 预应力弹簧

48 导向套

50 扩散器

Claims (2)

1.一种用于清洁受生物膜污染的组件的处理装置(1)，其特征在于，所述组件为骨植体或者种植牙(20)的表面，所述处理系统(1)具有传导元件(10)，所述传导元件(10)与待处理的组件电连接并且可以连接至供电单元(16)的第一电极，并且处理系统(1)具有用于向组件供应处理液的介质插管(2)，所述介质插管(2)的内部以导电的方式与所述供电单元(16)的第二电极连接，并且所述介质插管(2)位于传导元件(10)的外部,在所述的传导元件(10)的自由端(12)处具有外露的金属接触尖端(14)，在操作中，将接触尖端压到待处理的组件上以建立电连接，所述介质插管(2)的出口(4)形成电接点或者电触点，经由该电接点或者电触点，使电流流入待处理的组件中。

2.根据权利要求1所述的处理装置(1)，其特征在于，所述介质插管(2)的开口(4)设置有锁(40)，锁(40)包括中空锁芯(42)，该中空锁芯(42)安装在介质插管(2)中，以便在介质管的纵向方向上移动，该介质管的圆柱形壳体设置有大量进液开口(44)，中空锁芯(42)通过预应力弹簧(46)支撑，当向开口(4)施加大于预设最小值的力将开口(4)压到接触面上时，所述锁(40)自动打开。