DE19702987A1 - Gerät zur Bestrahlung - Google Patents

Description

In den heute üblichen Bestrahlungsgeräten der Medizintechnik und Kosmetikstudios werden Leuchtstoffröhren und Hochdruckbrenner genutzt, die direkt ihr Licht mit oder ohne Filterung auf die Haut des Menschen applizieren.

Diese Geräte werden alle mit elektrischem Strom betrieben.

Die Lampen werden teils sehr heiß (vor allem Hochdruckbrenner), müssen deshalb gekühlt werden, haben eine kurze Lebensdauer (Leuchtstoffröhren zwischen 400-500 Brennstunden), verbrauchen viel Energie (vor allem Hochdruckbrenner) und sind sehr zerbrechlich. Die Leuchtstoffröhren erbringen nur eine geringe Strahlungsleistung und sind deshalb für Hochdosistherapien nicht geeignet.

Die Bräunungsstudios müssen mit erheblichem Aufwand wegen der Wärmeentwicklung der Bestrahlungssonnen über Klimaanlagen gekühlt werden.

Die üblichen Strahler können aus Sicherheitsgründen nicht in medizinische Badewannen eingebaut werden. Ihr Strahlenspektrum ist festgelegt und sie lassen sich nicht dimmen.

Die Erfindung zielt auf die Lösung der oben beschriebenen Probleme ab.

Durch Nutzung mikrowellenbetriebener Leuchtstofflampen können diese Leuchtstoffröhren ohne Elektroden und Vorschaltgeräte gebaut werden, wodurch deren Lebensdauer faktisch unbegrenzt wird (kein Vergrauungseffekt). Auch fällt der Ausschuß der Lampen durch defekte Vorschaltgeräte und Elektroden weg.

Außerdem können diese mikrowellengesteuerte Leuchtstoff-Lampen gedimmt werden. Zudem lassen sich sich neue Verfahren zur Massenproduktion dieser Lampen entwickeln, die deren Lebensdauer und mechanische Belastbarkeit weiter steigern.

Durch die Trennung der Strahlenerzeugung (in Mikrowellengenerator) von den Strahlenapplikatoren ist auch eine elektrische Entkoppelung gewährleistet, die es erlaubt, die stromlosen Applikatoren in Badewannen, Duschen oder Flüssigkeiten zu integrieren oder einzubauen.

Die Leuchtstoffröhren sind sogenannte Niederdruckbrenner, in denen ein Plasma (Quecksilberdampfgas mit UVC-Strahlung) gezündet wird, welches einen Leuchtstoff mit einer geringeren Strahlungsenergie (UVC bis Infrarotbereich) zum Leuchten und damit zur Strahlung bringt.

Diese Röhren konnten bisher keine hohen Strahlungsleistungen entwickeln.

Alle Hochleistungsstrahler in der Medizin wurden deshalb mit den sehr heißen, massiv energieverbrauchenden Hochdruckbrennern gebaut, die nach dem Glühwendelprinzip Strahlung erzeugen. Erst in jüngster Zeit wurden extrem leistungsstarke, Mikrowellen betriebene Lampen entwickelt, die jedoch nur im sichtbaren Tageslicht Strahlung imitieren. Auch sind seit längerem Mikrowellengesteuerte Blitzlampen der Reprotechnik im Gebrauch.

Die Lichtausbeute (die Leistung) der bisher üblichen Leuchtstoffröhren kann jedoch beträchtlich erhöht werden, wenn man durch entsprechende bauliche Maßnahmen die Oberfläche für die Leuchtstoffe stark vergrößert. Man kann dies auch dadurch bewirken, indem man sehr kleine Leuchtstofflampen, elektrodenlos baut, z. B. als Kügelchen oder Kapseln geformt.

Dadurch erhöht sich die Leuchtstofffläche gegenüber dem Volumen der Lampen sehr stark. Dies hat auch den Vorteil, daß diese Kleinstlampen mechanisch sehr stabil sind (tritt- und bruchfest). Der Bau dieser oberflächenvergrößerten Leuchtstofflampen oder der Kleinstlampen ist nur durch die elektrodenlose Fertigung möglich. Die Form und das Herstellungsverfahren dieser speziellen Leuchtstofflampen sind Thema weiterer Patentanmeldungen.

Werden diese oberflächenvergrößerten Hochleistungsleuchtstofflampen (- oder Anordnungen) nun mit Mikrowellen angeregt, können aufgrund der hohen Strahlungsleitung die imitierte Strahlung über zweckmäßige, stromlose Strahlungsleitungssysteme den Applikatoren zugeführt werden.

Diese Strahlungsleitsysteme können zweckmäßig mit Lichtleitkabel, Reflektoren, Reflektorröhren, Spiegelsystemen, Linsen usw. bestückt werden, die möglichst verlustfrei die Strahlung zu den Applikatoren transportieren. Die Applikatoren richten dann wiederum über zweckmäßige bekannte optische Hilfen (Reflektoren, Linsen, Lichtleitkabel usw.) die Strahlung möglichst optimal auf das Objekt. Die Strahlenleitsysteme und Applikatoren können dabei insgesamt eine Länge von mehreren Metern aufweisen und verschiedenste zweckmäßige Formen und Durchmesser haben. Außerdem können sie aus anderen, leichteren Materialien gebaut werden.

Durch die Trennung der Strahlenerzeugung (Mikrowellengenerator) vom eigentlichen Strahlenaustrittsort (Strahlenapplikatoren) ergeben sich mehrere Vorteile:
Die Abschirmung des Mikrowellengenerators zum Schutze des bestrahlten Objektes kann problemlos gelöst werden. Die Wärmeentwicklung bei der Strahlenerzeugung beeinträchtigt nicht das bestrahlte Objekt. Filtersysteme, die das gewünschte Strahlenspektrum oder nur monochromatische Strahlung freigeben, können zwischen der Mikrowelle und den Applikatoren im Strahlenleitsystem an zweckmäßiger Stelle installiert werden. Hierdurch können die Strahlenapplikatoren klein und leicht gebaut werden und sind außerdem von der elektrische Sicherheit ohne Belang. Dies heißt natürlich auch, daß die Räumlichkeiten, in denen die Objekte bestrahlt werden, anderen Sicherheitsstandards unterliegen und nicht klimatisiert zu werden brauchen.

Da es problemlos möglich ist von einem großen, zentralen Mikrowellengenerator mehrere Lichtleitsysteme abzuzweigen, können so von einem einzigen Strahlengenerator mehrere Objekte gleichzeitig unabhängig voneinander bestrahlt werden.

In einem großen Bräunungsstudio können so von einem zentral gelegenen Mikrowellengenerator mehrere Bestrahlungskabinen versorgt werden. Hier bräuchte man auch nur den kleinen Generatorraum von der Hitze zu entlasten und nicht die gesamten Räumlichkeiten zu klimatisieren. Selbstverständlich können über die einzelnen Kabinen die relevanten Strahlenleitsysteme und Filteranordnungen angesteuert und programmiert werden.

Die Trennung der Strahlenerzeugung von den Strahlenapplikatoren also vom zu bestrahlenden Objekt hat noch weitere Vorteile. So können problemlos anschaubare Mikrowellenhochleistungsstrahler in fast beliebiger Größe gebaut werden, an denen über verschiedenste zweckmäßige Lichtleitsysteme die Strahlung zu speziellen Applikatoren befördert wird.

So lassen sich auch Punktstrahler, Handstrahler, Strahlenkämme und Strahlenbürsten für unterschiedliche Zwecke (auch für die Endoskopie) konstruieren, die nur an einem Generator angekoppelt sind.

Aus dem Mikrowellengeneratoren lassen sich die Leuchtstofflampen sehr einfach auswechseln. Durch die hohe Strahlungsleistung dieser neuen Leuchtstofflampen und die neue Filtersysteme, die nach Wahl auch monochromatische Strahlung durchlassen, sind mit diesem einfachen und kostengünstig zu bauenden Bestrahlungsgerät Strahlenwirkungen möglich, die bisher nur den teueren Lasern vorbehalten waren.

Auf Grund der Vielfalt der Strahlenspektren sowie einer großen Palette gut bekannter Leuchtstoffe lassen sich in Kombination mit neuesten Filtersystemen jede gewünschte Strahlung selektieren, die mit jeder erforderlichen Leistung auf das Objekt gebracht werden kann.

Die zu bestrahlenden Objekte können durch die Trennung der Strahlenerzeugung von der Strahlenapplikation in für sie optimalen Räumlichkeiten, Situationen und Lagen bestrahlt werden, was vor allem für industriell-technische Objekte Vorteile erbringt.

Die Applikatoren können, da sie keine Filtersysteme, keinen Strom und keine Kühlung mehr beinhalten in völlig neuen Formen und aus anderen Materialien gebaut werden.

In schmale säulenförmige Applikatoren könnten auch bewegliche, computergesteuerte Spiegelsysteme integriert werden, mit denen die Objekte mit weiterem Comfort bestrahlt werden können.

Es lassen sich bezüglich der ambulanten Balneo-Phototherapie extern gelagerte und abgeschirmte UVA/B-Mikrowellengeneratoren bauen, deren Lichtleitsysteme in medizinische Duschen oder Wannen integriert werden und über geeignete Applikatoren eine gefahrlose Bestrahlung der Patienten in Duschen oder Badewannen erlaubt. Auch könnte z. B. ein zentraler Lichtgenerator mehrere Badewannen und gleichzeitig mehrere medizinische Bestrahlungskabinen versorgen.

Auch lassen sich erfindungsgemäße, vorteilhafte Geräte für die Phototherapie der Neugeborenen entwickeln.

Da über die Lichtgeneratoren und Filtersysteme in einem Lichtgenerator mehrere Strahlenspektren erzeugt werden können, sind vielfältige Bestrahlungen in unterschiedlichen Wellenlängen in einem Gerät möglich. Die im Mikrowellengenerator befindlichen kleinen Leuchtstoffröhren können mit unterschiedlichen Leuchtstoffen bestückt werden und so ein Gemisch von Strahlenspektren erzeugen, daß durch geeignete Filtersysteme auf die gewünschte Strahlung eingegrenzt wird.

Mit diesem erfindungsgemäßen, vielfähigen anwendbaren Bestrahlungsgerät lassen sich viele Verbesserungen nicht nur in der medizinischen und kosmetischen Phototherapie (einschließlich der Hyperthermie und der Farblichttherapie), sondern auch im industriell-tech­ nischen Bereich (Lackhärtungen) sowie der Agrartechnologie, (Gewächshäuser, Pflanzenbestrahlungen) und der Umwelttechnik (Bakterienbestrahlungen in Klärgewässern) erzielen.

Die Innovation wird anhand der folgenden Abbildung erläutert:

Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau des erfindungsgemäßen Strahlungsgerätes.

Im Mikrowellengenerator (1) ist eine definierte Anordnung kleinster Leuchtstofflampen (3) enthalten, die durch ein Mikrowellenfeld zur Strahlung angeregt werden. Deren Strahlung wird von dem Reflektorsystem (2) auf den Strahlenauslaß (Pfeil) zentriert.

Das Filtersystem (4), kann sich auch innerhalb oder außerhalb des Mikrowellengenerators oder im Strahlenleitsystem an zweckmäßiger Stelle befinden. Der Mikrowellengenerator ist elektromagnetisch abgeschirmt (17). Die Strahlung wird über ein Strahlungsleitsystem (5, 6, 7) den Applikatoren (8, 9, 10) zur Bestrahlung der Objekte (12, 18, 16) zugeleitet. In dem Lichtleitsystem können Spiegel und Linsensysteme (6) integriert werden, die evt. computergesteuert reagieren können.

Wie in Fig. 1 ersichtlich, können von einem Strahlungsgenerator mehrere Objekte bestrahlt werden. So zeigt Struktur 12 und 13 symbolisch in einem Bräunungsstudio die Bestrahlung einer Person (12) auf einer Liege (13). In dem darüberliegenden Applikator (8) können Lichtleitkabel oder Linsensystem (11) eingebaut werden, um die Strahlung homogen und optimal auf die Person zu richten. Im Applikator sind keine Filtersysteme oder Kühlungen notwendig. Er kann einfach und leicht gebaut werden, da er nur eine gefilterte Strahlung abgibt.

In der rechten Bildmitte ist eine gefüllte Badewanne gezeigt (14), in der eine Person (18) über feine dünne Applikatoren (9) im Wasser liegend bestrahlt wird. Dies ist gefahrlos möglich, da die Applikatoren keinen Strom führen und die Mikrowellen im Generator abgeschirmt sind.

In der rechten unteren Bildhälfte werden über spezielle Applikatoren (10) im Klärwasser (15) spezielle Bakterien (16) bestrahlt, die sich dadurch vermehren und so besser bestimmte Abfallprodukte abbauen.

Claims (14)

1. Gerät zur Bestrahlung, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Mikrowellengenerator durch oberflächenvergrößerte Leuchtstofflampen oder eine Anordnung kleiner Leuchtstofflampen eine definierte Strahlung erzeugt wird, die über ein geeignetes Strahlenleitungssystem Strahlenapplikatoren zugeführt wird, die die Strahlung auf das zu bestrahlende Objekt lenken.

2. Gerät nach Anordnung 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Mikrowellengenerator und den Strahlenapplikatoren Strahlenfilter zwischengeschaltet werden.

3. Gerät nach Anordnung 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß über einen einzigen Mikrowellengenerator mehrere Objekte unabhängig voneinander bestrahlt werden.

4. Gerät nach Anordnung 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenapplikatoren in Duschen und Badewannen integriert werden (Balneo-Phototherapie).

5. Gerät nach Anordnung 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Mikrowellengenerator unterschiedliche Filter und Applikatoren gleichzeitig genutzt werden.

6. Gerät nach Anordnung 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrowellengenerator räumlich von den Applikatoren getrennt und in einem separaten Raum gekühlt wird.

7. Gerät nach Anordnung 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeenergie des Generators in zweckmäßiger Weise genutzt bzw. rückgewonnen wird.

8. Gerät nach Anordnung 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß alle Strahlenspektren der Leuchtstoffröhrentechnologie genutzt werden.

9. Gerät nach Anordnung 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß in die Applikatoren computergesteuerte Spiegelsysteme eingebaut werden.

10. Gerät nach Anordnung 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die üblichen Steuerungssysteme der Bestrahlungstechniken genutzt werden (Dosimeter, Zeituhren, usw.).

11. Gerät nach Anordnung 1-10, dadurch gekennzeichnet, das multispektrale Leuchtstofflampen bewegt oder unbewegt im Mikrowellengenerator genutzt werden.

12. Gerät nach Anordnung 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß das Mikrowellenfeld bezüglich der feststehenden Lampen bewegt wird.

13. Gerät nach Anordnung 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß das erfindungsgemäß aufgebaute Gerät in unterschiedlichen zweckmäßigen Größen gebaut wird (Handgeräte, Koffergeräte, Raumgeräte).

14. Gerät nach Anordnung 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß Menschen, Tiere, Pflanzen und auch technische Gegenstände sowie biologische und chemische Materialien bestrahlt werden.