DE102015114404A1

DE102015114404A1 - Immunmodulation

Info

Publication number: DE102015114404A1
Application number: DE102015114404.2A
Authority: DE
Inventors: Jörg Vienken
Original assignee: NEPHRO-SOLUTIONS AG
Current assignee: NEPHRO-SOLUTIONS AG
Priority date: 2015-08-28
Filing date: 2015-08-28
Publication date: 2017-03-02
Also published as: WO2017036990A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Modulationsgerät mit einem Wechselfeldgenerator und einem durch den Wechselfeldgenerator erzeugten hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeld mit einer Flüssigkeitsleitung (7) mit einem Einlass- und Auslassanschluss (8, 9) an ein menschliches Blutgefäß, wobei das Wechselfeld und die Flüssigkeitsleitung (7) sich gegenseitig durchdringend so angeordnet sind, dass das Wechselfeld auf das durch die Flüssigkeitsleitung (7) fließende Blut einwirkt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Modulationsgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Modulationsgeräte mit hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeldern sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt.
Aus der Veröffentlichung „Terahertz Electromagnetic Fields (0.106 THz) Do Not Induce Manifest Genomic Damage In Vitro", Henning Hintzsche et al., PLOS ONE, September 2012, Volume 7, Issue 9, e46397 ist bekannt, elektromagnetische Felder zwischen 0,1 bis 10 Terahertz auf Zellkulturen anzusetzen. Dabei werden genotoxische Effekte in Blutproben untersucht.
Aus der Veröffentlichung „Low-requency electrical stimulation attenuates muscle atrophy in CKD – a potential treatment strategy", Li Hu et al, J Am Soc Nephrol, Volume 26, 626–635, 2015, ist bekannt dass eine Elektrostimulation mit niedrig frequenten Wechselfeldern zum Anstieg von Markern einer Proteinsynthese (proinflammatorische Zytokine) führt und zur Verbesserung des Status von Muskelatrophien genutzt werden kann.
Aus der Dissertation von Gaofeng Zhang an der Universität Cardiff/UK „Electric signals regulated immunoregultaion and woundhealing" 2012 geht hervor, dass elektrische Felder immunstimulatorische Wirkungen im Bereich der Wundheilung hervorrufen können, da sie die Wirkung des Zytokins Il-18 auf dentritische Zellen verstärken.
Aus der Veröffentlichung „Magnetic Pulse Treatment for Knee Osteoarthritis", Nicolò Pipitone and David L. Scott, in: CURRENT MEDICAL RESEARCH AND OPINION®, VOL. 17., No. 3, 2001, 190–196 ist bekannt, Patienten, die Osteoarthritis in den Knien haben, mit niederfrequenten gepulsten elektromagnetischen Feldern zu therapieren. Dabei werden Schmerzlinderungen erzielt.
In der Veröffentlichung „Direct Electric Current Treatment under Physiologic Saline Conditions Kills Staphylococcus epidermidis Biofilms via Electrolytic Generation of Hypochlorous Acid" (Elisabeth L. Sandvik et al., PLOS ONE, February 2013, Volume 8, Issue 2, e55118) ist offenbart, durch elektrische Ströme die Rehabilität von Biofilmen zu reduzieren.
Es ist daher grundsätzlich bekannt, dass elektromagnetische Felder, eingeschlossen ist kurzwelliges Licht, Auswirkungen auf biologische Strukturen haben, insbesondere auf biologische Zellen. Nachteiligerweise ist bisher keine einfache Vorrichtung bekannt, die es ermöglicht, auf das Immunsystem des Menschen mit Hilfe elektromagnetischer Felder einzuwirken. Ein besondere Zielgruppe für die Anwendung von elektrischen Feldern sind Dialysepatienten, deren Blut regelmäßig einer extrakorporalen Blutwäsche unterworfen wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die den oben genannten Nachteil vermindert.
Die Aufgabe wird durch ein eingangs genanntes Modulationsgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Modulationsgerät weist einen Wechselfeldgenerator auf und ein durch den Wechselfeldgenerator erzeugtes hochfrequentes elektromagnetisches Wechselfeld, und es ist eine Flüssigkeitsleitung mit einem Einlass- und Auslassanschluss an ein menschliches Blutgefäß vorgesehen, wobei das Wechselfeld und die Flüssigkeitsleitung sich gegenseitig durchdringend angeordnet sind, so dass das Wechselfeld auf das durch die Flüssigkeitsleitung fließende Blut einwirkt.
Beispielsweise ist bei einer Sepsis des Menschen die homeostatische Balance zwischen pro- und antiinflammatorischen Faktoren nicht im Gleichgewicht. Insbesondere sind die Aktivitäten der Zytokine (Interleukine), wie IL-1, IL-6, IL-8 sowie IL-4 und IL-10, sowie IGFß nicht im Gleichgewicht. Die Erfindung setzt hier an, die Interleukin produzierenden Zellen durch ein hochfrequentes elektromagnetisches Wechselfeld so zu stimulieren, dass ein Gleichgewicht zwischen pro- und antiinflammatorischen Faktoren hergestellt wird.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, ein einfach baubares Modulationsgerät zur Verfügung zu stellen, mit dem die homeostatische Balance zwischen pro- und antiinflammatorischen Faktoren verbessert werden kann. Das Modulationsgerät weist eine Flüssigkeitsleitung, insbesondere eine Blutleitung auf, in der das menschliche Blut entlangfließt, wobei die Leitung und ein hochfrequentes elektromagnetisches Wechselfeld sich überlagernd angeordnet sind. Das hochfrequente elektromagnetische Wechselfeld wird durch einen Generator erzeugt, so dass das Wechselfeld auf das durch die Flüssigkeitsleitung fließende Blut wirkt.
Es ist grundsätzlich möglich, das Modulationsgerät intrakorporal, also im Körper des Menschen anzuwenden, beispielsweise indem das Gerät, wenn es klein genug ausgebildet ist, operativ in den Menschen eingebracht wird.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Modulationsgerät zur extrakorporalen Anwendung ausgebildet. Dabei wird dem Patienten ein Shunt, vorzugsweise am Unterarm, gelegt. Die Flüssigkeitsleitung weist vorzugsweise zwei Anschlüsse für Schlauchverbindungen zwischen dem Shunt und der Leitung auf, so dass der Blutkreislauf des Patienten vorzugsweise aus dem Arm extrakorporal durch das Modulationsgerät geführt wird. Das Blut kann im extrakorporalen Modulationsgerät günstig dem elektromagnetischen Wechselfeld ausgesetzt werden.
Günstigerweise sind zwei Pole, zwischen denen das Wechselfeld erzeugbar ist, vorgesehen, die sich gegenüberliegen, und die Flüssigkeitsleitung führt zwischen den beiden Polen hindurch.
Bei den Polen kann es sich um Nord- und Südpole eines Magneten handeln und/oder um Plus- und Minuspole, beispielsweise eines Kondensators. Die Pole sind magnetisiert bzw. entgegengesetzt; die Magnetisierung bzw. Ladung wechselt hochfrequent hin und her. Zwischen den Polen entsteht daher ein hochfrequentes elektromagnetisches Wechselfeld. Die Frequenz des elektromagnetischen Wechselfeldes liegt vorzugsweise zwischen 1–100 Megahertz. Es sind jedoch auch höhere Frequenzen im hohen Megahertz- oder Gigahertzbereich denkbar.
Die Feldstärke des elektromagnetischen Feldes liegt günstigerweise im sehr niedrigen V/m – Bereich.
Die Leitung zwischen den beiden Anschlüssen besteht günstigerweise vollständig aus Kunststoff. Der Kunststoff ist vorzugsweise für die elektromagnetische Wechselstrahlung transparent.
Die Leitung zwischen den beiden Anschlüssen kann in einem zweiten Anspruch auch eine transparente Küvette oder eine Schlauchverbindung mit transparentem Fenster enthalten, die die Exposition des perfundierenden Bluts gegenüber elektromagnetischen Wellen, insbesondere Licht zulässt.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in drei Figuren beschrieben, dabei zeigen:
1 eine prinzipielle Ansicht eines an den Menschen angeschlossenen erfindungsgemäßen extrakorporalen Modulationsgerätes einer ersten Ausführungsform,
2 Schnittansicht entlang der Linie II-II in 1,
3 Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform des Modulationsgerätes entsprechend der Linie II-II in 1.
1 zeigt den Anschluss an einen Unterarm eines Patienten 1. Blut wird dem Patienten 1 über einen ersten Shunt 2a am Unterarm entnommen und über einen zweiten Shunt 2b dem Patienten 1 wieder zugeführt. Das Blut wird mittels einer Blutpumpe 3 in eine extrakorporale Schlauchschleife 5 aus dem ersten Shunt 2a gepumpt und einem Modulationsgerät 4 zugeführt. Das dem Patienten entnommene Blut wird in einer Zuführeinrichtung 6 zusätzlich mit einem Gerinnungshemmer versehen. Das so mit Gerinnungshemmer angereicherte Blut wird in das Modulationsgerät 4 gepumpt und dort moduliert.
Das Modulationsgerät 4 weist eine Blutleitung 7 auf mit einem Einlassanschluss 8 und einem Auslassanschluss 9, an denen Abschnitte der Schlauchschleife 5 aufgesteckt sind.
Die Blutleitung 7 ist aus Kunststoff gebildet, vorzugsweise PVC; es sind jedoch auch andere Nichtleitermaterialien denkbar.
Das Modulationsgerät 4 weist zwei sich gegenüberliegende Pole 10a, 10b auf. Dabei handelt es sich um in der Ladung steuerbare elektrische Pole 10a, 10b, wobei die sich gegenüberliegenden Pole 10a, 10b immer eine entgegengesetzte Ladung aufweisen. Jeder der Pole 10a, 10b wechselt seine Ladungsstärke sinusförmig. Die beiden Pole 10a, 10b sind an dieselbe Wechselspannungsquelle 12 um 180° phasenversetzt angeschlossen.
Wie in 2 dargestellt, ist in jedem der beiden jeweils halbmanschettenartig ausgeformten Pole 10a, 10b jeweils eine halbkreisförmig gekrümmte Kondensatorplatte 11a, 11b vorgesehen, deren Innenkrümmung auf die jeweils andere Kondensatorplatte 11a, 11b gerichtet ist. Durch die Krümmung der Kondensatorplatten 11a, 11b bildet sich zwischen den Polen 10a, 10b ein inhomogenes elektrisches Feld aus. Das Feld ist mit Feldlinien dargestellt.
3 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Modulationsgerätes 4 mit zwei parallel zueinander angeordneten, vollständig flachen Kondensatorplatten 11a, 11b, die beide in jeweils einen in seiner Außenform halbmanschettenartig ausgeformten Pol 10a, 10b eingebaut sind. Zwischen den beiden Polen 10a, 10b bildet sich daher ein homogenes elektrisches Feld aus, das wiederum durch Feldlinien dargestellt ist.
In einer nicht dargestellten dritten Ausführungsform des Modulationsgerätes 4 sind anstatt der beiden Kondensatorplatten 11a, 11b zwei Spulen in den Polen 10a, 10b vorgesehen, die entgegengesetzt gepolt und aufeinander gerichtet sind.
In allen Ausführungsformen des Modulationsgeräts 4 umfassen die beiden Pole 10a, 10b zusammen die Blutleitung 7 manschettenartig. Innenseiten der Pole 10a, 10b liegen an Außenseiten der Blutleitung 7 unter Kontakt an. Die Blutleitung 7 ist in beiden Ausführungsformen für das Wechselfeld zwischen den Polen 10a, 10b transparent.
In der zweiten Ausführungsform gemäß 3 bildet sich insbesondere im Inneren der Blutleitung 7 ein räumlich homogenes, zeitlich veränderliches Wechselfeld aus.
Das dem Körper des Patienten entnommene Blut fließt durch die Pumpe 3 angetrieben durch die Blutleitung 7 des Modulationsgerätes 4. Durch das Wechselfeld werden die im Blut vorhandenen Leukozyten stimuliert. Je nach Frequenz des Wechselfeldes werden verschiedene Leukozytentypen zur Freisetzung verschiedener Zytokine bzw Gefäßmodulatoren stimuliert. Somit kann die Zytokinproduktion der Leukozyten jeweils durch das steuerbare Wechselfeld verändert werden. Es hat sich gezeigt, siehe hierzu: „Use of Sorbents in Acute Renal Failure and Sepsis", Claudio Ronco et al., in: Ronco C, Winchester JF (eds): Dialysis, Dialyzers and Sorbents. Where Are We Going? Contrib Nephrol. Basel, Karger, 2001, vol 133, pp 180–193, dass im Fall einer systemischen Entzündungsreaktion des Organismus auf eine Infektion durch Bakterien, deren Toxine oder Pilze die Balance zwischen proinflammatorischen Mediatoren und antiinflammatorischen Mediatoren aufgehoben wird. Durch extrakorporale Modulation, beispielsweise der proinflammatorischen Interleukine IL-1 und IL-8 sowie der antiinflammatorischen Interleukine IL-4 und IL-10 kann das Gleichgewicht zwischen proinflammatorischen und antiinflammatorischen Mediatoren wieder hergestellt werden.
Bezugszeichenliste

1: Patient
2a: Shunt
2b: Shunt
3: Blutpumpe
4: Modulationsgerät
5: Schlauchschleife
6: Zuführeinrichtung
7: Blutleitung
8: Einlassanschluss
9: Auslassanschluss
10a: Pol
10b: Pol
11a: Kondensatorplatte
11b: Kondensatorplatte
12: Wechselspannungsquelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Terahertz Electromagnetic Fields (0.106 THz) Do Not Induce Manifest Genomic Damage In Vitro“, Henning Hintzsche et al., PLOS ONE, September 2012, Volume 7, Issue 9, e46397 [0003]
„Low-requency electrical stimulation attenuates muscle atrophy in CKD – a potential treatment strategy”, Li Hu et al, J Am Soc Nephrol, Volume 26, 626–635, 2015 [0004]
Gaofeng Zhang an der Universität Cardiff/UK „Electric signals regulated immunoregultaion and woundhealing“ 2012 [0005]
„Magnetic Pulse Treatment for Knee Osteoarthritis“, Nicolò Pipitone and David L. Scott, in: CURRENT MEDICAL RESEARCH AND OPINION®, VOL. 17., No. 3, 2001, 190–196 [0006]
„Direct Electric Current Treatment under Physiologic Saline Conditions Kills Staphylococcus epidermidis Biofilms via Electrolytic Generation of Hypochlorous Acid“ (Elisabeth L. Sandvik et al., PLOS ONE, February 2013, Volume 8, Issue 2, e55118) [0007]
„Use of Sorbents in Acute Renal Failure and Sepsis“, Claudio Ronco et al., in: Ronco C, Winchester JF (eds): Dialysis, Dialyzers and Sorbents. Where Are We Going? Contrib Nephrol. Basel, Karger, 2001, vol 133, pp 180–193 [0034]

Claims

Modulationsgerät mit einem Wechselfeldgenerator und einem durch den Wechselfeldgenerator erzeugten hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeld, gekennzeichnet durch eine Flüssigkeitsleitung (7) mit einem Einlass- und Auslassanschluss (8, 9) an ein menschliches Blutgefäß und dadurch, dass das Wechselfeld und die Flüssigkeitsleitung (7) sich gegenseitig durchdringend angeordnet sind, so dass das Wechselfeld auf das durch die Flüssigkeitsleitung (7) fließende Blut einwirkt.
Modulationsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselfeldgenerator zwei Pole (10a, 10b) aufweist, zwischen denen das Wechselfeld erzeugbar ist und die sich gegenüberliegen und dadurch, dass die Flüssigkeitsleitung (7) zwischen den beiden Polen (10a, 10b) hindurchführt.
Modulationsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsleitung (7) extrakorporal verläuft.
Modulationsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des elektromagnetischen Wechselfeldes ein breites Frequenzband vorzugsweise zwischen 1 bis 100 MHz überstreicht.
Modulationsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Wechselfeld so ausgerichtet ist, dass im Blut befindliche Leukozyten stimuliert werden.
Modulationsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse (8, 9) mit jeweils einem Shunt (2a, 2b) in Verbindung stehen.
Modulationsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsleitung (7) aus einem für das elektromagnetische Wechselfeld transparenten Kunststoff besteht.