DE4432683A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Anwendung von Laser- und Ultraschallenergie für die Reinigung von Endoskopen und Kathetern - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Anwendung von Laser- und Ultraschallenergie für die Reinigung von Endoskopen und Kathetern

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Description

Aufgabenstellung
Durch die zunehmende Verbreitung der minimal invasiven Medizin kommen Endoskope und Ka­ theter immer häufiger zum Einsatz. Bei allen Vor­ teilen dieser Technik gibt es noch eine Reihe von ungelöster Probleme. So liefern die existierenden Reinigungsverfahren der Instrumente z.Z. nur un­ befriedigende Ergebnisse. Beispielsweise ist eine effektive Reinigung der Arbeitskanäle von Protei­ nen bei flexiblen Endoskopen nicht gewährleistet. Das hier beschriebene Verfahren und die Vorrich­ tung soll diese bekannte Verfahrenslücke schlie­ ßen.
Stand der Technik
Es ist seit langem bekannt, daß sich mit Ultra­ schall Kavitationskräfte in Flüssigkeiten erzeugen lassen, die kleine Teilchen aus festen mechani­ schen Verbindungen lösen können. Es ist bislang jedoch noch nicht möglich, die Kavitationskräfte in den kleinen Lumen der Biopsie- und Arbeitskanä­ len der Katheter und Endoskopen zu erzeugen. Ferner haben der Ultraschall bzw. die Kavitati­ onskräfte der anwendbaren Leistungen keine zerstörende Wirkung auf infektiöse und pyrogene Verunreinigungen selbst.
Aus der Patentschrift PCT/EP 93/01808 und DE 41 03 145 C2 ist bekannt, daß sich Ultraschall über flexible optische Wellenleiter, vorzugsweise Quarzglasfasern, übertragen läßt.
Darüber hinaus ist bekannt, daß energiereiche Strahlung, hierzu gehört insbesondere UV-Licht, in der Lage ist, Moleküle derart zu spalten, daß hochreaktive Radikale entstehen. Die Einwirkung solcher Radikale auf andere Materialien bewirkt unter anderem deren Alterungsprozeß. Verstärkt werden kann dieser zumeist unerwünschte Pro­ zeß durch sogenannte Photosensibilisatoren. Diese Substanzen sind in der Lage, Strahlung einer bestimmten Wellenlänge zu absorbieren und damit selbst in einen energetisch höheren Zustand überzugehen. Diese so aktivierten Sub­ stanzen übertragen in einem weiteren Schritt ihre Energie auf andere Substanzen in ihrer Umge­ bung unter Bildung weiterer Radikale und fallen selbst wieder in den Grundzustand zurück, ohne sich bei dem Prozeß verändert zu haben.
Erfindungsgemäße Lösung
Die Anmeldung betrifft ein Verfahren zur Reini­ gung von Kathetern und Endoskopen. Das Ver­ fahren zeichnet sich dadurch aus, daß es nicht nur zur äußerlichen Säuberung der Instrumente (1), sondern insbesondere zur Reinigung der klei­ nen Arbeits- und Biopsiekanäle (2) geeignet ist. Die kontaminierten Instrumente (1) werden zur äußeren Reinigung in ein Ultraschallbad gelegt. Erfindungsgemäß wird mit der beschriebenen Einrichtung in die Arbeits- und Biopsiekanäle (2) eine zur Reinigung geeignete Flüssigkeit (3) ein­ gebracht.
Durch Leistungsultraschall, vorzugsweise mit Frequenzen zwischen 20 und 100 kHz, werden in dem mit einer geeigneten Reinigungsflüssigkeit (3) gefüllten Bad Kavitationskräfte erzeugt, wel­ che die äußeren und teilweise inneren Verunrei­ nigungen lösen.
Überraschenderweise hat sich gezeigt daß über einen in die Lumen (2) eingeführten akustischen optischen flexiblen Wellenleiter (4) Ultraschall ausreichender Leistung übertragen werden kann, so daß in der Flüssigkeit (3) Kavitationskräfte freigesetzt werden. Erfindungsgemäß werden durch die Kavitationskräfte die an den Innenseiten der Arbeits- und Biopsiekanäle (2) festgesetzten Verunreinigungen (5) gelöst und anschließend mit der Flüssigkeit (3) ausgespült.
Der in den Lichtwellenleiter eingekoppelte Ultra­ schall wird mit einem Ultraschallwandler (9) er­ zeugt und mit einer geeigneten Schnittstelle S1 (10) in den Lichtwellenleiter (4) eingekoppelt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können in der zur Reinigung eingesetzten Flüssigkeit (3) vorzugsweise Photosensibilisatoren (Farbstoffe) (6) gelöst sein. Diese können durch Licht geeig­ neter Wellenlänge (7), welches von einer Licht­ quelle (14) erzeugt wird, aktiviert werden. Die aufgenommene Energie läßt hochreaktive Radika­ le (8) entstehen. Diese zerstören die Struktur der Verunreinigungen bzw. führen zu deren biologi­ schen Inaktivierung.
Die meisten Radikale haben eine kurze Lebens­ dauer. Diese ist begrenzt durch die Reaktion mit der Umgebung bzw. durch sogenannte Radikalre­ kombination. Überraschenderweise hat sich ge­ zeigt, daß sich dieser Prozeß durch die Beschal­ lung mit Ultraschall verlangsamen läßt, d. h. die Radikalbewegung wird durch die Schallwellen derart verstärkt, daß die Wahrscheinlichkeit des Zusammentreffens mit gleichartigen Spezies vermindert wird. Hierdurch wird erfindungsgemäß die Reinigungswirkung der Radikale gesteigert.
In einem besonderen Ausführungsbeispiel werden Phtalocyanine als Photosensibilisatoren verwen­ det. Bei ihrer Bestrahlung können besonders ge­ gen Proteine und Zellstrukturen agressive Sauer­ stoff- bzw. Hydroxylradikale gebildet werden.
Der akustische Wellenleiter (4) kann nun erfin­ dungsgemäß ein zur Übertragung von Licht (7) geeigneter Wellenleiter (Glasfaser) sein. Dem Erfindungsgedanken des Verfahrens folgend er­ möglicht die Versorgungseinheit (11) zusätzlich über eine zweite Schnittstelle S2 (12) das Ein­ koppeln von Licht (7) in den Lichtwellenleiter (4). Die Photosensibilisatoren können so innerhalb der Arbeits- und Biopsiekanäle (2) aktiviert wer­ den können, so daß ihre relative Lebensdauer in dem zu reinigenden Lumen (2) verlängert wird.
In einem besonderen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird als Lichtquelle (7) ein Laser ver­ wendet. Durch die energiereiche Lichtquelle, deren Wellenlänge im Absorptionsmaximum der Photo­ sensibilisatoren liegt, wird die Generierung der Radikale nochmals effizienter gestaltet.
Dem Erfindungsgedanken folgend wird eine be­ sonders hohe Reinigungseffizienz durch die si­ multane Anwendung des akustischen und photo­ dynamischen Verfahrens erreicht. Durch die Kavi­ tationskräfte werden die Verunreinigungen (5) gelöst und der Vermischungsprozeß derselbigen mit den Sauerstoffradikalen (8) unterstützt.
Der Desinfektionsgrad des Verfahrens hängt von der verwendeten Flüssigkeit, der Leistung und der Frequenz des Schalls sowie von der Einwirkzeit ab.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der Lichtwellenleiter (4) erfindungsgemäß je nach Verschmutzungsgrad mehrfach in dem zu reini­ genden Kanal auf und ab bewegt. Der Desinfekti­ onsgrad hängt von der verwendeten Flüssigkeit (3), der Frequenz und Leistung des Schalls sowie von der Einwirkzeit ab.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Variante findet als akustischer Wellenleiter eine flexible Glaskapillare (15) Verwendung. Diese ermöglicht, während der Beschallung gezielt Flüssigkeiten (3) oder Photosensibilisatoren (Farbstoffe) (6) an das distale Ende der Kapillare zu führen, die dann dort sofort dem Kavitationsprozeß ausgesetzt werden.
Den Erfindungsgedanken weiterführend wird die Glaskapillare mit einem Mantel (16) umschlossen. Dieser ist dadurch gekennzeichnet, daß sein opti­ scher Brechungsindex kleiner ist als derjenige des Materials, aus dem die Kapillare gefertigt ist.
In einem besonderen Ausführungsbeispiel ist der Mantel ebenfalls aus Glas und von außen mit ei­ nem Kunststoff (17) beschichtet.
Die Erfindung und ihre Vorteile sind in den Fig. 1-3 dargestellt. Sie zeigen im einzelnen:
Fig. 1 das Grundkonzept des Verfahrens und der Vorrichtung
Fig. 2 eine Ausschnittsvergrößerung der Fig. 1
Fig. 3 eine abgewandelte Variante der Vorrichtung in Fig. 1, dadurch gekennzeichnet daß der zylindrische Wellenleiter durch eine Ka­ pillare ersetzt wird.

Claims (16)

1. Vorrichtung zur äußeren und inneren Rei­ nigung von kontaminierten Kathetern und Endoskopen mit Hilfe von Ultraschall dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschall über einen flexiblen Wellen­ leiter in die mit Flüssigkeit gefüllten Ar­ beits- und Biopsiekanäle geleitet wird.
2. Vorrichtung nach 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenleiter in den Arbeits- und Biop­ siekanälen hin- und her bewegt wird.
3. Vorrichtung nach 1-2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der Reinigungsflüssigkeit Photosensibilisatoren gelöst sind.
4. Vorrichtung nach 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit mit Licht geeigneter Wellen­ länge derart bestrahlt wird, daß sich Radi­ kale bilden.
5. Vorrichtung nach 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Wellenleiter ein Lichtwellenlei­ terist.
6. Vorrichtung nach 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß Kern und Cladding des Lichtwellenleiters aus Quarzglas bestehen, das Coating je­ doch aus einem reinigungsmittelbeständi­ gen Kunststoff.
7. Vorrichtung nach 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Licht geeigneter Wellenlänge über den Wellenleiter übertragen wird und die Strahlungsenergie von der Reinigungs­ flüssigkeit absorbiert wird, so daß sich Ra­ dikale bilden.
8. Vorrichtung nach 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Reinigungsflüssigkeit ein Phtalocya­ nin ist und die aufgenommene Strahlungs­ energie auf den in der Flüssigkeit enthal­ tenden Sauerstoff übertragen wird und die dabei entstehenden Sauerstoffradikale die Struktur der Verunreinigungen zerstört bzw. zu deren biologischen Inaktivierung führt.
9. Vorrichtung nach 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle ein Laser ist.
10. Vorrichtung nach 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschall und die mit Hilfe der Strah­ lungsenergien erzeugten Radikale simultan zur Reinigung eingesetzt werden.
11. Vorrichtung nach 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenleiter durch eine Kapillare er­ setzt wird.
12. Vorrichtung nach 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillare vorzugsweise aus Quarzglas ist und mit einem Mantelmaterial ummantelt ist.
13. Vorrichtung nach 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel einen optischen Brechungsin­ dex besitzt, der kleiner als derjenige des Kapillarmaterials ist.
14. Vorrichtung nach 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel der Kapillare mit einem Kunst­ stoff überzogen ist.
15. Vorrichtung nach 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschall über einen metallischen und der Laser über einen optischen Wellenlei­ ter übertragen wird und daß diese beiden Wellenleiter parallel zueinander in die In­ nenlumen eingeführt werden.
16. Vorrichtung nach 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschall über eine metallische Kapil­ lare und der Laser über einen optischen Wellenleiter übertragen werden und daß der optische Wellenleiter in der metalli­ schen Kapillare geführt wird, so daß beide Wellenleiter zusammen in die Innenlumen eingeführt werden.
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