DE2910468A1

DE2910468A1 - Bestrahlungseinrichtung mit uv- leuchtstoff-strahlungsquelle

Info

Publication number: DE2910468A1
Application number: DE19792910468
Authority: DE
Inventors: Maximilian Friedrich D Mutzhas
Original assignee: Mutzhas maximilian Friedrich dipl-Ingdr-Ing
Current assignee: Mutzhas maximilian Friedrich dipl-Ingdr-Ing
Priority date: 1979-03-16
Filing date: 1979-03-16
Publication date: 1980-09-25

Description

Bestrahlungseinrichtung mit UV-Leuchtstoff-
Strahlungsquelle Die Erfindung betrifft eine Bestrahlungseinrichtung mit wenigstens einer UV-Leuchtstoff-Strahlungsquelle für photobiologische oder photochemische Zwecke, insbesondere zur Bräunungsbestrahlung.
Die Probleme der kosmetischen Uv-Bestrahlung, insbesondere ihre photobiologische Bewertung, wurden vom Anmelder in der Zeitschrift "Xrztliche Kosmetologie", 8, 363-376 (1978) im einzelnen dargelegt. Zu unterscheiden ist die (unerwünschte) Erythemwirkung von der (angestrebten) Direktpigmentierungswirkung. Letztere wird durch UV-Strahlen im Bereich zwischen 300 und 440 nm hervorgerufen, d.h. im wesentlichen durch die W-A-Strahlung. Ein Erythem (d.h. Sonnenbrand) wird dagegen von Strahlen verursacht, die kurzwelliger als 320 nm sind (UV-B- und UV-C-Strahlung).
Zur Erzeugung von W-A-Strahlung sind bisher im wesentlichen zwei Arten von Bestrahlungsgeräten bekannt. Niederdruck-Quecksilberdampf-Lampen (als "black light"-Lampen bekannt) enthalten als Leuchtstoffe vor allem aktivierte Silikate und Phosphate.
Ihr wesentlicher Nachteil liegt darin, daß sie nicht sehr hoch belastet werden können, da dann die Strahlungsausbeute in dem für die Bräunung interessanten Bereich stark zurückgeht. Es ergibt sich infolgedessen eine verhältnismäßig lange pigmentierungswirksame Schwellenbestrahlungszeit.
Eine andere vom Anmelder entwickelte Bestrahlungseinrichtung (vgl. DE-OS 26 09 273 und 27 45 297) verwendet einen Quecksilberdampf-Hochdruckstrahler, der mit bestimmten Metallhalogeniden dotiert ist.
Bei derartigen UV-Hochleistungsstrahlern läßt sich auf kleinem Raum eine hohe elektrische Leistung unterbringen. Die dabei erzielte hohe pigmentierungswirksame Strahlungsleistung ergibt (bei einer theoretisch unendlich großen erythemwirksamen Schwellenbestrahlungszeit) eine sehr kurze pigmentierungswirksame Schwellenbestrahlungszeit. Zur Erreichung dieser Vorteile ist selbstverständlich ein gewisser technischer Aufwand erforderlich.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Bestrahlungseinrichtung mit UV-Leuchtstoff-Strahlungsquelle dahin weiterzuentwickeln, daß die pigmentierungswirksame Strahlungsleistung erhöht und zugleich die erythemwirksame Strahlung verringert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine im Strahlenweg angeordnete, mit dem Kolben der Strahlungsquelle in Berührung stehende Flüssigkeitsschicht, vorzugsweise Wasserschicht gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Bestrahlungseinrichtung hat die Wasserschicht zum einen die Funktion eines UV-Kantenfilters. Seine Strahlungsdurchlässigkeit sinkt unterhalb von etwa 300 nm stark ab, wodurch etwa noch vorhandene Anteile an erythemwirksamer Strahlung ausgefiltert werden. Außerdem wirkt die Wasserschicht als Infrarotfilter.
Zum andern erfüllt das Wasser bei der erfindungsgemäßen Bestrahlungseinrichtung die wesentliche Funktion, die Temperatur des Kolbens der Strahlungsquelle und damit die Temperatur der an der Innenwand des Kolbens vorgesehenen Leuchtstoffschicht und gleichzeitig den Quecksilberdampfdruck auf den zur Erzielung einer maximalen Strahlungsleistung erforderlichen Wert (im allgemeinen zwischen 35 und 400C) herabzusetzen. Dies ist ns#esondere bei den eingangs erwähnten W-A-Leuchts:#ff lampen mit thermisch nicht hoch belastbaren Leuchtstoffen von großem Vorteil, da es durch eine solche Wasserkühlung möglich ist, auch diese bisher nur mit geringer Leistung zu betreibenden Lampen nun leistungsmäßig wesentlich zu erhöhens ohne dabei ein Auswandern des Arbeitspunktes aus dem optimalen Temperaturbereich in auf nehmen zu müssen. Durch die erfindungsgem&ße Wasserkühlung lassen sich daher auch mit Niederdruck##uecksilberdampf-Lampen pigmentierungswirksame Strahlungs leistungen und damit Schwellenbestrahlungszeiten erzielen, die annähernd in der gleichen Größenordnung wie die von Hochdruckstrahlern liegen Durch die bei der erfindungsgemäßen Bestrahlungseinrichtung vorhandene Was serschicht, insbesondere durch die vom Wasser bewirkte Herabsetzung der Kolbentemperatur, wird ferner die Infrarot-Abstrahlung der Strahlungsquelle wesentlich herabgesetzt, wodurch sich eine bei Bräunungsanlagen sehr erwünschte Verringerung der 'tAufheizung§' der bestrahlten Person ergibt.
Diese und zahlreiche weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung einiger in der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsbeispiele hervor. Es zeigen Fig.1 einen Schnitt durch ein erstes, als Liege ausgebildetes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Bestrahlungseinrichtung; Fig.2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Bestrahlungsliege; Fig.3 einen Schnitt durch ein Detail der Bestrahlungseinrichtung gemäß Fig. 2; Fig.4 einen Schnitt durch eine als hängendes Solarium ausgebildete Bestrahlungseinrichtung, Fig.5 und 6 Schemadarstellungen zweier weiterer Varianten; Fig.7 einen Längsschnitt durch eine in einem Schutzrohr mit Wasserbad angeordnete Leuchtstofflampe; Fig.8 einen Schnitt längs der Linie Vill-Vill der Fig.71 Fig.9 ein weiteres Ausführungsbeispiel.
Fig.1 zeigt als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung eine als Liege ausgebildete Bestrahlungseinrichtung 1. Sie enthält in einem Gehäuse 2 eine Anzahl von in Querrichtung hintereinander angeordne- ten Uv-Strahlern 3, von denen in der Querschnittsarstellung gemäß Fig.1 nur ein Strahler 3 sichtbar ist. as Strahlergehäuse 4 ist wasserdicht ausgebildet und trägt auf seiner dem Strahler 3 zugewandten Oberseite einen Reflektor 5 Das Gehäuse 2 der Bestrahlungseinrichtung 1 ist s auf eine Luftkammer 6 im oberen Bereich mit Wasser 7 gefüllt und wird an der Oberseite durch vn von einer Kunststoff-Folie 8 gebildete, flexible und transparente Abdeckung abgeschlossen. Die Folie 8 ist in ihrem Randbereich mittels einer 1-1aiterung 9 befestigt und dient zur Aufnahme der zu bestrahlenden Person 10. Zwischen der Folie 8 un der Gruppe der hintereinander angeordneten #V-Strahlern 3 ist noch ein Sicherheitsgitter 11 angeordnet.
Die Zuführung des Wassers erfolgt über einen Anschluß 12, der Ablauf über einen Anschluß 13. Zur ronstanthaltung der Wassertemperatur ist im Wasserbad ein Thermostatregler 14 angeordnet, der mit (nicht dargestellten} Heiz- und Kühleinrichtungen im äußeren Wasserkreislauf zusammenwirkt.
Zr weiteren Erläuterung der Erfindung mögen folgende Zahlenwerte eines praktischen Ausführungsbeispieles dienen, die zugleich den durch die Erfindung erreichten technischen Fortschritt erkennen lassen. Die von der Folie 8 gebildete Liegefläche beträgt 200 x 100 cm.
Es sind 33 W-A-Leuchtstofflampen ("black light") mit einer Länge von 1200 mm, einem Durchmesser von 38 mm und einer Leistung von 115«W-vorgesehen.
Der Lampenabstand (gemessen zwischen Mitt der Kolben) beträgt 6 cm.
Die Folie 8 besteht aus Weich-PVC mit einer Stärke von 0,2 mm.
Die Wassertemperatur wird auf ca. 370C gehalten.
Die Wasserhöhe (über der Lampenoberfläche) beträgt 15 cm.
Mit einer solchen Bestrahlungseinrichtung ergibt sich eine pigmentierungswirksame Bestrahlungstärke von 140 W m 2 und eine pigmentierungswirksame Schwellenbestrahlungszeit von 12 Minuten.
Die Fig.2 und 3 zeigen ein weiteres Ausführungsbei spiel einer als Liege ausgebildeten Bestrahlungseinrichtung 15. Die Uv-Strahler 16 sind hier in Längsrichtung der Liege angeordnet und befinden sich in einzelnen Wasserbädern 17, die sich in nach oben offenen, rinnenförmigen Behältern 18 befinden, die zugleich die Funktion von Reflektoren erfüllen.
Die einzelnen Behälter 18 werden in geeigneter Weise (beispielsweise im Bereich einer Stirnseite oder in ihrem mittleren Bereich) mit Wasser versorgt, wobei an einer zweckmäßig gewählten anderen Stelle des Behälters der Wasserablauf erfolgt.
Das Gehäuse der Bestrahlungseinrichtung 15 wird an der Oberseite wieder durch eine flexible Folie 19 abgeschlossen, unter der sich ein Sicherheitsgitter 20 befindet. Im Innern des Gehäuses der Bestrahlungseinrichtung können weitere Zusatzgeräte, wie z.B. Vorschaltgeräte2i für die UV-Strahler oder ein Thermostatregler 22 untergebracht sein.
Fig.3 veranschaulicht die Durchführung eines in einem Wasserbad 23 angeordneten UV-Strahlers 24 durch eine Zwischenwand 25 {beispielsweise durch eine Stirnwand der Wasserbehälter 13 gemäß Fig.2).
Zur Abdihtung der Durchführung des Kolbens des UV-Strahlers 24 dient eine Dichtung 26 und eine aus zwei Teilen 27 und 23 bestehende Verschraubung; davon ist der Teil 27 mit der Zwischenwand 25 verklebt, während der einschraubbare Teil 28 die Dichtung 26 nach Art einer Stopfbuchse an den Kolben des UV-Strahlers 24 preßt. Bei dieser Ausführung befindet sich somit der Sockel 29 des UV-Strahlers 24 in einer wasserfreien Atmosphäre Fig.4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Bestrahlungselnrichtung 30, die in Form eines Solariums ausgebildet ist, das mit Abstand über der zu bestrahlenden Person an einer Decke 31 aufgehängt ist. Die Uv-Strahler 32 befinden sich auch wieder in einem Wasserbad 33. Das Gehäuse 34 ist an geeigneten Stellen mit Anschlüssen zum Wasserzu- und -ablauf versehen. Eine Gruppe von Reflektoren 35 ist an der Oberseite als schwarzer WErmestrahler ausgebildet und führt damit einen wesentlichen Teil der vom Wasserbad aufgenommenen Wärme in erwünschter Weise nach oben in den Raum ab.
Die Fig.5 und 6 zeigen in ganz schematischer Form zwei weitere Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Bestrahlungseinrichtungen 36 bzw. 37, die eine etwa horizontale Abstrahlung aufweisen. Dabei ist die Bestrahlungseinrichtung 36 eben und gegebenenfalls gegenüber der Vertikalen schwenkbar und die Bestrahlungseinrichtung 37 zylindrisch ausgebildet (wobei der in Fig.6 in leicht geöffneter Stellung gezeigte Bestrahlungsraum nach Eintritt der zu bestrahlenden Person geschlossen wird). Auch bei diesen Ausführungsbeispielen ist im Strahlenweg der einzelnen UV-Strahler jeweils eine Wasserschicht angeordnet, die mit dem Kolben der Strahlungsquelle in Berührung steht.
Bei dem in den Fig.7 und 8 veranschaulichten Ausführungsbeispiel befindet sich ein Uv-Strahler 38 in einem Schutzrohr 39, das den Kolben des Strahlers 38 im Hauptteil seiner Länge mit Abstand umgibt. Der mit Wasser 40 gefüllte Raum zwischen dem Kolben des Strahlers 38 und dem Schutzrohr 39 ist im Bereich beider Enden durch Dichtungsmanschetten 41, 42 abgeschlossen. Im Bereich des einen Endes ist ferner ein Wasser-Zuführanschluß 43 und im Bereich des anderen Endes ein Wasserablaufanschluß 44 vorgesehen.
Wie der in Fig.8 dargestellte Schnitt durch die Ausführung gemäß Fig.? zeigt, ist das Schutzrohr 39 auf der dem Bestrahlungsobjekt abgewandten Seite als Reflektor profiliert und in diesem Bereich auf seiner Innenfläche mit einer reflektierenden Schicht 45 versehen.
In Abwandlung des in den Fig.7 und 8 veranschaulichten Ausführungsbeispieles kann das aus Glas, Quarz oder Kunststoff hergestellte Schutzrohr im Bereich seiner beiden Enden mit dem Kolben des UV-Strahlers verschmolzen, verklebt oder verkittet sein (so daß die Dichtungsmanschetten 41, 42 in Fortfall kommen).
Bei dem in Fig.9 veranschaulichten weiteren Ausführungsbeispiel einer als Liege ausgebildeten Bestrahlungseinrichtung 50 sind UV-Strahler 51 vorgesehen, die über ihre Länge gekrümmt ausgebildet sind und die zu bestrahlende Person 52 von unten und von beiden Seiten her umgeben. Die Person 52 liegt auch bei diesem Ausführungsbeispiel auf einer Folie 53, die hier jedoch so tief in das Wasser 54 eintaucht, daß auch die auf die Seiten der zu bestrahlenden Person 52 auftreffenden Strahlen ihren Weg durch das Wasser nehmen.
Die beiden mit Armaturen 55 versehenen Enden der UV-Strahler 51 befinden sich in luftgefüllten Kammern 56 oberhalb des Wassers 54. Alle elektrischen Armaturen und spannungs führenden Teile der UV-Strahler liegen somit außerhalb des Wassers, was zu einer einfachen Installation führt und eine erhöhte Sicherheit auch bei Bruch eines Strahlers gewährleistet.
Ein Reflektor 57 ist unterhalb jedes Strahlers 51 angeordnet. Ein Sicherheitsgitter 58 befindet sich zwischen der Folie 53 und den UV-Strahlern 51.
Der Raum zwischen dem Wasser 54 und den Luftkammern 56 kann z.B. durch Membrane voneinander abgetrennt sein.
Bei allen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Bestrahlungseinrichtung werden zweckmäßig Wärmetauscher und Regeleinrichtungen vorgesehen, um die Wassertemperatur auf einem Wert zwischen 30 und 500C, vorzugsweise im optimalen Bereich von 35 bis 40°C, konstant zu halten. Dabei kann im Wasserkreislauf zusätzlich ein Durchlauferhitzer vorgesehen werden, um vor allem dann, wenn die zu bestrahlende Person unmittelbar auf einem Wasserbett liegt (vgl. Fig.1), schon zu Beginn der Bestrahlung eine etwa körperwarme Auflagefläche zu gewährleisten.
Zweckmäßig findet entionisiertes oder destilliertes Wasser Verwendung, was auch den Vorteil hat, daß im Fehlerfalle Kurzschlüsse vermieden werden.
Das Wasser kann Zusätze zur Beeinflussung des spektralen Transmissionsgrades und/oder zur Herabsetzung der elektrischen Leitfähigkeit besitzen.
Im Rahmen der Erfindung kommen ferner statt Wasser auch andere Flüssigkeiten mit geeignetem Transmissionsverhalten in Betracht, beispielsweise Glyzerin. Ein Vorteil der erfindungsgemäß im Strahlenweg vorgesehenen Wasserschicht besteht schließlich auch darin, daß durch die (gegenüber einer Luft-Zwischenschicht) geringeren Unterschiede in den Brechzahlen kleinere Strahlungsverluste an den Übergangs stellen zwischen den verschiedenen Medien auftreten.
Es set schließlich noch darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäße Bestrahlungseinrichtung auch zur medizinischen Applikation (Diagnose und Therapie) geeignet ist, insbesondere auch für die Behandlung von Hautkrankheiten und Hautschäden.

Claims

Patentansprüche: Bestrahlungseinrichtung mit wenigstens einer UV-Leuchtstoff-Strahlungsquelle für photobiologische oder photochemische Zwecke, insbesondere zur Bräunungsbestrahlung, gekennzeichnet durch eine im Strahlenweg angeordnete, mit dem Kolben der Strahlungsquelle (z.B.3) in Berührung stehende Flüssigkeitsschicht, vorzugsweise Wasserschicht (z.B.7).
2. Bestrahlungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben der Strahlungsquelle (z.B.3) zumindest im Hauptteil seiner Länge in einem Wasserbad (z.B.7) angeordnet ist.
3. Bestrahlungseinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Wärmetauscher und Regeleinrichtungen zur Konstanthaltung der Wassertemperatur auf einem Wert zwischen 30 und 50°C, vorzugsweise zwischen 35 und 400C.
4. Bestrahlungseinrichtung zur Bräunungsbestrahlung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch eine als Wasserbett ausgebildete, die Strahlungsquellen dz.8.3} in sich aufnehmende Liege mit einer flexiblen transparenten oberseitigen Abdeckung (8).
5. Bestrahlungseinrichtung zur Bräunungsbestrahlung nach den Ansprüchen 1 und 2, in Form eines mit Abstand über der zu bestrahlenden Person auf ge- hängten Solariums mit einem die Strahlungsquellen (32) enthaltenden Wasserbad (33).
6. Bestrahlungseinrichtung zur Bräunungsbestrahlung nach den Ansprüchen 1 und 2 in Form eines eben oder zylindrisch ausgebildeten Standgerätes (36 bzw. 37) mit etwa horizontaler Abstrahlung.
7. Bestrahlungseinrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen mit einer Umwälzeinrichtung und wenigstens einem Kühler versehenen geschlossenen Wasserkreislauf.
8. Bestrahlungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Wasserkreislauf zusätzlich ein Durchlauferhitzer vorgesehen ist.
9. Bestrahlungseinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von entionisiertem oder destilliertem Wasser.
10. Bestrahlungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben der Strahlungsquelle (z.B.38) im Hauptteil seiner Länge mit Abstand von einem aus Glas, Quarz oder Kunststoff bestehenden Schutzrohr (39) umgeben und der Raum zwischen Kolben und Schutzrohr im Bereich des einen Endes mit einem Wasser-Zuführanschluß (43) und im Bereich des anderen Endes mit einem Wasser-Abführanschluß (44) verbunden ist.
11. Bestrahlungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr (39) auf der dem Bestrahlungsobjekt abgewandten Seile als Reflektor profiliert und in diesem Bereich auf seiner Innenfläche mit einer reflektierenden Schicht (45) versehen ist.
12. Bes#ahlungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr (39) im Bereich seiner beiden Enden über Dichtungsmanschetten (41,42) mit dem Kolben der Strahlungsquelle (38) verbunden ist.
13. Bestrahlungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr im Bereich seiner beiden Enden mit dem Kolben der Strahlungsquelle verschmolzen, verklebt oder verkettet ist.
14. Bestrahlungseinrichtung nach Anspruch 1, mit einer nach oben gerichteten Strahlung, dadurch gekennzeichnet, daß den einzelnen Strahlungsquellen (16) gesonderte Reflektoren zugeordnet sind, die als nach oben offene, rinnenförmige Wasserbehälter t183 ausgebildet sind.
15. Bestrahlungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der durch eine Kunststoff-Folie (8) gebildeten oberseitigen Abdeckung und den mit Abstand darunter angeordneten Strahlungsquellen (3) ein Sicherheltsgitter (11) angeordnet ist.
16. Bestrahlungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle (51) über ihre Länge gekrümmt ausgebildet ist, die zu bestrahlende Person (52) von unten und von beiden Seiten her umgibt und ihre mit Armaturen (55) versehenen Enden in luftgefüllten Kammern (56) oberhalb des Wasserbettes angeordnet sind.
17. Bestrahlungseinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von etwa im Wellenlängenbereich zwischen 300 und 430 nm emittierenden UV-A-Leuchtstoff lampen mit thermisch nicht hoch belastbaren Leuchtstoffen.
18. Bestrahlungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser Zusätze zur Beeinflussung des spektralen Transmissflonsgrades und/oder zur Herabsetzung der elektrischen Leitfähigkeit besitzt.