DD282398A5

DD282398A5 - Hyperthermieeinrichtung

Info

Publication number: DD282398A5
Application number: DD32773789A
Authority: DD
Inventors: Hans-Christian Hecht; Eberhard Schuhmann
Original assignee: Ardenne Forschungsinst
Priority date: 1989-04-19
Filing date: 1989-04-19
Publication date: 1990-09-12
Also published as: DE4012854A1

Abstract

Die Hyperthermieeinrichtung dient der Erzeugung einer lokalen UEberwaermung von Koerperpartien durch Infrarot-A-Strahlung. Erfindungsgemaesz sind in einem flexiblen, isolierenden Traegermaterial eine Vielzahl von im Infrarot-A-Bereich emittierenden Lumineszenzdioden matrixfoermig angeordnet. Die Leitungselemente fuer die Stromversorgung sind ebenfalls in das Traegermaterial integriert. Fig. 1{Hyperthermieeinrichtung; lokale UEberwaermung; Infrarot-A-Strahlung; Traegermaterial; Lumineszenzdioden; matrixfoermig; Leitungselemente; Stromversorgung}

Description

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Vielzahl von im Infrarot-A-Bereich emittierenden leistungsstarken Lumineszenzdioden (LED) in einem flexiblen, isolierenden Trägermaterial matrixförm'g angeordnet sind. Die LED werden von

einer Stromversorgungsquell? für Impulsbetrieb betrieben. Sämtliche elektrischen Le itungselemente sind flexibel und im

Trägermaterial integriert. Das Verhältnis der strahlenemit'ierenden Fläche zur Gesamtfläche ist größer als 0,6. Die elektrische Ansteuerung erfolgt durch Impulsstromversorgungsquellt ι derart, daß ein multiplexer Impulsbetrieb vor elektrisch

kombinierten, ober geometrisch durchmischten LED-Gruppen realisiert ist, wobei die Versorgungsspannung unter der fürmedizinische Anwendung zulässigen Berührungsspannung liegt. Die mittlere Leistungsdichte liegt über 4W/dm². Es istvorteilhaft, in dem Trägermateriiil eine flexible Leiterplatte anzuordnen, an welcher die LED angeschlossen sind; dadurchentfallen die Verbindungsleitungen.

Die Vorteile dieser erfindungsgemäßen Einrichtung liegen darin, daß deren Flexibilität es gestattet, zur Überwärmung

ausgewählter Körperpartien die Wärmequelle direkt auf die Haut aufzulegen und damit einen allseitigen Leistungseintrag zuermöglichen, der bis zur Verträglichkeitsgrenze der hautnahen Gewebeschichten gesteigert werden kann.

Jo nach Körpergeometrie und Applikationsgeometrie der Hyperthermieeinrichtung wird ein Tiefenprofil der Energieabsorptionsrate erreicht, das deutlich von dem einer einseitigen Bestrahlung zugunsten einer Tiefenwirksamkeit

abweicht. Die Leistungsverteilung auf der Oberfläche läßt sich weitestgehend homogen gestalten, so daß punktförmige

Überwärmungsstellen nicht erzeugt werden. Die Infrarotstrahlung wird, bedingt durch die Abstrahlungscharakteristik de^r lED, vorrangig senkrecht zur Oberfläche der Hyperthermieeinrichtung (in Richtung der Flächennormalen) abgestrahlt. > amit wird ein wirkungsvoller Energieeintrag in das Körpergewebe erzielt. Die Oberflächen der Einrichtung lassen sich nahezu eben ausführen, so daß eine gute Reinigungs- und Desinfektionsmöglichkeit

gegeben ist.

Ein weiterer entscheidender Vorteil liegt in einem hohen Wirkungsgrad und damit in der extrem geringen Eigenerwärmung der Hyperthermieeinrichtung, so daß ohne irgendeine zusätzliche Oberflächenkühlung ein direkter Hautkontakt problemlos erfolgen Werden die einzelnen LED elektrisch so zu Gruppen zusammengeschaltet, daß die LED der einzelnen Gruppen eine geometrisch

durchmischte Anordnung haben, eine LED also stets von LED anderer Gruppen umgeben ist, kann der durch den notwendigen

Impulsbetrieb bewirkte Pauseneffekt loka! überdeckt worden und damit eine nahezu konstante mittlere Leistungsdichte zur Wirkung gebracht werden. Ausfuhrungsbelsplol Die zugehörige Zeichnung zeigt in

Fig. 1: einen Schnitt durch eine Hyperthermieeinrichtung, Fig. 2: einen Ausschnitt als Draufsicht.

Eine flexible Silikonkautschuk-Matte als Trägerrnateiiai 1 hat eine Fläche von etwa 10cm x 28cm. In ihr sind 750 leistungsstarke Lumineszenzdioden (LED) 2, geometrisch versetzt mit einem Zeilenabstand von 3 mm und Spaltenabstand von 10 mm

angeordnet. Die LED 2 sind rückseitig mit einer hochflexiblen Verdrahtung 3 so zusammengeschaltet, daß jeweils 10 LED 2 einer

Spalte in einer Reihenschaltung zu Gruppen zusammengeschaltet sind.

15 dieser Gruppen werden wiederum gleichzeitig von einer Impulsstromversorgungsquelle gespeist, so daß 5 voneinanderunabhängige LED-Gruppen, die zeitlich versetzt angesteuert werden und auf der Fläche geometrisch gleich verteilt liegen,gespeist werden. Die Betriebsspannung liegt unter 40V, so daß kein 9 Gefährdung bei defekter Einrichtung durch zu hohe

Berührungsspannung auftreten kann. Mit dieser Einrichtung lassen sich flächenbezogene Leistungsdichter, bis 20W/dm² erzielen.

Claims

1. Hyperthermieeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß in einem flexiblen, isolierenden Trägermaterial (1) eine Vielzahl von im Infrarot-A-Bereich emittierenden Lumineszenzdioden (2) matrixförmig angeordnet sind, daß für die Stromversorgung erforderliche Leitungselemente in dem Trägermaterial (1) integriert sind und daß die Lumineszenzdioden (2) elektrisch zu Gruppen kombiniert, und diese geometrisch durchmischt angeordnet und mit einer Stromquelle für Impulsbetrieb verbunden sind.

2. Hyperthermieeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der strahlenemittierenden Fläche zur Gesamtfläche größer als 0,6 ist.

3. Hyperthermieeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungselemente eine flexible Leiterplatte sind.

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung einer lokalen Überwärmung von Gewebs- und Körperpartien durch tiefenwirksame Infrarot-A-Strahlung im Rahmen einer medizinischen Therapie.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Zur Erzielung einer lokalen Überwärmung am Menschen sind eine Vielzahl von Einrichtungen bekannt, die nach unterschiedlichen Wirkprinzipien arbeiten. Nebnn elektromagnetischen Feldern, die lokal appliziert zur Erwärmung genutz: werden, kommen Ultraschall, Infrarotstrahlung und andere Energieformen zum Einsatz. Bei der lokalen Hyperthermie oder bei einer lokalen Temperaturaufstockung Im Rahmen einer mehrstufigen Hyperthermie ist es wichtig, daß der Energieeintrag im Zielgebiet stets über dem Energieabtransport durch Gewebewärmeleitung, Konvektion durch Blutfluß oder ähnlichem liegt. Sonst gelingt keine lokale Temperaturerhöhung. In jüngster Zeit werden bevorzugt IR-A-Strahlungsquellen zur obengenannten Hyperthermie eingesetzt. Sie erzeugen eine relativ tief eindringende Strahlung. Entsprechend entfernt vom und/oder um den Körper sind die IR-Strahler angeordnet und erzeugen eine mehr oder weniger gebündelte IR-A-Strahlung auf das Zielgebiet des Körpers. Der Energieeintrag erfolgt b· einseitiger Einstrahlung in einem begrenzten Hautareal, wobei der apparative Aufwand erheblich ist. Von Nachteil ist, daß trotz einer Erhöhung der Energieflußdichte bis zur Grenze der Hautverträglichkeit und trotz des relativ guten Eindringvermögens dar IR-Strahlung die oberflächennahen Gewebsbereiche eine hohe Energieabsorption haben und .somit eine Energieabsorptionsrats der tiefen Bereiche in der gewünschten Höhe kaum erreicht werden kann. Eine ausreichende lokale Tiefenwirksamkeit ist mi*, dieser Einrichtung nicht erreichbar. Bei mehreren auf das Zielgebiet gerichteten Strahlungsquellen, die um den Körper angeordnet sind, bestehen die Mängel darin, daß der Patient durch die ihn umgebenden Strahler in bestimmten Situationen schlecht zugängig ist und daß die Ruhigstellung des Patienten während einer gezielten Therapie erforderlich ist. Der apparative Aufwand ist hoch.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer einfach zu handhabenden und anwendungssicheri η Einrichtung zur lokalen Erwärmung von Körperpartien. Die Mängel der bekannten technischen Lösungen sind zu ve η.- eiden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hyperthermieeinrichtung zur Erzeugung von Infrarot-A-Strahlung zu schaffen, die eine lokile Erwärmung von Flächen oder tieferliegenden Körperpartien des menschlichen Körpers gestattet, um eine lokale Hyperthermie oder im Rahmen einer mehrstufigen Hyperthermie eine lokale Temperaturaufstockung hervorzurufen. Die Energieverteilung soll weitestgehend homogen sein und die Hyperthermieeinrichtung soll an jede Kö-perform angepaßt werden können. Die Hyperthermieeinrichtung soll eine vorwiegend zur Flächennormalen gerichtete Infrarot-Strahlung abgeben und keine wesentliche Eigenerwärmung der Oberfläche haben, so daß ein direkter Hautkontakt möglich ist. Die Leistungsdichte soll so hoch sein, daß die Schwelle zur oberflächlichen Gewebeunverträglichkeit nicht überschritten wird.