DE4033958A1 - Fluessiges kuehl- und filtermedium fuer ir-hochleistungsstrahler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein flüssiges Kühl- und Filtermedium für Infrarot-Hochleistungsstrahler, die für medizinische Hyperthermietechniken eingesetzt werden.

Die Infrarot-A-Strahlung wird in jüngster Zeit verstärkt bei medizinischen Hyperthermietechniken und -verfahren einge­ setzt. Die auf den spektralen Bereich mit Wellenlängen zwi­ schen 700-1500 nm begrenzte Infrarot-A-Strahlung zeich­ net sich durch ein relativ gutes Eindringvermögen in mensch­ liche Haut- und Gewebeschichten aus. Hohe Energieflußdichten dieser Strahlung ermöglichen es, einen deutlichen Energie­ eintrag ohne Schädigung der oberen Hautschichten in das Kör­ pergewebe zu erzielen. Für solche Hochleistungs-IRA-Strah­ lungsquellen werden vorrangig Glühstrahler als Primärstrah­ lungsquellen kombiniert mit einer Wasserfiltervorlage zur Erzeugung des gewünschten Strahlungsspektrums eingesetzt. Es haben sich dabei besonders koaxiale Anordnungen von Lang­ strahlern mit einer allseitig umschließenden Kühl- und Fil­ terwasserumhüllung bewährt (DD-PS 2 57 200). Für eine Hochlei­ stungsstrahlung ist dabei ein kontinuierlich durchströmtes Wasserfilter erforderlich, um die absorbierten Energieantei­ le abzuführen. Der bei diesen Anordnungen noch vorhandene sichtbare Strahlungsanteil beträgt ca. 7 bis 10% der Ge­ samtstrahlung.

Nachteilig wirkt sich dieser Anteil bei verschiedenen medi­ zinischen Anwendungen, bei denen eine Blendungsbelästigung von Patient und Behandlungspersonal auftreten kann, aus. Festkörperfilter zur Ausschaltung des sichtbaren Strahlungs­ anteils lassen sich nur bedingt bei Hochleistungsstrahlungs­ quellen einsetzen bzw. erfordern einen erheblichen techni­ schen Mehraufwand zur Vermeidung von thermischen Gefahren­ stellen.

Es ist auch bekannt, für Hochleistungs-Strahlungsquellen stets Durchlauf Filtersysteme mit relativ hohem Frischwasser­ verbrauch einzusetzen. Demgegenüber zeigen geschlossene Kühl­ systeme im allgemeinen den Nachteil, daß bereits geringe Ver­ schmutzungen bzw. biologische Verunreinigungen im Flüssig­ keitssystem zu einer erheblichen optischen und energetischen Beeinträchtigung der Strahlungsquellen führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein flüssiges Kühl­ und Filtermedium für Infrarot-A-Hochleistungsstrahlungsquel­ len zu schaffen, das in einem geschlossenen Kreislauf ohne Wasserverluste einsetzbar ist. Das Flüssigkeitskreislauf­ system ist mit bekannten Elementen zur Umwälzung, zur Entga­ sung und zum Wärmeaustausch ausgerüstet. Das Kühl- und Fil­ termedium soll so beschaffen sein, daß neben einer Absorption von Strahlungsanteilen mit einer Wellenlänge < 1500 nm auch sichtbare Strahlungsanteile mit einer Wellenlänge < 700 nm absorbiert werden und der Bereich zwischen 700 nm und 1500 nm hochtransparent ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe unter Verwendung von Wasser dadurch gelöst, daß dem Wasser mindestens ein wasserlöslicher Farbstoff mit einer Absorptionsfilterkante bei etwa 700 nm in einer derartigen Konzentration zugesetzt ist, daß die Gesamt­ durchlässigkeit zwischen 800 nm und 1400 nm < 80% ist und die Durchlässigkeit bei Wellenlängen unter 650 nm < 1% ist. Außerdem sind wahlweise dem Kühl- und Filtermedium wasser­ lösliche antibakterielle Substanzen beigegeben, die im sicht­ baren Spektralbereich und/oder im Infrarot-Bereich < 1500 nm absorbieren, jedoch im Infrarot-A-Spektralbereich hochtrans­ parent sind.

Es ist vorteilhaft, einen Farbstoff zu wählen, der gleich­ zeitig eine antibakterielle Wirkung aufweist.

Die Vorteile dieser erfindungsgemäßen Lösung bestehen darin, daß die Filterfarbstoffe direkt im bewegten Kühlmedium ent­ halten sind. Damit wird jegliche absorbierte Energie des sichtbaren Spektralgebietes als auch des langwelligen Infra­ rot-Spektralgebietes sofort am Ort ihrer Entstehung erfaßt und abtransportiert. Die Strahler sind keiner weiteren Er­ wärmung als der durch die Temperatur des Kühlwassers hervor­ gerufenen ausgesetzt. Die Zugabe optisch geeigneter Substan­ zen, die biologische Verunreinigungen, wie Algenbildung oder andere optische Beeinträchtigungen hervorrufen, befinden sich direkt im Kühlwasser. Diese Substanzen beeinträchtigen die spektrale optische Infrarotdurchlässigkeit nicht und verstärken durch ihre spektralen Eigenschaften sogar den ge­ wünschten Filtereffekt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird anhand eines Anwendungsfalles für einen Infrarot-A-Hochleistungsstrahler für eine Hyperthermieein­ richtung näher beschrieben. Die zugehörige Zeichnung zeigt die Durchlässigkeitsabhängigkeit des Kühl- und Filterme­ diums.

In einem um den Primärstrahler angeordneten koaxialen Man­ telrohr sowie in den übrigen Elementen des Kreislaufsystems befindet sich das Kühl- und Filtermedium. Es wird durch die Umwälzpumpe im Kreislauf bewegt. Weitere Elemente des geschlossenen Kreislaufsystems sind der Wärmetauscher, der Partikelfilter und die Entgasungseinheit.

Das Kühl- und Filtermedium besteht aus Wasser, in dem was­ serlösliche Substanzen nach folgender Zusammensetzung ent­ halten sind:
Farbstoff komplementrot mit 0,6% Farbstoffkonzentration,
Farbstoff toluidingrün mit 0,45% Farbstoffkonzentration,
und Kaliumpermanganat mit 0,1% Farbstoffkonzentration,

Das Kaliumpermanganat hat die antibakteriellen Eigenschaf­ ten.

Die Strahlung des Primärstrahlers durchdringt eine Flüssig­ keitsschicht von ca. 3 mm. Die durch dieses Kühl- und Fil­ termedium erzielte spektrale Durchlässigkeitsabhängigkeit der Kühl- und Filterflüssigkeit ist aus der Fig. erkenn­ bar.

Claims (3)

1. Flüssiges Kühl- und Filtermedium für IR-Hochleistungs­ strahler auf der Basis von Wasser, dadurch gekennzeich­ net, daß dem Wasser mindestens ein wasserlöslicher Farb­ stoff mit einer Absorptionskante bei etwa 700 nm und eine antibakterielle Substanz mit einer hohen optischen Transparenz zwischen 800 und 1400 nm zugefügt ist.

2. Flüssiges Kühl- und Filtermedium nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß der wasserlösliche Farbstoff gleichzeitig die antibakterielle Substanz ist.

3. Flüssiges Kühl- und Filtermedium nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsdurchlässig­ keit im Bereich zwischen 800 und 1400 nm größer als 80% ist.