DE3645038C2

DE3645038C2 - Radiation excited oxygen generator

Info

Publication number: DE3645038C2
Application number: DE19863645038
Authority: DE
Inventors: Geb. Blume Leonhard 3490 Bad Driburg De Kroening
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-03-04
Filing date: 1986-03-04
Publication date: 1989-11-16

Abstract

Radiation-excited oxygen is produced by a UV-lamp (1), pref. a low-pressure mercury lamp which emits light of the wavelength 253.7 nm through the oxygen. The lamp is enclosed in a casing (2) and the oxygen is passed in diametric form through the interior (20). The casing is preceded by a redn. valve (3) and followed by an applicator (4), e.g. for the applicn. to blood, drinking water or air or for therapeutic purposes. The seals (12,13) are made pref. of silicone rubber, the case (2) of brass, and the lining (25) consists of copper or zinc oxide

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur extrakorporalen Behandlung von Blut gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie sie aus der CH-PS 3 16 557 bekannt ist. Bei dieser Vorrichtung wird extrakorporal venöses Blut, das mit einem gerinnungshemmenden Mittel versetzt ist, mit zweiatomigem, medizinisch reinem Sauerstoff aufgeschäumt und chemisch gesättigt und dann das Blut mit einer Ultraviolettlichtstrahlung einer Wellenlänge von 180 bis 260 nm eines Quecksilberniederdruckbrenners bestrahlt, um es in einen angeregten Zustand zu versetzen. Dem mit angeregtem Sauerstoff angereicherten und bestrahlten Hämoglobin werden verschiedene vorteilhafte therapeutische Wirkungen zugeschrieben. Die Bestrahlung des Blutes mit dem UV-Licht hat jedoch auch die bekannte nachteilige Nebenwirkung, daß andere im Blut enthaltene Stoffe, insbes. verschiedene Aminosäuren, wie Tryptophan, Thyrosin und Phenylanalin durch die UV-Strahlung verändert oder zerstört werden und daß die vier DNS-Basen durch sie zerstört werden, was zum Zelltod führen und sich therapeutisch nachteilig auswirken kann.The invention is based on a device for extracorporeal Treatment of blood according to the preamble of claim 1, as is known from CH-PS 3 16 557. In this device, extracorporeal venous blood, which is mixed with an anticoagulant, with diatomic, medically pure oxygen foamed and chemically saturated and then the blood with a Ultraviolet light radiation with a wavelength of 180 to 260 nm of a low pressure mercury burner irradiated to it to put them into an excited state. The one with excited Oxygenated and irradiated hemoglobin various beneficial therapeutic effects attributed to. The irradiation of the blood with the UV light has but also the known adverse side effect that others substances in the blood, especially various amino acids, such as tryptophan, thyrosine and phenylanaline through the UV radiation can be changed or destroyed and that the four DNA bases are destroyed by them, leading to cell death and can have a therapeutic disadvantage.

Darüber hinaus entsteht bei der Strahlung kürzerer Wellenlänge als 220 nm, insbesondere bei 186 nm, in dem Bestrahlungsraum Ozon, das auf das Blut negative Auswirkungen hat und zu Gesundheitsschäden einer mit dem Blut behandelten Person führen kann, weil sich das Ozon mit dem Blutstickstoff zu Stickoxyden verbindet. In addition, shorter wavelength radiation is produced than 220 nm, in particular at 186 nm, in the radiation room Ozone that has negative effects on the blood and too Damage to the health of a person treated with blood can lead because the ozone with the blood nitrogen Nitrogen oxides connects.

Weiterhin ist aus DE 33 38 537 T1 eine Vorrichtung bekannt, in der Sauerstoff durch Bestrahlung mit kurzwelliger UV-Strahlung hohen Energiegehaltes beaufschlagt wird, so daß ionisierte Sauerstoff-Allotrop-Modifikationen hoher Reaktionsenergie entstehen, die zur oxidierenden Behandlung von Fremdstoffe enthaltendem Wasser geeignet sind. Dieser hochaktivierte ionisierte Sauerstoff ist jedoch für therapeutische Behandlungszwecke, insbes. des Blutes, wegen seiner toxischen Wirkung ungeeignet.Furthermore, a device is known from DE 33 38 537 T1, in the oxygen by irradiation with short-wave UV radiation high energy content is applied, so that ionized Oxygen allotropic modifications of high reaction energy arise for the oxidizing treatment of Water containing foreign substances are suitable. This highly activated ionized oxygen is however for therapeutic purposes, especially of the blood, because of unsuitable for its toxic effects.

Weiterhin ist aus DE-OS 26 35 576 eine Vorrichtung bekannt, in der Sauerstoff durch Bestrahlung mit derart kurzwelliger Strahlung hohen Energiegehaltes beaufschlagt wird, daß der zweiatomige Sauerstoff in Ozon umgewandelt wird, so daß das ozonisierte Gas zur oxidierenden Behandlung von Wasser zu verwenden ist. Wegen der toxischen Wirkung von Ozon ist das so gewonnene ozonhaltige Gas nicht zu einer therapeutischen Behandlung, insbes. des Blutes, geeignet.Furthermore, from DE-OS 26 35 576 a device known in the oxygen by irradiation with such short-wave radiation with high energy content is that the diatomic oxygen is converted into ozone, so that the ozonized gas for the oxidizing treatment of Use water. Because of the toxic effects of ozone the ozone-containing gas thus obtained is not one therapeutic treatment, especially of the blood.

Weiterhin ist aus US 43 29 212 eine Vorrichtung bekannt, in der strömender Sauerstoff mit einer UV-Strahlung beaufschlagt wird, deren Wellenlänge etwa zwischen 130 und 170 nm liegt und wenig Strahlung außerhalb dieses Bereiches beinhaltet, wodurch eine hohe Ausbeute am Ozon erreicht wird. Hierzu wird die Strahlung an einem Schirm einer Kathodenstrahlröhre, der mit einer speziellen Phosphorbeschichtung aus Metalloxiden zur Umwandlung der Elektronenstrahlenergie beschichtet ist, erzeugt. Der erzeugte ozonhaltige Sauerstoff ist jedoch zu einer Blutbehandlung ungeeignet.Furthermore, a device is known from US 43 29 212, in the flowing oxygen is exposed to UV radiation whose wavelength is approximately between 130 and 170 nm and contains little radiation outside this range, so a high yield of ozone is achieved. For this, the Radiation on a screen of a cathode ray tube, the with a special phosphor coating made of metal oxides for Conversion of electron beam energy is coated generated. However, the ozone-containing oxygen generated is too high unsuitable for blood treatment.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Blutbehandlungsvorrichtung zur Strahlungsanregung und zur Sauerstoffeinbringung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dahingehend weiterentwickeln, daß die toxische Wirkung von UV-Strahlung und Ozon auf Blutbestandteile vermieden wird. It is an object of the invention to provide a blood treatment device for radiation excitation and for the introduction of oxygen according to the preamble of claim 1 further develop that toxic effects of UV radiation and ozone Blood components is avoided.

Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved with the subject matter of patent claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are in the Subclaims specified.

Es ist bekannt, daß Atome und Moleküle durch ihre thermische Bewegung bei einem Auftreffen auf Gefäßwandungen gewöhnlich ihren Anregungszustand verlieren und die Energie abgeben. Es hat sich jedoch überraschend gezeigt, daß insbes. eine Oberfläche, die aus Metalloxid, insbes. Kupfer- und Zinkoxid besteht, sofern sie ebenfalls der gleichen UV-Bestrahlung ausgesetzt ist, keine Verringerung des angeregten Sauerstoffs, sondern eine Erhöhung der Ausbeute an langlebig angeregten Sauerstoffmolekülen bewirkte.It is known that atoms and molecules by their thermal Movement when hitting vessel walls usually lose their excitation state and give up the energy. It However, it has surprisingly been found that a Surface made of metal oxide, especially copper and zinc oxide exists, provided that they also have the same UV radiation is exposed to no reduction in excited oxygen, but an increase in the yield of long-lived stimulated Caused oxygen molecules.

Der Quecksilberdampfniederdruckbrenner erzeugt vorteilhaft eine energieschwache UV-Strahlung, so daß schädliches Ozon nicht entsteht. Zusätzlich ist die Lampe von einem Quarzrohr umgeben, das einerseits zum Schutz gegen das Eindringen von Schadstoffen in das Therapiemedium bei einer eventuellen Zerstörung des Brenners dient und das weiterhin eine wesentlich niedrigere Temperatur als die Brennerwand hat und das insbes. eine Filterung noch geringer, im Brennerlicht enthaltener kurzwelliger Strahlungsanteile durch Absorbtion bewirkt.The low-pressure mercury burner produces advantageous low-energy UV radiation, causing harmful ozone does not arise. In addition, the lamp is made of a quartz tube surrounded, on the one hand, to protect against the intrusion of Pollutants in the therapy medium in the event of a possible Destruction of the burner and that continues to be a has a much lower temperature than the burner wall and especially filtering even less, in the burner light contained short-wave radiation components by absorption causes.

Es hat sich gezeigt, daß weder die Quarzwand noch die Dichtung und die Schlauchleitung aus Silikonkautschuk die langlebig angeregten Sauerstoffmoleküle vor ihrer Bindung oder Adsorption im Therapiemedium merklich reduzierten.It has been shown that neither the quartz wall nor the seal and the hose line made of silicone rubber which is durable excited oxygen molecules before their binding or Noticeably reduced adsorption in the therapy medium.

Es ist eine Vermutung, daß der angeregte Sauerstoff bei der Bindung an Hämoglobin als Singulett-Sauerstoff wirksam wird und so die bekannten erwünschten therapeutischen Wirkungen bei seiner Anwendung erbringt, die bekanntlich in einer verbesserten Durchblutung eines behandelten Gewebes, einer Linderung rheumatischer Leiden und/oder einer Besserung des körperlichen Allgemeinzustandes eines behandelten Patienten besteht.It is a conjecture that the excited oxygen in the Binding to hemoglobin acts as singlet oxygen and thus contribute to the known desired therapeutic effects its application, which is known to occur in a improved blood flow to a treated tissue, one Relief of rheumatic ailments and / or an improvement in the general physical condition of a treated patient consists.

Die Applikation des angeregten Sauerstoffs kann durch eine hämatogene Oxydationstherapie in bekannter Weise erfolgen, bei der venöses Blut einem Körper entnommen, mit Sauerstoff gesättigt und in eine Vene zurückgeführt wird oder auch in geeigneten Dosen intramuskulös injiziert wird. The application of the excited oxygen can by a hematogenous oxidation therapy done in a known manner, at the venous blood is taken from a body, with oxygen is saturated and returned to a vein or into appropriate doses are injected intramuscularly.

Eine konstruktive Ausgestaltung der Vorrichtung ist in Fig. 1 dargestellt.A structural design of the device is shown in FIG. 1.

Die ergänzenden Teilvorrichtungen bekannter Art sind schematisch dargestellt. Die eine Hälfte der Vorrichtung ist geschnitten gezeichnet.The supplementary sub-devices are of a known type shown schematically. Half of the device is cut drawn.

In Fig. 1 ist eine U-förmig gebogene Quecksilberniederdruck- Lampe (1) einer Leistung von 10 bis 20 W in einem Quarzrohr (11) von ca. 1 mm Wandstärke gehaltert. Das Quarzrohr (11) ist mit Dichtstopfen (12, 13) gefaßt und in einem Messingrohr (2) von ca. 50 mm Durchmesser und 200 mm Länge, das das Bestrahlungsgefäß bildet, befestigt. Die Dichtstopfen schließen sich mit steilen konischen Flächen außen an das Quarzrohr und innen an das Messingrohr (2) an und schließen somit den Bestrahlungsinnenraum (20), der von dem Sauerstoff während der Bestrahlung durchströmt wird, dicht ab. Die Dichtstopfen (12, 13) werden mit endseitigen Flanschen (14, 15) durch Verbindungsstangen (16, 17), die Gewindestangen sind, unter Druck zusammengehalten. An beiden Enden sind Anschlußnippel (21, 22) für die Zu- bzw. Ableitung des Sauerstoffs druckdicht angebracht. An die Zuleitung ist eine Versorgungseinheit für medizinischen Sauerstoff über ein Reduzierventil (3), vorzugsweise versehen mit einem Strömungs- oder Durchflußmesser (30), angeschlossen, und durch die Ableitung ist über eine Schlauchleitung (40) ein Applikator (4) daran angeschlossen.In Fig. 1, a U-shaped mercury low-pressure lamp ( 1 ) with a power of 10 to 20 W is held in a quartz tube ( 11 ) of approximately 1 mm wall thickness. The quartz tube ( 11 ) is held with sealing plugs ( 12, 13 ) and fastened in a brass tube ( 2 ) of approximately 50 mm in diameter and 200 mm in length, which forms the radiation vessel. The sealing plugs connect with steep conical surfaces on the outside to the quartz tube and on the inside to the brass tube ( 2 ) and thus close off the radiation interior ( 20 ) through which the oxygen flows during the radiation. The sealing plugs ( 12, 13 ) are held together under pressure with end flanges ( 14, 15 ) by connecting rods ( 16, 17 ), which are threaded rods. Connection nipples ( 21, 22 ) for supplying and discharging the oxygen are pressure-tight at both ends. A supply unit for medical oxygen is connected to the supply line via a reducing valve ( 3 ), preferably provided with a flow or flow meter ( 30 ), and an applicator ( 4 ) is connected to the supply line via a hose line ( 40 ).

Dieser Applikator (4) besteht aus einem Blutsättigungsgerät. Das Messingrohr (2) und die Verbindungsstangen (16, 17), die durch den Bestrahlungsinnenraum (20) geführt sind, sind oberflächlich stark oxidiert, indem diese Teile bei mehreren 100 Grad Celsius in reiner strömender Sauerstoffatmosphäre längere Zeit behandelt worden sind, so daß die Obefläche als Oxidfläche (25) frei liegt und ursprünglich vorhandene, lichtquantenabsorbierende Kontaminationen durch die Behandlung verdampft oder oxidiert und wirkungslos sind.This applicator ( 4 ) consists of a blood saturation device. The brass tube ( 2 ) and the connecting rods ( 16, 17 ) which are guided through the radiation interior ( 20 ) are strongly oxidized on the surface by treating these parts at several 100 degrees Celsius in a pure flowing oxygen atmosphere for a long time, so that the The surface as the oxide surface ( 25 ) is exposed and the light quantum absorbing contaminants originally present have evaporated or oxidized and are ineffective as a result of the treatment.

Im Betrieb strömt Sauerstoff mit einer Geschwindigkeit von z. B. 0,2 bis 5 l/Min. durch den Bestrahlungsinnenraum (20) und an der Oberfläche (25) vorbei, wobei das ultraviolette Licht sowohl unmittelbar von der Lampe kommend den Sauerstoff in angeregte Zustände versetzt, als auch am Metalloxid, d. h. dem Kupfer- und/oder Zinkoxid, zu langwelligerem Fluoreszenzlicht umgewandelt wird, das ebenfalls den Sauerstoff anregt. Dieser wird dann über die Schlauchleitung (40), wobei nach Inbetriebnahme der Vorrichtung jeweils eine ausreichende Anlaufzeit von etwa einer Minute Vorlauf gelassen wird, in die Blutaufbereitungs-Vorrichtung eingeführt.In operation, oxygen flows at a rate of e.g. B. 0.2 to 5 l / min. through the radiation interior ( 20 ) and past the surface ( 25 ), the ultraviolet light both coming directly from the lamp putting the oxygen into excited states and also converting the metal oxide, ie the copper and / or zinc oxide, to longer-wave fluorescent light which also stimulates oxygen. This is then introduced into the blood processing device via the hose line ( 40 ), a sufficient start-up time of about one minute being allowed in each case after the device has been started up.

Das Quarzrohr (11) hat auf der einen Seite einen halbkugelförmigen Abschluß (11 B). Die Dichtstopfen (12, 13) sind zur Aufnahme des Quarzrohres dicht passend bzw. als Halter gestaltet.The quartz tube ( 11 ) has a hemispherical end ( 11 B) on one side. The sealing plugs ( 12, 13 ) are tightly fitted to hold the quartz tube or are designed as a holder.

Es ist im Rahmen des fachmännischen Könnens möglich, andere Gestalten des Gefäßes, andere Dichtmittel und andere Oxide, die eine ähnliche Wirkung und insbes. eine ähnliche Fluoreszenz und ein ähnliches Reflexionsspektrum wie das oxidierte Messing zeigen, zu verwenden. Die vorliegenden Ausführungen weisen jedoch besondere Einfachheit auf. Auch ist eine Integration der Sauerstoff-Bestrahlungsvorrichtung mit einer Mischvorrichtung fachmännisch zu konstruieren, wobei jedoch das Blut nicht unmittelbar der Strahlung des UV-Brenners oder von diesem kommendes ab- oder umgelenktem Licht ausgesetzt werden dürfen. Je nach Sauerstoffbedarf kann die Vorrichtung auch mit einem UV-Strahler höherer Leistung oder mit mehreren UV-Lampen ausgestattet werden, wobei jedoch die Strahlungszusammensetzung zu beachten ist, damit eine Ozonbildung vermieden wird. It is possible within the scope of professional skill, others Designing the vessel, other sealants and other oxides, which have a similar effect and in particular a similar one Fluorescence and a reflection spectrum similar to that show oxidized brass to use. The present However, designs are particularly simple. Is too an integration of the oxygen radiation device with to professionally construct a mixing device, wherein however, the blood is not directly exposed to the radiation of the UV burner or coming or diverted from it May be exposed to light. Depending on the need for oxygen the device also with a UV lamp of higher power or be equipped with several UV lamps, however the radiation composition is to be observed so that a Ozone formation is avoided.

Eine vorteilhafte Steuervorrichtung besteht aus einem UV-lichtempfindlichen Sensor (50), der in dem transparenten Dichtstopfen (12) angeordnet ist und dessen Signal zusammen mit einem Signal des Durchflußmessers (30) in einer logischen UND-Schaltung (51) verknüpft ist, deren Ausganssignal auf ein Zeitverzögerungsglied (52) geführt ist, dessen Signal auf einen Bereitschaftssignalgeber (53) und an einen Auslöser der Applikationsvorrichtung (4) geführt ist, so daß die Applikation erst nach einer vollen Betriebsbereitschaft nach einer vorgegebenen Wartezeit, von z. B. einer Minute, beginnt und Betriebsstörungen der Versorgung aus der Sauerstoffflasche (31) oder auf dem Durchflußweg und an der Lampe (1) die Applikation stoppen oder bemerkt werden. Vor und hinter der Applikationsvorrichtung (4) sind Rückschlagventile (41, 42) angeordnet, damit aus dem Applikator (4) oder der Umwelt die Funktion behindernde Stoffe nicht in das Bestrahlungsgefäß (20) gelangen können.An advantageous control device consists of a UV-light-sensitive sensor ( 50 ) which is arranged in the transparent sealing plug ( 12 ) and whose signal is combined with a signal from the flow meter ( 30 ) in a logic AND circuit ( 51 ), the output signal of which is guided to a time delay element ( 52 ), the signal of which is routed to a ready signal transmitter ( 53 ) and to a trigger of the application device ( 4 ), so that the application only after full operational readiness after a predetermined waiting time, e.g. B. a minute, and malfunctions of the supply from the oxygen bottle ( 31 ) or on the flow path and on the lamp ( 1 ) stop the application or be noticed. Check valves ( 41, 42 ) are arranged in front of and behind the application device ( 4 ), so that substances that hinder the function cannot get into the radiation vessel ( 20 ) from the applicator ( 4 ) or the environment.

Claims

1. Device for the extracorporeal treatment of venous blood mixed with an anticoagulant in an applicator ( 4 ), in which an oxygen bottle ( 31 ) with medical oxygen via a reducing valve ( 3 ) and a flow meter ( 30 ) with one of a low-pressure mercury An ultraviolet lamp ( 1 ) is connected to the UV radiation chamber ( 20 ) and the applicator ( 4 ) for blood saturation, characterized in that the low-pressure mercury vapor lamp ( 1 ) mainly contains UV radiation of a wavelength of 253.7 nm and on fluorescent substances generates fluorescent light in the oxygen-flowed irradiation room ( 20 ) and this is separated from the applicator ( 4 ) and arranged upstream from it that the blood is neither directly nor deflected or deflected by the UV radiation.

2. Device according to claim 1, characterized in that the fluorescent substances metal oxides, especially copper oxide and / or zinc oxide.

3. Apparatus according to claim 1 or claim 2, characterized in that the low-pressure mercury lamp ( 1 ) is operated with a power of 10 to 20 W and the radiation chamber ( 20 ) has a volume of about 0.5 l and of the fluorescent Is surrounded by fabrics.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that check valves ( 41, 42 ) are arranged in front of and / or behind the applicator ( 4 ).

5. The device according to claim 1, characterized in that a UV light sensor ( 50 ) is arranged in the radiation chamber ( 20 ), the output signal of which is linked to a signal of the flow meter ( 30 ) in an AND circuit ( 51 ), the output signal controls a time delay element ( 52 ), the delayed signal of which acts on a trigger of the applicator ( 4 ) and / or a ready signal transmitter ( 53 ).