DE69631587T2

DE69631587T2 - Sauerstoff produzierende bandage

Info

Publication number: DE69631587T2
Application number: DE69631587T
Authority: DE
Inventors: Melvyn I Burk; Daniel A Scherson
Original assignee: Burk Melvyn I Beachwood; Scherson Daniel A Cleveland
Current assignee: Burk Melvyn I Beachwood; Scherson Daniel A Cleveland
Priority date: 1995-04-12
Filing date: 1996-04-10
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2016-04-11
Also published as: JP2000507459A; WO1996032082A1; ATE259630T1; DE69631587D1; CA2217566C; NZ305771A; EP0820262A4; CA2217566A1; US5578022A; EP0820262A1; AU716088B2; US5855570A; CN1217641A; EP0820262B1; KR19980703841A; AU5388496A; JP3946766B2

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Bandagen, Wundverbände oder Pflaster, die nützlich dabei sind, die Sauerstoffzufuhr an Hautwunden zu regulieren, wie zum Beispiel aus US-A-4969881 bekannt. Die Erfindung ist besonders nützlich dabei lokalisierte und vorher festgelegte Dosen konzentrierten Sauerstoffs direkt an der Hautwunde zuzuführen, ohne dabei systemische toxische Nebenwirkungen, die mit extremen Mengen an Sauerstoff in Verbindung gebracht werden, auszulösen, wie das in Verbindung mit den hyperbaren Sauerstoffdruckkammern des Standes der Technik auftreten kann.
Hyperbare Sauerstofftherapie wird für die Induktion des Wachstums von Blutgefäßen, zur Stimulierung des Wachstums von neuem Hautgewebe um ischämische Wunden zu heilen und zu schließen, verwendet. Jedoch hat die systemische Therapie ihre Nachteile. Zum Beispiel kann hyperbarer Sauerstoff Vasokonstriktion, Toxizität und Gewebezerstörung auslösen. Wenn er systemisch verabreicht wird, besteht die Gefahr von Toxizität für das zentrale Nervensystem und die Lunge. Topische hyperbare Sauerstofftherapie auf der anderen Seite, vermeidet systemische Toxizität, ist aber nützlich bei offenen Wunden und hat sich als wirksam herausgestellt persistierende Hautwunden zu heilen. Der toxische Effekt von exzessivem topischem Sauerstoff kann zum Stillstand der Heilung führen, da er toxisch für die, die Wunde umgebenden, Endothelzellen sein kann. Devaskulisierung findet statt und Neovaskulisierung wird eingestellt. Jeder Schaden der durch eine toxische Dosis von topischem Sauerstoff verursacht wird, wird jedoch durch einfaches Einstellen der Behandlung in ungefähr zwei Wochen geheilt.
Topische hyperbare Sauerstofftherapie verlangt, daß Sauerstoff direkt auf eine offene Wunde aufgebracht wird. Der Sauerstoff löst sich in Gewebeflüssigkeiten und verbessert den Sauerstoffgehalt der interzellulären Flüssigkeiten. Eine solche direkte Zuführung von Sauerstoff auf die Wunde hat Vorteile. Da er zum Beispiel direkt auf die Basis eines Geschwürs aufgebracht wird, sind viel niedrigere Drücke von Sauerstoff notwendig, um die Wundheilung zu stimulieren, im Vergleich zu systemischer Sauerstofftherapie wo eine Diffusion nötig ist. Hautkrankheiten, die mit topischer hyperbarer Sauerstofftherapie behandelt werden können, umfassen Osteomyelitis, Verbrennungen und Verbrühungen, nekrotisierende Fasziitis, Pyroderma Gangränosum, refraktäre Geschwüre, durch Diabetes verursachte Fußgeschwüre und Dekubitalgeschwüre (Geschwüre durch Wundliegen). Schnitte, Abschürfungen und chirurgisch verursachte Wunden oder Schnitte können auch von topischer Sauerstofftherapie profitieren.
Der Stand der Technik besagt, daß die Applikation von topischem hyperbaren Sauerstoff durch Plazierung der gesamten betroffenen Extremität einer Person in einer verschlossenen Kammer, wie zum Beispiel eine, die kontrollierte Druckversiegelung und automatische Regulierungskontrolle aufweist, durchgeführt wird. Die Kammer liefert Sauerstoff mit hyperbaren oder normobaren Druck an die gesamte Extremität, nicht nur an die Wundstelle. Solche hyperbaren Sauerstoffdruckkammern für Extremitäten haben Nachteile, da sie teuer sind, schwer zu sterilisieren sind und das Potential zur Kreuzinfektion haben. Ein Vorschlag diese Nachteile zu überwinden, besteht darin die feste Kammer mit einem wegwerfbaren Polyethylenbeutel zu ersetzen. Obwohl diese Technik die Probleme der Sterilität und teilweise der Kosten löst, hat sie immer noch Nachteile. Zum ersten muß eine externe Sauerstoffversorgung bereit gestellt werden. Obwohl die Kammer ziemlich klein sein kann, muß unter Druck stehender Sauerstoff, sogar bei niedrigem Druck wie 1,04 Atm, aus einem externen Vorrat zur Verfügung gestellt werden. Dies verlangt, daß ein Patient während der Behandlung in der Nähe eines Sauerstoffbehälters ist. Weiterhin ist es möglich, da eine gesamte Extremität in eine Kammer oder einen Polyethylenbeutel gepackt wird, daß große Hautflächen unnötig potentiell toxischen Mengen an Sauerstoff ausgesetzt werden. Auch kann der Verschlußmechanismus der Kammer oder des Beutels einen ungewünschten Abbindungseffekt auf die Extremität, die behandelt wird, zur Folge haben. Das US Patent No. 4.969.881 zeigt einen wegwerfbaren, hyperbaren Sauerstoffverband, der mit einer externen Sauerstoffversorgung ausgestattet ist, um einen Vorrat an unter Druck stehendem Sauerstoff zu liefern.
Die vorliegende Erfindung betrachtet eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren um die Zufuhr von konzentriertem, hyperbaren Sauerstoff auf Hautwunden zu regulieren. Die Vorrichtung ist wegwerfbar und verhindert so das Risiko einer Kreuzinfektion. Auch befreit es einen Patienten von der Notwendigkeit, an eine unter Druck stehende Sauerstoffquelle gebunden zu sein. Hyperbarer Sauerstoff kann direkt auf lokalisierte Flächen der Haut ökonomisch und einfach aufgebracht werden, ohne den Fluß des Bluts an der Behandlungsstelle unnötig einzuschränken. Zusätzlich ist diese Vorrichtung dazu in der Lage den Sauerstoff einer Wundfläche zu verringern, was zu Zellhypoxie führen kann. Es wurde entdeckt, daß mäßig schwere Hypoxie Kapillarsprossung und Proliferation begünstigen kann. Neue Kapillaren (Neoangiogenese) werden in Reaktion auf anfängliche Gewebehypoxie gebildet. Als Ergebnis des erhöhten Blutflusses stimuliert der erhöhte Sauerstoffdruck im Gewebe einen komplexen Heilungsprozeß, um die Wunde zu schließen. So kann durch Erhöhen oder Absenken (daß heißt Anpassen) des Sauerstoffvorrats die Wundheilung in der bestmöglichsten Art und Weise stimuliert werden.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren um eine topische Behandlung mit angepaßtem, hyperbaren Sauerstoff auf Hautwunden gemäß Anspruch 1 bereitzustellen Die Vorrichtung umfaßt ein Wundverbandstück oder einen Verband, das auf einer Hautwunde aufgebracht werden kann, die mit Sauerstoff behandelt werden kann. Die Vorrichtung weist weiterhin eine Sauerstoff regelnde oder konzentrierende Einrichtung auf, die gemäß eines elektrochemischen Verfahrens Sauerstoff erzeugt und ihn einer Hautwunde liefert.
Das Verfahren um Wunden gemäß der vorliegenden Erfindung mit hyperbarem Sauerstoff zu behandeln benötigt einen Sauerstoff herstellenden Verband über der Hautwunde. Umgebungsluft wird mit einer gaspermeablen Kathode, die im Verband integriert ist, in Kontakt gebracht. In Luft vorhandener Sauerstoff wird gemäß eines Prozesses mit einem, zwei oder vier Elektronen an der Kathode zu negativ geladenen Ionen reduziert, das heißt Superoxid und Peroxid und ihre verschiedenen nichtprotonierten und protonierten neutralen Zustände (HO₂, HO₂ ^–, O₂ ^2–) oder Hydroxylionen oder undissoziertes H₂O₂. Eine oder mehrere dieser Formen diffundieren dann durch einen Elektrolyten und werden an der Anode oxidiert, um hochkonzentrierten Sauerstoff (ungefähr 100%) bereitzustellen. Der Sauerstoff wandert von der Anode an die Hautwunde. Eine angereicherte Sauerstoffumgebung wird unter hyperbarem Druck während des Behandlungszeitraums aufrechterhalten.
Das elektrochemische Verfahren wird durch eine interne oder externe Energiequelle betrieben. Durch Umkehren der Polarität an der Energiequelle wird das Verfahren umgekehrt, so daß nur eine sehr geringe Menge (bis hin zu 0 Sauerstoffkonzentration) an Sauerstoff an die Wunde geliefert wird, infolgedessen kann die Menge an Sauerstoff an der Wundbehandlungsfläche angepaßt werden. Die Anpassung der Sauerstoffmenge wird den Grad an Wundheilung kontrollieren, indem der Sauerstoffdruck in den Geweben, die die Heilung stimulieren erhöht oder abgesenkt wird.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß konzentrierter Sauerstoff topisch auf eine Hautwunde abgegeben werden kann, ohne zu riskieren, daß toxische Mengen an Sauerstoff an die Wunde oder die Umgebung der Wunde abgegeben werden. Toxische Effekte der systemischen Verabreichung werden vermieden.
Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Bandage oder der Wundverband selber tragbar sind, und den hyperbaren Sauerstoff für die Abgabe an einen Patienten aus der Umgebungsluft erzeugt, ohne daß ein externer Vorrat an unter Druck stehendem Sauerstoff benötigt wird.
Ein anderer Vorteil besteht darin, daß die Bandage die Wunde voll umschließt. Die vollständig verschlossene Wunde ist vor aerober Infektion geschützt während anaerobe Bakterien durch die Sauerstofftherapie zerstört werden. Eine weitergehende Sterilisierung findet auch innerhalb der Bandage statt, sowohl chemisch (das heißt aufgrund von Spuren von durch Elektrizität erzeugtem Peroxid) als auch elektrochemisch durch elektrochemische Zerstörung an den Elektroden.
Noch ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß die Bandage eine ökonomische und einfache Vorrichtung ist, um hyperbaren Sauerstoff an Hautwunden zu bringen. Die Sauerstoffbandage kann bei verschiedenem Druck genutzt werden, zum Beispiel im Bereich von 50,66 bis 506,63 kPa (0,5 bis 5 Atmosphären), aber vorzugsweise im Bereich von 75,99 bis 253,31 kPa (0,7 bis 2,5 Atmosphären) und am liebsten im Bereich von 96,26 bis 111,46 kPa (0,95 bis 1,1 Atmosphären). Der tatsächliche Druck oder die tatsächlichen Drücke bei der Anwendung werden von solchen Variablen wie der benötigten Sauerstoffkonzentration, der Art der zu heilenden Wunde, Dauer, Wohlbefinden des Patienten usw. abhängen. Zum Beispiel könnte Drücke, die ziemlich niedrig oder ziemlich hoch sind, wünschenswerter für eine kurze Dauer sein, als dazwischenliegende Drücke.
Weitere Vorteile und Leistungen der Erfindung werden jenen klar werden die sich auf diesem Gebiet Fachleute sind, nachdem sie die folgende detaillierte Beschreibung gelesen und verstanden haben.
Kurze Beschreibung der Abbildungen
Die Erfindung kann mit bestimmten Teilen und Anordnungen von Teilen ausgestaltet werden, eine bevorzugte Ausführungsform wird im Detail in dieser Beschreibung erläutert und in den beigefügten Abbildungen, die ein Teil hiervon bilden, erklärt.
1 ist eine schematische Darstellung einer Seitenansicht eines Sauerstoff bildenden Pflasters in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Darstellung der Draufsicht eines Sauerstoff bildenden Pflasters, welches eine Vielzahl an Batterien mit einschließt, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Bezugnehmend auf die Zeichnungen, bei welchen das Gezeigte nur den Zweck der Illustration der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat und nicht den Zweck die selbe einzuschränken, zeigen die Abbildungen einen neuartigen und vielseitigen Ansatz um konzentrierten, hyperbaren Sauerstoff zur Heilung von Hautwunden zu erzeugen. Die Aufmerksamkeit wird erst auf 1 gerichtet, die schematisch eine Seitenansicht der Vorrichtung oder des Pflasters der vorliegenden Erfindung zeigt. Sauerstoff wird elektrochemisch durch eine dreischichtige, sandwichartige Struktur die eine gaspermeable Kathode 10, eine Trennmembran 14 bestückt mit einem immobilisierten Elektrolyt und eine gaspermeable Anode 18 umfaßt. Die Kathode wird der Atmosphäre ausgesetzt und die Anode ist dafür gedacht, der Hautwunde ausgesetzt zu sein. Der Elektrolyt kann sowohl alkalisch als auch sauer sein, wie zum Beispiel ein Protonen leitender, fester Polymerelektrolytfilm und sowohl getränkt als auch dotiert mit einer Säurelösung sein.
Die Vorrichtung die schematisch in 1 gezeigt wird, arbeitet auf die gleiche Art und Weise wie die Vorrichtung aus US Patent No, 5.338.412. In diesem Patent wird Sauerstoff aus der Luft mit Wasserstoffperoxidionen, die durch einen dünnen Elektrolyten wandern, reduziert. Die Ionen werden an der Anode oxidiert, um konzentrierten Sauerstoff zu liefern. Die Pflaster oder Bandagen, die hier beschrieben werden, erlauben ein viel weiteres Spektrum an Sauerstoffkonzentrationsverfahren. Hier wird Sauerstoff, bereitgestellt aus der Umgebungsluft an 22, an der gaspermeablen Kathode 10 gemäß eines Prozesses mit einem, zwei oder vier Elektronen zu negativ geladenen Ionen reduziert, das heißt Superoxid und Peroxid und ihre verschiedenen nichtprotonierten und protonierten neutralen Zustände (HO₂, HO₂ ^–, O₂ ^2–) oder Hydroxylionen oder undissoziertes H₂O₂. Die Kathode ist von der Art, wie sie in Brennstoffzellen genutzt wird. Eine oder mehrere dieser Formen wandern dann durch die dünne Separator/Elektrolytstruktur oder Membran 14 zur gaspermeablen Anode 18, wo sie zu Sauerstoff rückgewandelt werden. Der Sauerstoff strömt bei 24 aus der Anode und soll zu einer Hautwunde gehen.
Das Pflaster, daß in 1 gezeigt wird, wird von einer mit Luft betriebenen Batterie angetrieben, in diesem Fall eine Zink/Luft-Batterie, mit Bestandteilen, ähnlich jenen in herkömmlichen Hörgerätbatterien, und sie wird direkt in die dreischichtige Struktur eingebaut. Es wird der Vorteil des bipolarartigen Designs genutzt, um die Herstellung zu vereinfachen. Wie angedeutet wird eine kleine Menge Zinkpulver, wie es üblich ist, mit einem gelierten, alkalischen Elektrolyt vermischt und oben auf die Gaseinleitungskathode plaziert, als Zinkelektrode 28. Sie wird dann vollständig mit einem Separator oder Membran 32 bedeckt. Um die Batterie fertigzustellen, wird die Gaseinleitungsanode 18 um die Struktur gefaltet und direkt auf den Separator plaziert um zur Batteriekathode 36 zu werden. Mit anderen Worten spielt eine einzelne gaspermeable Elektrode eine Doppelrolle. Sie ist sowohl die Anode 18 zur Herstellung von Sauerstoff bei 24 als auch die Kathode 36 oder Luftelektrode des Zink/Luft-Batteriedesigns. Während der Benutzung fließt Luft zur Zink/Luft-Batterie, wie in 38 beispielhaft dargestellt.
Die elektrischen Isolatoren 40 werden um die Kathode 10, Membran 14, Membran 32 und Kathode 36, wie in 1 gezeigt, postiert, um die aktiven Bestandteile der Bandage und der Batterie sowohl elektronisch als auch ionisch ordentlich voneinander zu trennen. Klebstoff wird bei 44 dargestellt, um das Pflaster auf einer Hautwunde zu fixieren, so daß Sauerstoff nicht leichtfertig aus der Behandlungsfläche strömen kann. Das Pflaster wird einige Einwegventile oder kleine Kapillarlöcher haben, um den Ausfluß von Luft zu ermöglichen. Das Pflaster ist auf allen Seiten verschlossen und bietet antibakterielle Kontrolle ohne Antibiotika oder Antiseptika, obwohl diese zum zusätzlichen Schutz trotzdem verwendet werden können.
Das Sauerstoff erzeugende Pflaster selber kann mehrere Schichten haben, um das Wohlbefinden und die Heilung das Patienten zu fördern, einschließlich aber nicht beschränkt auf Baumwollmullbinden, Polyethylenoxid-Wasser Polymere, so wie Schichten, die topische Salben und andere Arzneistoffe enthalten, einschließlich Antibiotika, Antiseptika, Wachstumsfaktoren und lebende Zellen. Zusätzliche Schichten können eine Batterie, einen Sensor und/oder eine Sauerstoff konzentrierende Einrichtung umfassen. Es gibt keine Bedingungen über die Reihenfolge der Schichten und es müssen nicht alle Schichten verwendet werden, um eine funktionierende Vorrichtung zu erhalten.
Die Vorrichtung, die in 1 gezeigt wird, hat mehrere Vorteile. Zum Beispiel kann die Menge an Zink kontrolliert werden, so daß eine bestimmte Menge an Sauerstoff erzeugt wird. Auf diese Art und Weise kann die Möglichkeit einer Sauerstoffüberdosierung (bei welcher entdeckt wurde, daß sie schädliche biologische Effekte haben kann, die zu einer Einstellung der Heilung führen), wie zum Beispiel durch das Fehlverhalten des Patienten das Pflaster nach der Behandlung zu entfernen, vollständig verhindert werden. Die Luftelektroden und so die gesamte Zink/Luft-Batterie können während der Produktion versiegelt werden und durch die Aussetzung der Sauerstoffkathode 10 an der Atmosphäre knapp vor der Benutzung aktiviert werden.
Die Aufmerksamkeit wird nun auf 2 gerichtet, ein einzelnes Pflaster 48, welches mit mehreren versiegelten Zink/Luft-Batterien 50 ausgestattet ist. Das versetzt den Patienten in die Lage Sauerstoff mit Unterbrechnungen aufzubringen, was bei den üblichen Behandlungen normalerweise der Fall ist. Jede Batterie kann gemäß einer vorbestimmten Lebensdauer hergestellt werden. Zum Beispiel kann jede Batterie eingestellt werden 1 Stunde, 2 Stunden, 4 Stunden, mehr Zeit oder weniger Zeit zu laufen. Batterien verschiedener Größen können in ein einzelnes Pflaster eingebracht werden, so daß ein einzelnes Pflaster für einen bestimmten Zeitraum dort gelassen werden kann, bevor die Verbände zur Reinigung der Wunde entfernt werden. Dies erlaubt zeitlich verschieden festgelegte Dosierungen an einer Wunde zu nutzen. Zum Beispiel kann am ersten Tag eine einstündige Therapie angewandet werden, gefolgt von einer zweistündigen Therapie am Tag 2, und so weiter. Jede Batterie hat einen Abziehaufkleber. Wenn der Aufkleber entfernt wird, wird die Zink/Luft-Batterie oder eine andere mit Luft betriebene Batterie, der Luft ausgesetzt und beginnt zu arbeiten. Der Sauerstoff produzierende Teil ist bei 54 abgebildet.
Als Alternative dazu, mehrere Batterien zu haben, kann eine einzelne Batterie, die mit einem elektronischen Zeitmesser versehen ist, für Behandlungen die sieben Tage oder länger dauern, benutzt werden. Längere Zeiträume sind im Umfang dieser Erfindung mit eingeschlossen, jedoch ist es unpraktisch da die Wundverbände von Zeit zu Zeit entfernt werden müssen, um die Wunde reinigen zu könen. Aufgrund ihres monolithischen Aufbaus können die Pflaster prinzipiell in jeder Größe oder Form gefertigt werden, sogar einschließlich eines transparenten Plastikfensters direkt über der Wunde, um den Heilungsprozeß (Neovaskularisation) visuell überprüfen zu können, ohne das Pflaster entfernen zu müssen. 2 zeigt ein solches Sicht- oder Inspektionsfenster bei 58. Bei der Benutzung wäre die Wunde unter dem Fenster lokalisiert. Wie in 1 gezeigt kann das Pflaster mit der einfachen Klebschicht 44 am Rand befestigt werden. Das Pflaster kann in vielen Formen wie Handschuhe, Socken, Ärmeln usw. hergestellt werden und in form geschnitten werden.
2 zeigt eine alternative Ausführungsform welche einen Plastikrahmen 62 mit einschließt. Der Rahmen faßt die Sauerstoff produzierende Bandage 66 ein. Der Plastikrahmen schließt einen Klebstoff an seinen Kanten 70 mit ein, um den Rahmen an der Haut zu befestigen. Die Sauerstoff produzierende Bandage wird von dem Rahmen gestützt. Der Klebstoff an den Kanten 70 stellt eine Versiegelung gegen ausströmenden Sauerstoff bereit. Die Bandage kann dann entfernt werden, ohne die Haut des Patienten zu schädigen. Das Wohlbefinden des Patienten wird erhöht. Der Plastikrahmen kann Einwegdruck- oder Ablaßventile enthalten oder definieren, um die Gasfreigabe zu gewährleisten. Solche Ventile oder kleine Kapillarlöcher verhindern unabsichtlichen Überdruck, welcher dazu führen kann, daß die Vorrichtung platzt. Die Ventile oder kleinen Kapillarlöcher sorgen auch dafür, daß während des anfänglichen Aufbaus von konzentriertem Sauerstoff Luft aus der Wundhöhle entfernt wird.
Durch Benutzung eines Pflasters mit dem in 1 und 2 gezeigten Zink/Luft-Batteriesystem kann unter Benutzung des Faradayschen Gesetzes gezeigt werden, daß 65,4 Gramm Zink 22,4 Liter Sauerstoff produzieren, bei einem Druck von 1 Atmosphäre und Raumtemperatur.
Wenn das Pflaster verwendet wird, hat eine kleine Region des Pflasters Einwegventile oder ist mit kleinen Kapillarlöchern ausgestattet, um den Ausstrom von Gas aus dem Anodenraum zu ermöglichen, um einen Druckaufbau zu verhindern. Umgebungsluft fließt, nachdem die Behandlung vorübergehend unterbrochen wurde, durch das Pflaster, um die Wundstelle wieder auf normalen Umgebungsluftbedingungen zu bringen und so eine toxische Überbelastung der neugebildeten Blutgefässe zu verhindern.
Die Pflaster in 1 und 2 zeigen Sauerstoff produzierende oder regelnde Bandagen. Die Bandagen schließen eingebaute elektrochemische Systeme zur Produktion von Sauerstoff gemäß eines Prozesses mit einem, zwei oder vier Elektronen mit ein. Die Reaktionen werden von mit Luft betriebenen Batterien angetrieben. Die Bandagen und die damit in Beziehung stehende elektrochemische Ausrüstung, die in den Abbildungen beschrieben werden, legen bevorzugte Ausführungsformen des Betriebs dar.
Die Bildung und/oder Verminderung von Sauerstoff kann gemäß verschiedener elektrochemischer Reaktionen erfolgen. Zusätzlich zum bereits beschrieben Prozeß mit zwei Elektronen kann die Reaktion auf einem oder vier Elektronen basieren, oder Kombinationen des Prozesse mit einem, zwei und/oder vier Elektronen bei allen Temperaturen. Wie bereits beschrieben umfaßt der Prozeß mit zwei Elektronen die Übertragung von Sauerstoff im Lufteinleitungsgas zu Peroxidionen und/oder zu H₂O₂ an der Kathode, das Durchlaufen der Peroxidionen und/oder von H₂O₂ durch den Elektrolyten und das Übertragen der Peroxidionen und/oder von H₂O₂ zu Sauerstoff an der Anode. Ein Prozeß mit einem Elektron umfaßt die Übertragung des Einleitungssauerstoffs zu Superoxidionen oder seiner protonierten Form, das Durchlaufen der Superoxidionen oder seiner protonierten Form durch den Elektrolyten und das Übertragen der Superoxidionen oder seiner protonierten Form zu Sauerstoff an der Anode. Ein energieaufwendigerer Prozeß besteht darin, Sauerstoff der in einem Einleitungsgas enthalten ist, zu reduzieren und/oder Wasserstoffgas (H₂) durch einem Prozeß mit vier Elektronen zu erzeugen. Die schließt die Elektrolyse von Wasser mit ein. Hier werden Hydroxylionen und/oder H₂ erzeugt und die Elektrode, die in 1 als 18 bezeichnet wird, oxidiert Wasser unter Verwendung eines Prozesses mit vier Elektronen, um Sauerstoff zu gewinnen. Ein solcher Ansatz benötigt einen Katalysator in einer oder in beiden Elektroden, um die kinetische Unumkehrbarkeit der Reaktionen zu überwinden. Die Menge an Wasserstoff, die unter tatsächlichen Anwendungsbedingungen gebildet wird, wäre jedoch sehr klein und würde wahrscheinlich keine Gefahr darstellen.
In Fällen in denen es gewünscht ist, konzentrierten Sauerstoff an eine Wundstelle abzugeben, ist die Anode in Richtung der Wunde gerichtet. Wenn eine sauerstoffarme Atmosphäre an der Behandlungsfläche geschaffen werden soll, wird die Polarität der Stromversorgung des Pflasters umgedreht, so daß Sauerstoff, in der Elektrode die in Kontakt mit der Wundfläche ist, reduziert wird. Diese Elektrode arbeitetet dann als Kathode und Sauerstoff wird an der Elektrode erzeugt, die Kontakt mit der umgebenden Atmosphäre hat, die Anodenelektrode. Sauerstoff wird an die Hautwunde mit Drücken geliefert, die unter oder über dem Atmosphärendruck liegen können. Wenn es nötig ist, die Polarität umzukehren, kann es sein, daß eine andere Stromquelle als die eingebaute bipolare Batterie benötigt wird.
Es ist voll im Umfang dieser Erfindung enthalten, die Sauerstoffregulierungsreaktion (das heißt das Erzeugen und/oder Verringern von Sauerstoff) gemäß einer Vielzahl von Methoden anzutreiben. Der Vorrichtung zum Konzentrieren von Sauerstoff kann Energie aus anderen Quellen unabhängig vom Pflaster zugeführt werden. Ein getrennter Energiekontrollmechanismus kann sowohl elektronische Zeitmessung, primäre wie auch sekundäre Batterien, Kondensatoren, Superkondensatoren, photoelektrische Elemente, Konverter zum Anschluß von Wechselspannung (A. C.) und bipolare eingebaute Batterien, wie bereits beschrieben, enthalten als auch umfassen. Diese Energiequellen können innerhalb oder außerhalb der Bandage oder des Pflasters angebracht sein.
Die Methoden, die genutzt werden, um Sauerstoff zu erzeugen und zu verringern sind vorzugsweise elektrochemischer Natur, obwohl auch nicht elektrochemische Verfahren durchgeführt werden können, um eine Regulierung des Sauerstoffgehalts auf der Behandlungsfläche zu gewährleisten. Zum Beispiel können chemisch oder thermal induzierte Reaktionen, die Sauerstoff auf eine kontrollierte Art und Weise abgeben oder aufnehmen verwendet werden. Diese Methoden können auch preiswerte Sensoren und Regelkreisläufe für die Sauerstoffkonzentration, Feuchtigkeit, Druck und andere Bedingungen enthalten, um diese Parameter zu messen und zu regeln (z. B. die aktuelle Dichte) und eine optimale Heilung zu gewährleisten.
Diese Erfindung wurde mit Hinblick auf die bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Offensichtlich werden anderen nach dem Lesen und Verstehen dieser Spezifikationen Abwandlungen und Änderungen in den Sinn kommen. Es ist beabsichtigt, alle diese Abwandlungen und Änderungen mit einzuschließen, solange sie sich im Ausmaß der angehängten Ansprüche befinden.

Claims

Vorrichtung zum Regulieren der Sauerstoffzufuhr für die topische Behandlung von Hautwunden, welche umfaßt: ein Wundverbandstück (48), das auf einer Hautwunde aufgenommen werden kann, die mit Sauerstoff behandelt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem eine Sauerstoff regelnde oder konzentrierende Einrichtung aufweist, die Sauerstoff erzeugt, die im Wundverbandstück enthalten ist, um die Sauerstoffzufuhr zur Hautwunde zu regulieren.
Vorrichtung zum Regulieren der Sauerstoffzufuhr für die topische Behandlung von Hautwunden gemäß Anspruch 1, wobei die Sauerstoffzufuhr zwischen einer Sauerstoffkonzentration von 0 und 100% reguliert werden kann.
Vorrichtung zum Regulieren der Sauerstoffzufuhr für die topische Behandlung von Hautwunden gemäß Anspruch 1, wobei die Sauerstoff regelnde Vorrichtung Sauerstoff elektrochemisch erzeugt und folgendes aufweist: eine Kathode (10, 36), um Sauerstoff in einer Gaszufuhr zu negativen Ionen und/oder neutralen Spezies zu reduzieren; einen Elektrolyt, damit negative Ionen und/oder neutrale Spezies hindurchdiffundieren können; und eine Anode (18), die mit dem Elektrolyt in Verbindung steht, um die negativen Ionen und/oder die neutralen Spezies zu oxidieren, wodurch eine hohe Sauerstoffkonzentration für die Zufuhr zur Hautwunde erzeugt wird.
Vorrichtung zum Regulieren der Sauerstoffzufuhr für die topische Behandlung von Hautwunden gemäß Anspruch 3, wobei die Erzeugung von Sauerstoff nach einem Prozeß mit einem, zwei oder vier Elektronen stattfindet.
Vorrichtung zum Regulieren der Sauerstoffzufuhr für die topische Behandlung von Hautwunden gemäß Anspruch 3, wobei die negativen Ionen Peroxidionen in ihren verschiedenen nichtprotonierten und protonierten Formen sind.
Vorrichtung zum Regulieren der Sauerstoffzufuhr für die topische Behandlung von Hautwunden gemäß Anspruch 3, wobei die negativen Ionen Superoxidionen, einschließlich deren protonierter Form, sind.
Vorrichtung zum Regulieren der Sauerstoffzufuhr für die topische Behandlung von Hautwunden gemäß Anspruch 3, wobei die negativen Ionen Hydroxylionen sind und der gesamte Prozeß die Elektrolyse von Wasser beinhaltet.
Vorrichtung zum Regulieren der Sauerstoffzufuhr für die topische Behandlung von Hautwunden gemäß Anspruch 1, wobei die Sauerstoff konzentrierende Einrichtung Sauerstoff nach einem elektrochemischen Prozeß erzeugt und eine Stromquelle einschließt, die einen Potentialunterschied zwischen einer Kathode und einer Anode anwendet, um konzentrierten Sauerstoff aus der Umgebungsluft zu erzeugen.
Vorrichtung zum Regulieren der Sauerstoffzufuhr für die topische Behandlung von Hautwunden gemäß Anspruch 8, wobei die Stromquelle in dem Stück (48) enthalten ist.
Vorrichtung zum Regulieren der Sauerstoffzufuhr für die topische Behandlung von Hautwunden gemäß Anspruch 9, wobei die Stromquelle eine zweipolige Batterie ist, die in der Einrichtung enthalten ist.
Vorrichtung zum Regulieren der Sauerstoffzufuhr für die topische Behandlung von Hautwunden gemäß Anspruch 9, wobei eine Zink/Luft-Batterie (5), die in die Einrichtung eingeführt wurde, Strom zuführt, um das Konzentrieren von Sauerstoff aus der Luft nach einem Prozeß mit einem, zwei oder vier Elektronen durchzuführen.
Vorrichtung zum Regulieren der Sauerstoffzufuhr für die topische Behandlung von Hautwunden gemäß Anspruch 8, wobei sich die Stromquelle außerhalb des Stücks (48) befindet.
Vorrichtung zum Regulieren der Sauerstoffzufuhr für die topische Behandlung von Hautwunden gemäß Anspruch 1, wobei die Sauerstoff regulierende Einrichtung Sauerstoff nach einer thermisch eingeleiteten Reaktion erzeugt.
Vorrichtung zum Regulieren der Sauerstoffzufuhr für die topische Behandlung von Hautwunden gemäß Anspruch 1, wobei die Sauerstoff regulierende Einrichtung Sauerstoff nach einer chemisch eingeleiteten Reaktion erzeugt.
Vorrichtung zum Regulieren der Sauerstoffzufuhr für die topische Behandlung von Hautwunden gemäß Anspruch 8, wobei die Stromquelle aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Kondensatoren, Superkondensatoren, Photoelementen, Batterien und einer Wechselstromquelle besteht.
Vorrichtung zum Regulieren der Sauerstoffzufuhr für die topische Behandlung von Hautwunden gemäß Anspruch 8, wobei die Polarität der Stromquelle reversibel ist, um die Sauerstoffkonzentration zu regulieren.
Vorrichtung zum Regulieren der Sauerstoffzufuhr für die topische Behandlung von Hautwunden gemäß Anspruch 1, wobei die Sauerstoff regelnde Einrichtung die Zufuhr von Sauerstoff zur Hautwunde bei unterschiedlichen Drücken von unterhalb Atmosphärendruck bis oberhalb Atmosphärendruck reguliert.
Vorrichtung zum Regulieren der Sauerstoffzufuhr für die topische Behandlung von Hautwunden gemäß Anspruch 17, wobei der Druck im Bereich von etwa 50,66 kPa (0,5 Atmosphären) bis etwa 506,63 kPa (5 Atmosphären) liegt.
Vorrichtung zum Regulieren der Sauerstoffzufuhr für die topische Behandlung von Hautwunden gemäß Anspruch 17, wobei der Druck im Bereich von etwa 75,99 kPa (0,75 Atmosphären) bis etwa 253,31 kPa (2,5 Atmosphären) liegt.
Vorrichtung zum Regulieren der Sauerstoffzufuhr für die topische Behandlung von Hautwunden gemäß Anspruch 17, wobei der Druck im Bereich von etwa 96,26 kPa (0,95) bis etwa 111,46 kPa (1,1 Atmosphären) liegt.
Vorrichtung zum Regulieren der Sauerstoffzufuhr für die topische Behandlung von Hautwunden gemäß Anspruch 1, wobei die Vorrichtung aus einer Vielzahl von Schichten besteht.
Vorrichtung zum Regulieren der Sauerstoffzufuhr für die topische Behandlung von Hautwunden gemäß Anspruch 21, wobei die erste Schicht eine Batterie umfaßt.
Vorrichtung zum Regulieren der Sauerstoffzufuhr für die topische Behandlung von Hautwunden gemäß Anspruch 21, wobei die zweite Schicht ein Heilmittel umfaßt.
Vorrichtung zum Regulieren der Sauerstoffzufuhr für die topische Behandlung von Hautwunden gemäß Anspruch 21, wobei die dritte Schicht einen Sensor umfaßt.
Vorrichtung zum Regulieren der Sauerstoffzufuhr für die topische Behandlung von Hautwunden gemäß Anspruch 24, wobei der Sensor einen Regelstromkreis einschließt, um die optimale Heilung zu fördern.
Vorrichtung zum Regulieren der Sauerstoffzufuhr für die topische Behandlung von Hautwunden gemäß Anspruch 21, wobei eine vierte Schicht eine Einrichtung zum Konzentrieren von Sauerstoff umfaßt.