DE102007011368A1 - Elektrodenmaterial-MoTaWVNb für Elektrolysevorrichtungen am biologischen Körper - Google Patents

Abstract

Elektrolysevorrichtung für bestromte elektrochemische Anwendung am biologischen Körper, die im unbestromten Zustand elektropositives metallisches Anoden- und Kathodenmaterial mit schwach negativem Normalpotential (-0,10 Volt bis -1,10 Volt) im polaren Dielektrikum aufweist und im bestromten Zustand nur wenige Metallionen aus dem Elektrodenmaterial in das Dielektrikum freisetzt (im Vergleich zu Zink-Elektroden), die biologisch unbedenklich sind, und sich wegen der langsamen Freisetzung nur langsam verbraucht, und die Metallionen mit dem biologischen Körper in Kontakt kommen bzw. von der Haut aufgenommen werden können, wobei der Stromfluss nicht direkt durch den vom Dielektrikum umgebenen biologischen Körper geht und die Elektroden jeweils nach einem gesetzten Zeitintervall umgepolt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrodenmaterial (Anode/Kathode) ganz V und/oder ganz Mo und/oder ganz Nb und/oder ganz Ta und/oder W aufweist und wobei unter Bestromung jeweils aus dem Elektrodenmaterial in das gepufferte Dielektrikum Metallionen freigesetzt werden und mit der Oberfläche des biologischen Körpers in Kontakt kommen und von diesem aufgenommen werden.

Description

• Alle Metalle sind in dieser Patentanmeldung bezeichnet entsprechend des Periodensystem der Elemente, z. B. „Mo" ist Molybdän. Die Erfindung betrifft elektrisch leitendes Material, das zur Herstellung von Elektroden verwendet wird, die in Vorrichtungen zur elektrochemischen Zersetzung von polaren Flüssigkeiten, vorzugsweise Wasser, eingesetzt werden, wobei während der Elektrolyse Teile von menschlichem oder tierischem Körper in das elektrolytisch behandelte Wasser eintauchen zum Zweck der medizinisch-therapeutisch, diagnostischen Behandlung von Befindlichkeitsstörungen und Erkrankungen. Derartige Vorrichtungen und ihre Anwendung am biologischen Körper sind ausführlich im Stand der Technik beschrieben (Martens, Franz-Heinrich, 1803, Vollständige Anweisung zur therapeutischen Anwendung des Galvanismus; Remak, Robert „Ueber die Heilwirkung des constanten galvanischen Stromes bei Contracturen, Lähmungen und Atrophien der Muskeln". Dtsch. Klin. 8 (1856), Seite 353–354; Remak, R., „Ueber die Anwendung galvanischer Stöme zur Heilung von Lähmungen und Contracturen", Galvanotherapie, 1858, Seite 207–209; Remak, R., „Elektrotherapeutische Mitteilungen", Galvanotherapie 1858, Seite 224–230; Remak, R., „Ueber die physiologischen Grundlagen der Anwendung galvanischer Ströme zur Heilung von Lähmungen", Galvanotherapie 1858, Seite 220–222; Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 202005017427.0 ; EP0501783 ; EP05017584 ; EP05017585 ; Deutsche Patentanmeldung 102005053224.1;) Allen diesen im Stand der Technik gemeinsames Merkmal ist die Verwendung von metallischen, elektrisch leitenden Elektroden, die unter Bestomung bis zu 3 Ampere bzw Bespannung bis zu 24 Volt in einem Dielektrikum an der Anode Metallionen ins Dielektrikum freisetzen, die mit der Oberfläche des biologischen Körpers, vorzugsweise, menschlichen Körpers in Kontakt treten können und vom Körper unter der Elektrolyse aufgenommen werden (Zierer, O., Griesz-Brisson, M, 2006, Mögliche Induktion von Krebs durch chrom- und nickelhaltige Elektrolysevorrrichtungen bei Medizin- und Wellnessprodukten, Ärztezeitschrift für Naturheilverfahren, 47, 8, Seite 526–535). Aus dem Stand der Technik ist auch bekannt, dass durch geeignete Wahl und räumliche Ausrichtung der Elektroden und des Dielektrikum geladene Stoffe, z. B. Arzneimittel, in den Körper transportiert werden können, was sich die Medizin in der Iontophorese zu Nutze macht. Bei der Iontophorese werden leitende Elektroden, vorzugsweise Kunststoffmanschetten direkt auf die Körperoberfläche des Menschen angebracht, die über den Stromtransport dann geladene Stoffe durch die Epidermis der Haut, vorzugsweise durch die ekkrinen Drüsen, in den Körper transportieren. Bei der Iontophorese ist das Körperteil zwischen Anode und Kathode platziert. Beim Stanger-Bad, einem hydroelektrischen Vollbad, wird der biologische Körper über Elektroden, die am Wannenrand platziert sind, also nicht direkt auf der Körperoberfläche angebracht sind, einem Gleichstromfeld ausgesetzt, das den Körper durchströmt. In der Regel kommt es an der Anode zu einem Verbrauch (Anodenoxidation, Opferanode, sacrificial anode) der Elektrode und an der Kathode zur Ablagerung von Salzen (Kathodenreduktion). Je nach chemischer Zusammensetzung der Elektroden kommt es zur raschen oder langsamen Freisetzung von Metallionen aus dem Elektrodenmaterial. Der Stand der Technik verwendet Platin, Platin/Iridium, Palladium, Titan, Silber oder Gold als edle Metallelektroden, die auf Grund ihrer physiko-chemischen Eigenschaften nur eine geringgradige Abnutzung, d. h. Freisetzung von Elektrodenmaterial bei hoher Leitfähigkeit und elektrochemischer Zersetzung des Wassers zeigen, wobei die Zersetzungsprodukte mit dem biologischen Körper reagieren können (z. B. Aufnahme über die ekkrinen Drüsen, sweat glands). Nachteilig an diesem Elektrodenmaterial sind die hohen Kosten, und die gesundheitsschädigende Wirkung von Platin, Iridium, Palladium und Titan. Trotz hoher chemischer Normalpotentiale gehen diese Metalle und ihre Legierungen an der Anode in Lösung, d. h. sie bilden geladene Teilchen, Ionen, die vom menschlichen Körper unter der Elektrolyse aufgenommen werden. Die gesundheitsschädigende Wirkung – ausser von reinst Gold und reinst Silber – betrifft die ärztlich bekannten allergischen Reaktionen, die sich ua. auch im Lymphozyten Transformation Test, (lymphocyte transformation test, MELISA^®) nachweisen lassen. Unter dem Einfluss von Palladium-Ionen sind aplastische Anämien beschrieben worden, die Allergie gegen Palladium und seine Salze/Legierungen ist eine gesetzlich in der BRD anerkannte Berufskrankheit bei Zahntechnikern. Platin, Palladium und ihre Legierungen sind als Ursache von allergischen Reaktionen benannt in der TRGS-540, Sensibilisierende Stoffe, Anlage-2, Seite 13 (TAGS = Technische Regeln für Gefahrstoffe der BRD-, Ausgabe Februar 2000; technical regulations for hazardous chemicals at the workplace, edition february 2000). Auch die in Edelstahlelektroden (CrNi177-Edelstahl) verwendeten, weniger elektropositiven Schwermetalle wie Chrom, Nickel sind gesundheitlich ganz bedenklich, da hexavalentes Chrom und ionisierte Nickel in das Dielektrikum freigesetzt werden, die wiederum über die Haut vom Körper aufgenommen werden können. Chrom- und Nickel-Ionen verursachen beim Menschen Krebs und Allergien (siehe hierzu TRGS 540, „Stoffe mit allergischem Kontaktekzem"; Zierer, O., Griesz-Brisson, M, 2006, Potenzielle Gesundheitsgefahren durch Chrom, Nickel und Mangan-haltige Elektrolysevorrichtungen in Medizin- und Wellnessprodukten, Umwelt-Medizin-Gesellschaft, Ausgabe Nr. 4). Erste Ansätze der Verwendung von gesundheitlich unbedenklichen Werkstoffen als Elektrodenmaterial in medizinischen Elektrolysevorrichtungen ist die Verwendung von hochreinem Zink (DIN-EN-1179, Reinst-Zink 99,995%) in der Patentanmeldung DPMA-Nr. 102005053224.1. Derartiges Elektrodenmaterial löst sich an der Anode auf, und setzt Zinkionen in das Dielektrikum frei. Zinkionen kommen über das Dielektrikum mit der Haut in unmittelbaren Kontakt und können vom Körper aufgenommen werden. Zinkionen sind nicht gesundheitsschädlich, im Gegenteil, Zinkauflagen werden in der Dermatologie zur Heilung von Hautverletzungen ein gesetzt. Zink ist im Körper der Bestandteil von mehr als 100 Enzymen, der tägliche Zinkbedarf des Menschen liegt bei ca. 15 mg. Nicht alle Hauterkrankungen oder Befindlichkeitsstörungen lassen sich jedoch durch die Anwendung von Elektrolysevorrichtungen behandeln, die nur Zink-Elektroden aufweisen. Hyperhydrosis palmaris/plantaris wird durch Iontophorese behandelt. Auch Aluminium-3-Chlorid (30% in Ethanol) ist ein Mittel zur Behandlung dieser Hauterkrankung, was allerdings auf Grund des Alkoholgehaltes zur starken – unerwünschten – Austrocknung der Haut führt. Es werden auch z. T. nur ungenügende Heilerfolge berichtet.
• Deshalb war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektrodenmaterial aufzufinden, dass – keine Gesundheitsgefahren aufweisend – in der Anwendung in einer Elektrolysevorrichtung für bestromte elektrochemische Anwendung am biologischen Körper im unbestromten Zustand elektropositives metallisches Anoden- und Kathodenmaterial mit schwach negativem Normalpotential (0,10 Volt bis 1,10 Volt) im polaren Dielektrikum aufweist, und im bestromten Zustand nur wenige Metallionen aus dem Elektrodenmaterial in das Dielektrikum freisetzt (im Vergleich zu Zink-Elektroden), die biologisch unbedenklich sind, und sich wegen der langsamen Freisetzung nur langsam verbraucht, und die Metallionen mit dem biologischen Körper in Kontakt kommen bzw von der Haut aufgenommen werden können, wobei der Stromfluss der Elektroden direkt und/oder nicht direkt durch den vom Dielektrikum umgebenen biologischen Körper geht und die Elektroden jeweils nach einem gesetzten Zeitintervall umgepolt werden.
• Die Lösung war das Auffinden des erfindungsgemässen Elektrodenmaterial (Anode/Kathode), das ganz V und/oder ganz Mo, und/oder ganz Nb, und/oder ganz Ta und oder W aufweist und wobei unter Bestromung jeweils aus dem Elektrodenmaterial in das gepufferte Dieelektrikum Metallionen freigesetzt werden und mit der Oberfläche des biologischen Körper in Kontakt kommen, und von diesem aufgenommen werden. V, Mo, Nb, Ta, und W sind kommerziell erwerbbar in reinster Qualität, so dass gesundheitsschädliche Metallbestandteile ausgeschlossen, bzw, nur in Spuren vorhanden sind.
• Das Material für die erfindungsgemässen Elektroden wird im Flugzeug-, Schiffs-, und Automobilbau, Elektronik, und Schweisstechnik verwendet, und kann leicht in die gewünschte Elektrodenform eingearbeitet werden, z. B, Spule, Platte, Rohr, Stange. Der gewünschte Erfolg der Erzeugung des elektromagnetischen Feldes und der Freisetzung von Metallionen in das Dielektrikum kann erzielt werden, indem Legierungen der erfindungsgemässen Metalle eingesetzt werden oder aber die Metalle in reinster Qualität (wobei immer noch Spuren von Fremdmetallen vorhanden sind im Bereich von 0,0005 bis 0,005 Gew.-%) untereinander elektrisch leitend entsprechend der gewünschten Zusammensetzung verbunden werden. Metalllegierungen können aber auch mit den Metallen in reinster Qualität zu einer einzigen Elektrode oder zu jeweils Anode oder Kathode elektrisch leitend verbunden (Reihen- und/oder Parallelschaltung) werden. Die gewünschte Zusammensetzung der Elektroden kann erreicht werden, indem z. B. der prozentuale Anteil der Oberflächen der Metalle miteinander elektrisch leitend verbunden wird, um in derartiger Form die gewünschte Mischung der Metalle an einer einzigen Elektrode zu errichten. Es können aber andere Parameter für die Ermittlung der Mischung herangezogen werden, wie die elektrische Verbindung der Metalle entsprechend ihrer Gewichtung (Gewichts-Prozent).
• Die erfindungsgemässen Metalle in reinst Qualität können jeweils ganz allein oder in Kombination mit anderen erfindungsgemässen Metallen als Gesamtanode oder Gesamtkathode in Reihe oder parallel am Stromfluss verschaltet werden, so dass unter der bestromten Elektrolyse der Strom entweder ganz durch die in Reihe geschalteten erfindungsgemässen Metalle oder anteilmässig durch die parallel verschalteten Elektroden fliesst.
• Mit dieser Verschaltung werden im Dieelektrikum – unter dem Einfluss des bestromten elektromagnetischen Feldes – anteilmässig bezogen auf Gewicht und Oberfläche des Elektrodenmaterials Metallionen aus den jeweils verschalteten Metallkombinationen freigesetzt. Neben ihren guten Eigenschaften als langsam abnutzbares Elektrodenmaterial in der elektrolytischen Anwendung an biologischen Körpern, stehen V, Nb und Ta im Verdacht als Anti-Tumor-Mittel, wobei die Körperelektrolyse mit V-Elektroden als Unterstützung bei der Krebs-Therapie eingesetzt werden kann, ganz besonders bei gastro-intestinalen Resorptionsstörungen. V wird über die Haut gut resorbiert (Valko, M., Morris, H., Cronin, M. T. D. 2005, Metals, Toxicity and Oxydative Stress, Current Medicinal Chemistry, Vol 12, Seite 1182–1184). Diese Metall-Elektroden können aber auch in der erfindungsgemässen Einrichtung zur Verwendung zur Behandlung von anderen Krankheiten, wie z. B. Hauterkrankungen eingesetzt werden.
• Die erfindungsgemässen Metalle bilden unter Bestromung im wässrigen Dielektrikum Oxydschichten auf der Metalloberfläche aus, die eine Anodenoxydation verlangsamen und so die Lebensdauer der Elektroden verlängern.
• Das erfindungsgemässe Elektrodenmaterial hat neben einem anwendungsfreundlichen Widerstandsverhalten (ca. 10 × 10^–8 OHM × m) den Vorteil der elektrolytischen Freisetzung von biologisch unbedenklichen (Metall)-Ionen in statu nascendi, die mit der Körperoberfläche reagieren können, bzw. vom Körper aufgenommen werden können und so die therapeutische Wirksamkeit erzielen können.
• Entscheidend für die Abnutzung des erfindungsgemässen Elektrodenmaterials ist die Leitfähigkeit und pH des Dielektrikums.
• Verzögert wurde die anodische Oxidation der erfindungsgemässen Legierungen unter bestromten Bedingungen und 25 Grad Celsius mit einem Dielektrikum bei einem pH 5,00 bis 8,5 vorzugsweise pH 7,00 bis 8,00, am besten bei pH 7,5. Für die Verwendung im Dielektrikum (25 Grad Celsius) der Elektrolysevorrichtung der erfindungsgemässen Elektroden haben sich pH-Puffersysteme als besonders gesundheitsunbedenklich gezeigt, aufweisend Kalium-Citricum/Magnesium-Citricum (1 mol:1 mol) mit 10 mM bis 100 mM, vorzugsweise 15 mM bis 50 mM. Es können aber auch andere Puffer-Mischungs-Konzentrationen verwendet werden, jeweils von 0,1 bis 1,0 Mol-Prozent (mol-%) oder Mol/Liter, oder oder Gewichts-Prozent (w-%), ohne dass es zu einer Verschlechterung der Ergebnisse kommt. Puffersysteme aufweisend Phosphat-Puffer im Bereich von 10 mM bis 100 mM (pH 3,00 bis pH 10, bevorzugt pH 6,5 bis 7,5) vorzugsweise 15 mM bis 50 mM sind besonders geeignet für eine lange Lebensdauer der erfindungsgemässen Elektrodenlegierungen.
• Experiment (Beschleunigung des menschlichen Stoffwechsel)
• Eine weibliche Person, Raucher, 49 Jahre, mit metabolischem Syndrom wurde mittels einer Elektrode aus Mo und V (Bestromung 3 A; Dielektrikum: Kalium-Hydrogen-Phosphat, 30 mM, pH 7,5, 25 Grad Celsius) an 14 Tagen behandelt, mit jeweils 1 Tag Pause zwischen den jeweiligen Behandlungen; Bei gleichbleibender Trinkmenge (30 mL/kg/Tag) an Mineralwasser nahm die renale Ausscheidung an Flüssigkeit um 19%–25% ab Tag 7 der Behandlung zu ohne dass es zu einer Veränderung des Kreatinin kam.
• Die Anwendung der erfindungsgemässen Elektroden ist nicht auf die aufgezeigten Experimente beschränkt; sie umfasst auch weitere Anwendungen wie der Prävention von Erkrankungen und Befindlichkeitsstörungen.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• - DE 202005017427 U [0001]
• - EP 0501783 [0001]
• - EP 05017584 [0001]
• - EP 05017585 [0001]
• Zitierte Nicht-Patentliteratur
• - Martens, Franz-Heinrich, 1803, Vollständige Anweisung zur therapeutischen Anwendung des Galvanismus [0001]
• - Remak, Robert „Ueber die Heilwirkung des constanten galvanischen Stromes bei Contracturen, Lähmungen und Atrophien der Muskeln". Dtsch. Klin. 8 (1856), Seite 353–354 [0001]
• - Remak, R., „Ueber die Anwendung galvanischer Stöme zur Heilung von Lähmungen und Contracturen", Galvanotherapie, 1858, Seite 207–209 [0001]
• - Remak, R., „Elektrotherapeutische Mitteilungen", Galvanotherapie 1858, Seite 224–230 [0001]
• - Remak, R., „Ueber die physiologischen Grundlagen der Anwendung galvanischer Ströme zur Heilung von Lähmungen", Galvanotherapie 1858, Seite 220–222 [0001]
• - Zierer, O., Griesz-Brisson, M, 2006, Mögliche Induktion von Krebs durch chrom- und nickelhaltige Elektrolysevorrrichtungen bei Medizin- und Wellnessprodukten, Ärztezeitschrift für Naturheilverfahren, 47, 8, Seite 526–535 [0001]
• - Zierer, O., Griesz-Brisson, M, 2006, Potenzielle Gesundheitsgefahren durch Chrom, Nickel und Mangan-haltige Elektrolysevorrichtungen in Medizin- und Wellnessprodukten, Umwelt-Medizin-Gesellschaft, Ausgabe Nr. 4 [0001]
• - Valko, M., Morris, H., Cronin, M. T. D. 2005, Metals, Toxicity and Oxydative Stress, Current Medicinal Chemistry, Vol 12, Seite 1182–1184 [0006]

Claims (11)

1. Elektrolysevorrichtung für bestromte elektrochemische Anwendung am biologischen Körper, die im unbestromten Zustand elektropositives metallisches Anoden- und Kathodenmaterial mit schwach negativem Normalpotential (–0,10 Volt bis –1,10 Volt) im polaren Dielektrikum aufweist, und im bestromten Zustand nur wenige Metallionen aus dem Elektrodenmaterial in das Dielektrikum freisetzt (im Vergleich zu Zink-Elektroden), die biologisch unbedenklich sind, und sich wegen der langsamen Freisetzung nur langsam verbraucht, und die Metallionen mit dem biologischen Körper in Kontakt kommen bzw von der Haut aufgenommen werden können, wobei der Stromfluss nicht direkt durch den vom Dielektrikum umgebenen biologischen Körper geht und die Elektroden jeweils nach einem gesetzten Zeitintervall umgepolt werden dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrodenmaterial (Anode/Kathode) ganz V und/oder ganz Mo, und/oder ganz Nb, und/oder ganz Ta und oder W aufweist und wobei unter Bestromung jeweils aus dem Elektrodenmaterial in das gepufferte Dieelektrikum Metallionen freigesetzt werden und mit der Oberfläche des biologischen Körper in Kontakt kommen, und von diesem aufgenommen werden.
2. Elektrodenmaterial nach 1, das ganz V aufweist.
3. Elektrodenmaterial nach 1–2, das neben V noch aufweist Mo, Nb, Ta und/oder W.
4. Elektrodenmaterial nach 1, das ganz Mo aufweist.
5. Elektrodenmaterial nach 1 und 4, das neben Mo noch aufweist V, Nb, Ta und/oder W.
6. Elektrodenmaterial nach 1, das ganz Nb aufweist.
7. Elektrodenmaterial nach 1 und 6, das neben Nb noch aufweist V, Mo, Ta und/oder W.
8. Elektrodenmaterial nach 1, das ganz Ta aufweist.
9. Elektrodenmaterial nach 1 und 8, das neben Ta noch aufweist V, Mo, Nb und/oder W.
10. Elektrodenmaterial nach 1, das ganz W aufweist.
11. Elektrodenmaterial nach 1 und 10, das neben W noch aufweist V, Mo, Nb und/oder Ta.