DE7701153U1

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Publication number: DE7701153U1
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Priority date: 1975-08-26
Filing date: 1977-01-14
Publication date: 1977-07-14
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Description

Gerät zur flächenhaften UV-Bestrahlung

Die Neuerung bezieht sich auf ein Gerät zur flächenhaften UV-Bestrahluag einer Person, mit einer etwa in einer Horizontalebene angeordneten Strahlenaustrittsöffnung, mit einem dahinter angeordneten UV-Strahlungserzeuger und mit einer Liegefläche.

Es sind Solarien bekannt, bei denen sich der UV-Strahlungserzeuger oberhalb einer normalen Liege befindet, wobei die Strahlenaustritts Öffnung nach unten weist. Der UV-Strahlungserzeuger besteht in der Regel aus drei Hg-Eochdruck-Entladungslampen als UV-Strahlungsquellen. Der Abstand ihrer Strahlenaustritts öffnungen zur Liege beträgt etwa 1200 bis 2000 mm.

Derartige UV-Bestrahlungsgeräte werden häufig nur benutzt, um einen Bräunungseffekt zu erzielen. Lange bevor eine Bräunung eintritt, ergibt sich eine ganze Reihe anderer, nachteiliger biologischer Effekte, in erster Linie die Lichtentzündung (Sonnenbrand) mit anschließender Schuppung und Verhornung der Haut. Da die Schwellendosis, die eine Lichtentzündung hervorruft in Abhängigkeit von der auf der Hautoberfläche herrechenden Strahlungsdichte schon nach wenigen Minuten erreicht ist, zu diesem Zeitpunkt aber praktisch noch keine Bräunung

der Haut erfolgt ist, muß die Bestrahlung mehrfach wiederholt worden, wobei die Boatrahlungsdauer jeweils etwas ansteigen darf. Aber auch dann kann eine tiefe Bräunung, wie sie von der Sonne erzeugt wird, nicht erzielt werden.

Es sind ferner Geräte zur flächenhaften UV-Be striihlung bekannt» bei denen ein Hg-Hochdruck-Brenner von zwei zylindrischen Spezialglasfiltern ganz oder teilweise umgeben ist, die UVB- und UVC-Strahlung im wesentlichen abfiltern» Hierbei ist es erstrebt, eine Hautrötung oder Haivfcverbrennung durch UVB- und UVC-Strahlung zu vermeiden·

Der Neuerung, liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät der eingangs beschriebenen Art anzugeben» bei dem die gewünschte . Bräunung in einer wesentlich geringeren Zahl von Bestrahlungen» vorzugsweise sogar mit einer einzigen Bestrahlung, erzielt werden kann·

Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß die Strahlenaustrittsöffnung bin/, nebeneinander angeordnete Strahlenaustrittsöffnungen nach oben weisen sowie von einer ein- oder mehrteiligen Liegeplatte aus zumindest für UVA-Strahlung durchlässigem Material überdeckt sind und daß in den Strahlengang des UV-Strahlungserzeugers ein Filter geschaltet ist, das UVB- und UVC-Strahlung im wesentlichen abfiltert.

PUr die Bräunung der Haut ist weitgehend dl© Strahlung im UVA-Bereich verantwortlich. Eine Bräunung erfolgt erst, wenn der Körperoberfläche ein verhältnismäßig hoher Schwellenwert der UVA-Strahlungsenergie zugeführt worden ist. Versuche ha"ben gezeigt,, daß dieser Schwellenwert, der natürlich individuellen Schwankungen unterworfen ist, etwa bei 7,5 bis 10 ¥s/cm², liogt. Um eine derart große Strahlendosis in einer noch vertretbaren Bestrahlungddauer von 30 Minuten aufbringen zu können, ist im Strahlungsfeld eine sehr hohe UVA-Strahlungcdichte von mindesten* 4 mW/cm² erforderlich· Derartig höh© UVA-Strahlungs-

dichten sind am ehesten in unmittelbarer Nähe der StrahXenaustrittsöffnung vorhanden. Beim erfindungs gemäßen I-erät legt sich die zu bestrahlende Person auf die Liegeplatte. Dadurch wird der Bestrahlungsabstand zwangsweise so klein wie möglich, bezogen auf die StrahlenaustrittsSffnung praktisch auf Null, gehalten. Die Bestrahlung erfolgt daher mit der gewünschten hohen UVA-Strahlungsdichte. Durch die Verwendung des Filtere wird die OVB- und UVC-Strahlung zurückgehalten Auf diese Weise ist die Voraussetzung geschaffen, daß trotz des geringen Bestrahlungsabstandes keine Lichtentzündung zu befürchten ist.

Da bei einem solchen Bestrahlungsgerät im günstigsten Fall eine einzige Bestrahlung zur dauerhaften Bräunung ausreicht, wird die Behandlung wesentlich vereinfacht. Der Benutzer braucht weder einen Sonnenbrand zu befürchten noch muß er die für mehrere Bestrahlungen erforderliche Zeit aufwenden· Das Bestrahlungsgerät ist auch insbesondere für die Aufstellung in öffentlichen Räumen, wie Schwimmbädern, Freizeitzentren o. dgl·, geeignet, weil sich das Publikum eher für eine Bestrahlung als für mehrere an verschiedenen Tagen durchzuführende Bestrahlungen entscheidet.

Ale Liegeplatte kann auch das für UVB-- und UVC-Strahlung im wesentlichen undurchlässige Filter dienen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform 1st dafür gesorgt, daß der UV-Strahlungserzeuger aus mehreren, vorzugsweise 5 bis 20 und insbesondere 10 bis 12 parallel mit geringem Abstand nebeneinander angeordneten, UVA-Leistung abgebenden Hg-Niederdruck-Brennern Ijesteht. Hg-Niederdruck-Brenner sind so leistungsarm, daß die Umgebung praktisch kaum beheizt wird. Dio auf der Liegepl&tte plazierte Person ist daher keiner unzulässig hohen Wärmebelastung ausgesetzt. Darüber hinauu ergibt sich im Bereich der Strahlenaus trittsuffnung ein ausreichend großes Feld hoher UVA-Strahlungseo daß v®rMltaißraäßig große Flächen bestrahlt

- 4 -werden können.

Hierbei ist es günstig, wenn eine Anzahl von rinnenförmigen Reflektoren verwendet wird, die je einen stabförmigen Brenner über einen Achswinkel von mindestens 180° umgeben. Auf diese Weise kann die UVA-Strahlungsdichte an der Oberseite der Liegeplatte noch weiter erhöht werden.

Bei einer anderen Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß der UV-Strahlungserzeuger mindestens einen Hg-Hochdruck-Brenner oder einen Xenon-Brenner aufweist und in den Strahlengang eine Wärmeschutzvorrichtung geschaltet ist. Diese bekannten Brenner haben nur eine sehr geringe UVA-Leistung, z. B. 1 %, während sich der Überwiegende Teil der Leistung in Licht und Wärme umsetzt. Deshalb mußte bisher die zu bestrahlende Person in einem erheblichen Abstand von dem Gerät plaziert werden. Durch Verwendung der Wärmeschutzvorrichtung ist es möglich, auch solche Brenner verhältnis» mäßig nahe der Liegeplatte anzuordnen, um deren UVA-Anteil möglichst gut auszunutzen·

Als Wärme schutzvorrichtung kann insbesondere ein Filterspiegel dienen, der UVA-Strahlung im wesentlichen reflektiert, Wärme- und gegebenenfalls Lichtstrahlung aber wenigstens teilweise hindurchläßt. Hierdurch wird die störende Strahlung in eine völlig andere Richtung als zur bestrahlenden Person hin geleitet. An dieser Stelle stört die Wärme nicht; sie kann gegebenenfalls auch ohne Schwierigkeiten abgeführt werden.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß die Wänaeschutzvorrichtung durch einen Wärmeschutzfilter gebildet und zur Wärmeabfuhr eine Kühlvorrichtung vorgesehen ist. Eine Belastung durch unmittelbare Wärmestrahlung vom Brenner wird durch das tfärmeschutzfilter verhindert. Die Kühlvorrichtung führt die entstehende Wärme ab, so daß verhindert wird, daß

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sich das Wfirmeschutzfilter aufgrund der auegefilterten Vänanleistung zu stark aufheizt und sohlleeiioh selbst als ntörende wärmequelle wirkt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausfuhrungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erste AusfUhrungsform der Erfindung,

Fig· 2 einen vergrößerten Querschnitt durch einen Hg-Niederdruck-Brenner und zugehörigen Reflektor der Fig. 1,

Fig· 3 eine räumliche Darstellung eines erf indungsgemäßen. Geräts,

Fig. 4 räumlich die Innenteile einer zweiten AusfUhrungsform,

Fig. 5 über der Wellenlänge die relative Empfindlichkeit der Haut gegenüber UV-Strahlung und

Fig. 6 Über der Wellenlänge die relative Verteilung der Strahlungsdichte verschiedener UV-Brenner.

In Fig. J sind Bestrahlungsliegen 67 veranschaulicht, die einzeln oder, wie dargestellt, zu mehreren nebeneinander, fest oder transportabel, vorgesehen werden können. Die Liegen, bestehen aus Baueinheiten 1 mit nach oben weisender Strahlen» austrittsSffnung 2, die alt einer Liegeplatte 9 aus für UVA-Strahlung durchlässigem Material mit leichter Schrägneigung überdeckt ist.

Eine Ausführungsform einer Baueinheit 1 1st in Fig. 1 veranschaulicht. Auf einer gekrümmten Linie a sind zehn stabförmige, parallel mit geringem Abstand nebeneinander angeordnete Hg-Hiederdruck-Brenner 3 vorgesehen. Diese haben

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Jt ein· Hinge von 150 on und eine erhöhte Strohlungeausbeute im UVA-Berreloh. Jedem Brenner ist ein rlunenfurmig«* Reflektor 4 zugeordnet, der lediglich sohemiitisch angedeutet ist* An beiden Enden sind Wärmestrahler 5, z· B. mit einem elektrisoh beheizten OlOhstab aus Siliciumcarbid, vorgenehen; diese Strahler können aber Mutig auoh entfallen,, " . GeMuse 1 sind.ferner Vorschaltgerät· 6 für die Brenner 3 ^ . adiei m&ageräte 7, hier mit einem Einschaltknopf 8» unter^ubrac^ i)ie Liegeplatte 9 ist eine Filterscheibe, die ίο - und UVC-Strahlung im wesentlichen undurchlässig ist. Di,_ bo FII arwlrkung kann aber auoh duroh eine entsprechende Olashülle des Brenners erzielt werden·

Die Abstände b zwischen benachbarten Brennern 3 betragen rund 70 % des Durchmessers c der Brennerstäbe. Demzufolge haben die Hittelebenen 12 auf der Linie a einen Abstand b ♦ ο voneinander. Diese Mittelebenen stehen senkrecht auf der Linie a; die Mittelebenen 12a und 12b der beiden äußersten Reflektoren 4 bilden einen Winkel von weniger als 80°, hier 45°, miteinander. Vor der Strafelenaustrittaöffnung 2 ergibt sich ein Feld 13 mit einer erheblichen Breite und einer der Brennerlänge entsprechenden Länge. Wegen des geringen Abstandes dieses Feldes 13 von den Brennern 3, wegen der Zahl der Brenner, deren gewählter Leistung im UVA-Bereich und wegen der Anordnung der Brenner auf der gekrümmten Linie a und der zugehörigen Reflektoren 153t sich im Strahlungsfeld 13 eine UVA-Strahlungsdichte von etwa 12 mW/cm erzielen. Diese Dichte kann zum Rand hin etwas abnehmen, liegt aber immer noch erheblich über 4 mW/cm ·

Es ist leicht einzusehen, daß statt der ^krQmmten Linie a auch eine geknickte Linie verwendet werden? bei der die Reflektoren paarweise oder zu dritt parallel nebeneinander stehen.

Sin solches Gerät ist billig herzustellen. Es kann an eine normale, mit 10 A abgesicherte Steckdose angeschlossen werden

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und verbraudt vergleichsweise wenig Strom.

In Fig. 2 Ist ein Hg-NIederdruck-Brenner 3 mit zugehörigem Reflektor 4 veranschaulicht. Dieser Reflektor weist etwa parallele Seltenwände 14 auf, dio Über den stabförmigen Brenner 3 weit nach vorn überstehen. Damit werden auf der Vorderseite seitlich aus dem Brenner 3 austretende Strahlen 15a in Richtung auf das Feld 13 umgelenkt. Der hintere Teil des rinnenförmigen Reflektors 4 ist, ebenso wie der vordere Teil, symmetrisch ausgestaltet. Er hat eine Form, daß ein. wesentlicher Teil der aus der Rückseite des Brenners austretendem Strahlung In den Spalt 16 zwischen Brenner und Reflektorseitenwand gelenkt wird. Zu diesem Zweck weist er einen ersten Bogen 17 mit solcher Krümmung auf, das die auf ihn auf treffenden Strahlen 15b In den auf der gleichen Seite befindlichen Spalt 16 gelenkt werden. Der Bogen 17. hat einen Krümmungsmittelpunkt 17a. An den ersten Bogen 17 schließt ein zweiter Bogen 18 stärkerer Krümmung mit einem Krümmungsmittelpunkt 1$a an. und von diesem reicht ein dritter Bogen 19 geringerer Xrümmung mit einem Krümmungsmittelpunkt 19a bis zur engsten Stelle des Spaltes 16. Hier sind die Krümmungen so bemessen, daß die auf den dritten Bogen auf treffenden Strahlen 15c zunächst auf den gegenüberliegen» den zweiten Bogen 18 und von dort in den zugehörigen Spalt gelenkt werden. Auf diese Weise läßt sich fast die gesamte Strahlung des Brenners 3 ausnutzen, um die gewünschte hohe WA-Strahlungsdichte im Feld 13 zu erhalten.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 sind lediglich die im Inneren der Liege angeordneten Teile veranschaulicht t Die Baueinheit umfaßt Bedienungsgeräte 44 und einen Minzautomaten Es sind drei in einer Reihe angeordnete Xenon-Brenner 51 vorhanden, denen je ein dachförmiger Reflektor 52 zugeordnet ist. Die Xenon-Brenner haben eine Länge von etwa 60 cm und eine Leistung von 4000 Y/. Die Reflektoren sind als Breitwinkelreflektoren ausgeführt. Ferner befinden sich in der Baueinholt die Vorschaltgerät© 53 und ein KUhlgebläse 54. Vor den

Reflektoren, aber noch hinter der durch die Liegeplatte 9 überdeckten StrahlenaustrittsKffnung 2 ist eine fest eingebaute Wärmesclmtzscheibe 55 angebracht. Die beiden letztgenannten Bauteile ßind erforderlich, weil der Xenon-Brennor starke Wärmestrahlung abgibt. Anstelle dieser als Filter wirkenden Scheibe kann die Wärme strahlung auch mittels eines Filterspiegels vom Benutzer abgehalten werden, der die Wärmestrahlung im wesentlichen nicht reflektiert.

In Fig. 5 ist in einem Diagramm über der Wellenlänge X die relative Empfindlichkeit Z_rel der Haut im UV-Bereich dargestellt. Dieser, UV-Bereich reicht von 200 nm bis AOO nm. Er wird in der Praxis in drei Teilbereichs A₉ B und C unterteilt. Hierboi gilt

200 - 280 nm UVC-Strahlung 280 - 315 nm UVB-Strahlung 315 - AOO nm UVA-Strahlung.

Die Kurve I zeigt die Empfindlichkeit der menschlichen Haut bezüglich einer Bräunung oder Pigmentierung. Sie reicht von etwa 300 bis etwa AOO nm und hat ihr Maximum bei etwa 3AO nm. Die strichpunktierte Kurve II gibt die Empfindlichkeit der menschlichen Haut gegenüber Lichtentzündung an. Sie erstreckt sich durch den gesamten UVC- und UVB-Bereich, hat ihr Maximum bei etwa 297 nm und endet bei 320 nm. Beim erfindungsgemäßen Bestrahlungsgerät wird durch das Filter der Bereich der UVB- und UVC-Strahlung im wesentlichen vollständig zurückgehalten, so daß eine vom Gerät bestrahlte Person im wesentlichen nur die UVA-Strahlung empfängt, die für die Bräunung verantwortlich ist, nicht aber die andere UV-Strahlung, die für die Lichtentzündung verantwortlich wäre. Infolgedessen kann mit sehr hohen Bestrahlungsdosen gearbeitet werden, da auf einen Sonnenbrand keine Rücksicht genommen zu werden braucht. Der Schwellwert von 7,5 - 10 Ws/cm , der für eine Pigmentierung überschritten werden muß, läßt sich daher in angemessener Zeit erreichen.

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In Flg. 6 ist wiederum über der Wellenlänge Λ. die relative Verteilung V_pe^ der Strahlendichte veranschaulicht. Die vollausgezogene Kurve III stellt den Verlauf bei einem Hg-Niederdruck-Brenner dar, der zur Erhöhung des UVA-Anteils dotiert worden ist. Man erkennt, daß die Hauptstrahlenausbeute im UVA-Bereich liegt. Die gestrichelte Linie 17 gibt eine entsprechende Kurve für einen Hg-Hochdruck-Brenner an, der ebenfalls zur Erhöhung des UVA-Anteils dotiert worden ist. Die strichpunktierte Linie V stellt die Verhältnisse bei einem Xenon-Brenner dar. Man sieht, daß die Leistung bei einem Hg-Niederdruck-Brenner am besten zur Erzeugung der WA-Strahlung ausgenutzt werden kann. Die anderen Brenner lassen sich jedoch mit höheren Leistungen herstellen, so daß ebenfalls erhebliche UVA-Strahlungsausbeuten erzielbar sind.

Die Baueinheit 1 kann auch mit Hg-Hochdruck-Brennern ausgestattet werden. Die hier beschriebenen Brenner sind im Handel erhältlich· Beispielsweise kommen folgende Fabrikate In Betracht:

Hg-Niederdruck-Brenner Philips TL/05 Hg-Hochdruck-Brenner süddeutsche Metallwerke PQ 2000 Xenon-Brenner Philips XOP 25

Claims

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1. Gerät zur flachenhaften UV-Bestrahlung einer Person, mit einer etwa In einer Horizontalebene angeordneten Strahlenaustritt«öffnung, mit einem dahinter angeordneten UV-Strahlungserzeiiger und mit einer Lie ge fläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenaustrittsöffnung bzw. nebeneinander angeordnete Strahlenaustrittsöffnungen

(2) nach oben weisen sowie von einer ein- oder mehrteiligen Liegeplatte (9) aus zumindest für UVA-Strahlung durchlassigem Material überdeckt sind und daß im Strahlengang des UV-Strahlungserzeugors zwischen diesem und der Liegefläche ein Filter, das UVB- und UVC-Strahlung im wesentlichen abfiltert, angeordnet ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Liegeplatte (9) als für UVB- und UVC-Strahlung im wesentlichen undurchlässiges Filter ausgebildet ist.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der UV-Strahlungserzeuger aus mehreren, vorzugsweise 5 bis 20 und insbesondere 10 bis 12 parallel mit geringem Abstand nebeneinander angeordneten, UVA-Leistung abgebenden Hg-Niederdruck-Brennern (3) besteht.

4. Gerät nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Anzahl von rinnenförmigen Reflektoren (4), die je einen stabförmigen Brenner (3) über einen Achswinkel vcn mindestens 180° umgeben.

5. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der UV-Strahlungserzeuger mindestens einen Hg-Hochdruck-Brenner oder einen Xenon-Brenner (51) aufweist und im Strahlengang des Brenners zwischen diesem und der Liegefläche eine Wärmeschutzvorrichtung (55) angeordnet ist.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme Schutzvorrichtung durol. einen Filterspiegel gebildet ist, der UVA-Straklung im wesentlichen reflektiert, Wärme- und gegebenenfalls Lichtstrahlung aber wenigstens teilweise hindurchläßt.

7. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme-Schutzvorrichtung durch einen Wärmeschutzfilter (55) gebildet und zur Wärmeabfuhr eine Kühlvorrichtung (54) vorgesehen ist.

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