DE8224580U1

DE8224580U1 - Vorrichtung zur Stimulierung biologischer Prozesse

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Publication number: DE8224580U1
Application number: DE8224580U
Authority: DE
Original assignee: FENYOE MARTA 1094 BUDAPEST HU; KERTESZ IVAN 1121 BUDAPEST HU; ROZSA KAROLY 1115 BUDAPEST HU; SZEGOE PETER 1022 BUDAPEST HU
Current assignee: FENYOE MARTA 1094 BUDAPEST HU; KERTESZ IVAN 1121 BUDAPEST HU; ROZSA KAROLY 1115 BUDAPEST HU; SZEGOE PETER 1022 BUDAPEST HU
Priority date: 1981-09-02
Filing date: 1982-08-31
Publication date: 1983-08-25
Also published as: GB2105195A; HK67289A; IT1205269B; NL194196C; MY8800014A; IT8223077A0; FI75495B; DD204850A5; AU563345B2; SE8202568L; IN158530B; JPS6241744B2; NO165225B; SE452852B; AT390376B; IL66643A; FI822940L; NL8203377A; HU186081B; DK161241B

Description

HOFFMANM-EiTLEiPAHTNER

ePL-aa.tfut.SE·AAIiAiIMCi* G 82 24 580.0

. 37 464

20. Mai 1983

Vorrichtung für die Stinulierung biologischer Prozesse, die mit der Zellaktivität zusammenhängen, insbesondere zur Unterstützung des Heilprozesses von Verletzungen der Körperoberfläche, d.h. Wunden, Ulcera und verschiedene epithele Schädigungen. 5

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Stinulierung von biologischen Prozessen, die mit der Zellaktivität zusammenhängen, insbesondere zur Unterstützung des Heilprozesses von Verletzungen der Körperoberfläche, d.h. Wunden, Ulcera und verschiedene epithele Schädigungen, wobei die Verwendung des biostimulierenden Effektes von Licht zugrundegelegt wird.

Die Bestrahlung einer lebenden Oberfläche mi*. Laserlicht hat, wie dies weithin bekannt ist, einen biostimulierenden Effekt. Die Versuche in diesem Gebiet sind seit 1967 unter der Führung von Prof. Endre Mester durchgeführt worden und die anfänglich bescheidenen Annahmen haben sicli seit dieser Zeit weitgehend bestätigt. Der Heileffekt der Behandlung mit Laserlicht hat bereits eine sehr große Literatur. Eine Zusammenfassung der Versuche ist neben anderen Veröffentlichungen, z.B. in der Arbeit von Prof.Endre Mester: "Laser Application in Promoting of Ifound-Healing" enthalten, die in der Ausgabe.von 1980 von "Laser in Medicine" veröffentlicht ist (herausgegeben von H.K.Koebner," Wiley-Interscience Publ. 1980). Auch eine andere Arbeit von Prof.Endre Mester "Der Laser" kann als eine Zusammenfassung seiner Versuche aufgefaßt werden (herausgegeben von K. Dinstl und P.L.Fischer, Springer-Verlag, 1981). Es soll festgehalten werden, daß im Gegensatz zum Laserlicht keine anderen Behandlungen, die mit natürlichem oder künstlichem Licht durchgeführt worden sind, bisher irgendeinen· biostimulierenden Effekt gezeigt haben. ' ·

Der llcileffekt des Laserlichtes wird hauptsächlich im Heilen von hartnäckigen Kunden undUlcnra augenscheinlich. Es ist allgemein bekannt, daJ] derartige l;u gierige Ulcera sich ziemlich häufig bei älteren Personen ent wickeln, die unter cardiovaskulären Schwierigkeiten leiden. Hartnäckige

Wundstcllcn entwickeln sich auch als Folge eines längeren Dekubitus.

Im Verlaufe der Behandlung mit Laserlicht wird dieses mittels eines Prismas, eines Spiegels oder einer Faseroptik auf die Kunde gerichtet und die gesamte Oberfläche der Kunde wird von dem entsprechend abgelenkten Strahl überstrichen. Die spezifische Intensität des Strahles

2
liegt zwischen 20 und 150 mW/cm und die maximale Energiedichte wirJ auf etwa 4 J/cm eingestellt. Die Behandlung ist üblicherweise periodisch, sie wird im allgemeinen zweimal wöchentlich durchgeführt und die durchschnittliche Zeit der Keilung wird mit etwa 10 bis 12 Wochen angenommen. "

Es gibt eine große Anzahl von sich gegenseitig widersprechenden Theorien, die versuchen, den biostimulierendqn Effekt des Laserlichtes zu erklären; keine von ihnen konnte jedoch eine wissenschaftlich annehmbare Erklärung liefern. ■ . ·

Auf der Boas der veröffentlichten Ergebnisse hätte Laserlicht ein weites Anwendungsfeld, praktische Erfaliruagen zeigen jedoch,daß .es nicht in einem derartigen Ausmaß zur allgemeinen Anwendung kommt, das ilim auf-.grund seiner Wirksamkeit zukommt. " .

Es gibt verschiedene Gründe, die die Übernahme dieser Behandlung im großen Ausmaß verzögern; einer dieser Gründe könnte darin liegen, daß der Aufbau der kontinuierlich betriebenen Laser, die die gcAriinschte Leistung abgeben und den gewünschten Strahlendurchmesser aufweisen, ziemlich kompliziert ist,und neben der künstlichen technischen Umgebimg benötigen sie auch spezielle Fachkenntnisse während der Herstellung.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu »- schaffen, die einen biostimulierenden Effekt hervorrufen kann, der jenem vom Laserlicht wenigstens äquivalent ist, ohne der mit der Erzeugung von Laserlicht verbundenen technischen Schwierigkeiten.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist als Ausgangspunkt überlegt worden, daß im physiologischen Zustand die Lipiddoppe!schicht der Zellmembran in einer Phase ist, die jener von flüssigen Kristallen ähnlich ist. Von

■ . ~³ -

der Wechselwirkung zwischen polarisiertem Licht und Flüssigkristallen ist es bekannt, daß oberhalb einer gewissen Intensitätsschwelle polarisiertes Licht eine Zustandsänderung in Flüss'igkristallen einleiten kann. Es ist angenommen worden, daß polarisiertes Licht mit gewissen Eigenschaften die polaren Enden der Lipiddoppe!schicht der Zellmembran umordnen kann oder einen derartigen Umordnungsprozeß einleiten kann. Es ist auch erwartet worden, daß eine derartige innere Neuordnung eine bemerkenswerte Änderung der Zellprozesse mit sich bringt, die mit der Zellmembran zusammenhängen oder durch diese hindurchwirken.

. . Das Wesen der Erfindung ist die Erkenntnis, daß der biostimulierende . · Effekt in erster Linie der Verwendung von polarisiertem Licht und nicht so sehr der des Laserlichtes zuzuschreiben ist, wobei letzteres einen derartigen Effekt nur hat, da es eine Form von polarisiertem Licht ist. Infolgedessen kann normales inkohärentes Licht ebenfalls einen biostimulierenden Effekt auslösen, vorausgesetzt daß es linear polarisiert ist. ■ · . .· ; '

Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung für die Stimulierung biologischer Prozesse geschaffen worden, die mit der Zellaktivität zusammenhängen, 'insbesondere zur ünterstüzung der Heilung von- Verletzungen der Körperoberfläche, wie Wunden,Ulccra und verschiedene epithele Schädigungen, bei welchem Verfahren der pathologische Bereich mit einem Licht gegebener Intensität bestrahlt wird, wobei die Bestrahlung mit einem linear ~ ' polarisierten Licht durchgeführt wird, das nichtkohärente Komponenten mit einer Kellenlänge über 300 nm aufweist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Intensität des bcstrah-30. lcndcn Lichtes auf einen Wert ζ .-isehen 20 und 150 mW/cm² eingestellt.

Für den Hcilprözeß ist es vorteilhaft, wenn die Bestrahlung in intermittierenden Abständen durchgeführt wird und wenn die Energiedichte des Lichtes während der Behandlung 5 J/cm² nicht überschreitet. Bei Ii 35 einer derartigen Energie kann der Neuordnungsprozcß in .der Membran j_;: eine Sättigung erreichen und die Anwendung höherer Energie braucht h: keine weiteren Vorteile ergeben.

Der für die Behandlung verwendete Lichtstrahl sollte im wesentlichen ; ' parallele Strahlen mit kontinuierlicher oder quasi, kontinuierlicher . Spcktralvertcilung wenigetcns im Wcllenlängenbereich von 400 bis 700 nm haben und der Strahl sollte im wesentlichen normal auf die zu behandelnde Oberfläche auftreffen.

.' Wenn die Querschnittsfläche des Lichtbündels geringer ist als der Be-• reich der zu behandelnden pathologischen Körperfläche, so ist es zweckmäßig, die Bestrahlung durch gegenseitiges Verschieben des Lichtstrah-. 10 les und des behandelten Bereiches durchzuführen, und zwar derart, daß die llmfangszone des unter Behandlung stehenden Bereiches zuerst bestrahlt wird und dann in einer kreisförmigen Bahn eine Annäherung an die Mittelzone erfolgt. Vorzugsweise hat der Strahl einen Querschnitt von wenigstens 3 cm und die Behandlung wird bei normaler Raumtemperatür durchgeführt.

Erfindungsgemäß ist -.seiterhin eine Vorrichtung für die Stimulierung biologischer Prozesse, die mit der Zellaktivität zusammenhängen", geschaffen worden, insbesondere zur Unterstützung der Heilung von Verletzungen an den Körperoberfläche, wie z.B. Wunden,Ulcera und verschiedene epithcle Schädigungen, wobei eine Lichtquelle vorgesehen ist. Die Erfindung liegt nun darin, daß die Lichtquelle eine Lampe,die-nichtkohärentes Licht mit Spektralkomponenten über 300 nm emittiert, ein Lichtablenkungssystem im Lichtstrahlengang, um das Licht in eine gegebene Richtung für die Behandlung zu bringen, und einen Polarisator aufweist, der in den Strahlengang eingebracht ist, um polarisierte Strahlen zu erzeugen, die auf die zu behandelnde Oberflüche auftrcffcn. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein Ultraviolettfilter und in besonderen Tüllen ein Infrarotfilter in den Strahlengang cingcbrachc.

30' *

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine Reflektorfläche hinter der Lampe angeordnet, um die nach hinten abgegebenen Lichtstrahlen nach vorne zu reflektieren. Die Reflektorfläche kann aus einem kalten Spiegel bestehen, der vorzugsweise eine sphärische Form oder die form eines Rotationsparaboloides hat. Die Lichtquelle kann eine normale Glühlampe üc'er vorzugsweise eine Metallhalogenlanipe sein.

Der Polarisator kann ein Polaroidfilter, ein Spiegelpolarisator, ein Nicoisches Prisma oder irgendeine andere Anordnung sein, die polarisierte Lichtstrahlen erzeugen kann.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist vorzugsweise in einem rohrförmigen Gehäuse angeordnet, deren Länge ausreicht, gestreute, direkte Lichtstrahlen mit Strcuwinkcln über 15° zu unterdrücken.

Hinter der Reflektorfläche ist ein Ventilator angeordnet, um eine ausreichende Kühlung zu geben.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt das Lichtablenksystem Linsen. Die Linse, wenn sie vor der Reflektorfläche angeordnet ist und mit verschiedenen Beschichtungsmaterialien auf jeder.Seite zum Ausfiltern der ultravioletten und infraroten Wellenlängenkomponentcn verse-. hen ist, kann vom Standpunkt der Ausrichtung des Lichtes bevorzugte Eigenschaft haben. Bei einer anderen Ausführungsform hat die Reflektorfläche die Form eines Rotationsparaboloides und die Lampe befindet sich in dessen Brennpunkt. Vor der Lampe,fest mit der Reflektorfläche verbundcn, ist eine gepreßte Glasplatte vorgesehen und es ist eine ring-.förmige sphärische Spiegelfläche vorhanden.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Lampe und die Reflektorfläche in einem Endabschnitt des rohrförmigen Gehäuses vorgesehen und ein Spiegelpolarisator ist am gegenüberliegenden Endbereich vorhanden. Die Ebene des spiegelnden Polarisators ist zur optischen Achse des ausgerichteten, durch das Gehäuse hindurchtretenden Lichtstrahles geneigt, wobei der Auftreffwinkel der Strahlen auf diese Ebene gleich ist dem Ürewstcr Winkel. Vorzugsweise ist neben dem ersten Gehäuse noch ein weiteres Gehäuse vorhanden, in dem sich in den benachbarten Seitcnwän-· den Öffnungen befinden, um den Durchtritt der vom Spicgelpolarisator abgelenkten Lichtstrahlen zu ermöglichen,und im zweiten Gehäuse befindet sich ein weiterer Spiegel, der im Strahlengang der reflektierten Lichtstrahlen liegt, um diese Strahlen parallel mit der optischen Achse auszurichten. Vorzugsweise ist bei diesem Ausführungsbeispiel das zweite Gehäuse nahe und parallel zum ersten Gehäuse vorgesehen und der Winkel zwischen dem reflektierenden Spiegel und dem Spiegelpolarjsator ist das Doppelte zum Komplementär des Brewster Winkels.

Um die Wirksamkeit der Polarisation zu vergrößern, ist es günstig, wenn der Spicgelpolarisator mehrere planoparallele. Platten aufweist, die vorzugsweise aus transparentem Glas bestehen. ■ .

Der stimulierende Effekt der Behandlung mit polarisiertem Licht auf die Heilung von Wunden, wie dies bei der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen wird, kann wirksam bewiesen werden, wenn man die Erfah- *" rungen beschreibt, die man während einer derartigen Behandlung von

chronischen Wunden macht, die jahrelang bestandsn haben. IO

Infolge der Behandlung begannen die chronischen Wunden zu heilen, -wobei sie zuerst gereinigt wurden, dann ihre Sekretion verringerten ?j und schließlich vollständig verschwanden. An den Basen der Wunden erschienen die Enden von Blutgefäßen und dann begann an den Rändern j eine Epithelisierung. Das Heilverfahren war kontinuierlich, die Ba-

. sen der Wunden wurden aufgefüllt und sie heilten dann in.einigen j

·· Fällen nach einer Verkrustung. ·■_·., '■

Auf der Basis von xytologischen Untersuchungen von Abstrichen, die

man vnn der Wundsekretion vor und nach jeder Behandlung gemacht hat, [

können die Bestrahlungseffekte mit polarisiertem Licht, wie folgt, J

zusammengefaßt werden. · I

Die Bestrahlung vergrößerte den Anteil von gesunden Leukozyten, die | zur Phagozytose fähig sind, gegenüber den nekrotischen. · f

Nicht nur die Zahl der phagozytischen Leukozyten,sondern auch die Intensität der Phagozytose vergrößerten sich beträchtlich. Diese Steigerung in der Intensität ergab sich sowohl aus der sehr stark _tvcrgrößerten Zahl von Bakterien, die durch die jeweiligen Leukozyten abgebaut wurden,als auch aus dem höheren Prozentsatz von gesunden und phagozytischen Leukozyten in der Gesamtzahl der Leukozyten.

Nach einer geringen Anzahl von Behandlungen traten in den Abstrichcn die Zellen, die am immunologischen Schutz teilnehmen,nämlich die cosinophilen Zellen, Lymphozyten und Monozyten, auf.

Sowohl die Menge als auch die Güte der Granula im Zytoplasma der'

Zellen änderte sich unter der Wirkung der Behandlung beträchtlich, vas durch das Auftreten von klar sichtbaren Granula demonstriert wird. . ■ ■

Die Menge der Fibrinfasern, die im Abstrich ursprünglich nicht oder kaum wahrnehmbar vorhanden waren, vervielfachte sich unter der Wirkung der Behandlung, und die ursprünglich dünnen Fibrine mit einer Tendenz zur Desintegration, nahmen sowohl in Länge als auch Dicke zu

und ordneten sich oft in Bündeln an.
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Aufgrund der Behandlung änderte sich die Zusammensetzung der Immunoproteine in der Sekretion, was auch den Beginn und die Aktivierung des humoralen Schutzes beweisen könnte. Die Bestrahlung mit polarisiertem Licht erleichterte das quantitative Wachstum der Immunoproteine selbstverständlich in verschiedenem Ausmaß im Falle von verschiedenen ,» Fraktionen. Das höchste mittlere Wachstum wurde beim Immune-globulin M ' festgestellt,und zwar etwa +851 verglichen mit dem Mittelwert vor der Behandlung, wohingegen der geringste Anstieg von etwa + 21% bei der Immunoglobulin-A-Fraktion auftrat. '.

Die hierin beschriebenen biologischen Effekte haben eine enge Bezie-

. hung mit dem Phasenübergang, der mit der Änderung der Struktur de.· Polarköpfe in der Lipiddoppelschicht der Zellmembran verbunden ist, d.h. mit dem Effekt von polarisiertem Licht, der auf die Lipiddoppelr schicht ausgeübt lvird. Dies kann durch die Annahme erklärt werden, *£- daß die Antigenstrukturen in der Nähe der Immunzellen unter der Wirkung des polarisierten Lichtes eine Immunwirkung hervorrufen können, " indem eine nichtspezifische Wirkung in den Immunzellen eingeleitet

wird, oder die Scnsitivität der Imrcunzcllen vergrößert wird, was untpr anderem zur Heilung der Wunden beitragen kann. Wenn polarisiertes Licht die Mcmbranstruktur der Lympteyten ändert, dann verstärkt dies die Aktivität der Rezeptoren der Lymphozyten einerseits und andererseits kann die Änderung der Membranstruktur direkt das zykli-• sclie Adenosinmonophosphat aktivieren, das den eneitjLeerzeugenden Prozeß der Zellen einleiten kann. Diese beiden Effekte können eine lokale immunologische Wirkung hervorrufen. * "

Im Verlaufe der eingeleiteten Immunwirkung werden Lymphokine freigesetzt, die fähig sind, eine immunologische Kettenreaktion zu beginnen. Diese Kettenreaktion umfaßt die Bildung des Faktors MIF (Migration Inhibiting Factor), der die Wanderung der Makrophagen verhindert, des Faktors MCF (Monccyte Chemotactic Factor), des Faktors KCF (Ncutrophile Chemotactic Factor) und des Faktors ECF (Eosinophile Chemotactic Factor), und diese Faktoren zusammen ziehen die Monozyten, neutrophilen Granulozytcn und eosinophile Zellen zu den betroffenen Bereich.
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Infolgedessen werden die erwähnten Zellen zu diesem besonderen Bereich wandern.

Aufgrund der Änderungen in der Membranstruktur wird die Menge des Faktors SRF (Skin Reaction Factor), der die Permeabilität der Blut- ·· .-·· gefäße vergrößert, steigen, so daß dies die Zirkulation und auf diese Weise den Transport der Schutzzellen in Blutstrom zum.Wundbereich erleichtert. Die beschriebenen Vorgänge erleichtern die zelluläre Immunwirkung (mit T-Lymphozyten, Killerzellen) und die humorale Iircnunwirkung mit Hilfe der T-Hilfszellen.

Der Transport durch die Zellmembran wird auch dadurch erleichtert, daß die anfänglich irreguläre Konfiguration der Teilchen im Intt-i'-stitium unter dem Effekt des durch das polarisierte Licht eingebrachten elektrischen Feldes eine regelmäßige Ausbildung annimmt. Der Vorgang der Neuordnung unter der Wirkung eines elektrischen.Feldes ist z.B. in der Arbeit von H.P.Schwan und L.D. Sher "Alternating Current Field-Induces Forces and Their Biological Implications"

geschrieben (J.Elcctrochem. Society, Jänner 1969, Seiten 22c - 25c). 30

Auf der Basis der oben beschriebenen Effekte kann festgestellt werden, daß die Verwendung von polarisiertem Licht gemäß der vorliegenden Erfindung ganz allgemein einen stimulierenden Effekt bei biologischen Prozessen, die mit Zellaktivität verbunden sind, hervorruft, indem das Verhalten der Zellmembran gesteuert wird.

Erfindungsgemäß ist festgestellt worden, daß die Verwendung von polarisiertem Licht mit ausreichender Intensität, das in einen vorbestimmten Wellenlängenbercich fällt, einen biostimulierenden Effekt hervorrufen kann. Obwohl es einer Vielzahl bekannter Wege gibt, polarisiertes Licht zu erzeugen, werden in der folgenden BeschtcLbung die spezifischen Bedingungen zusammengefaßt und durch beispielhafte A¹JSführungsformen dargelegt, die man beachten sollte, wenn Quellen fOr polarisiertes Licht zum Stimulieren der Heilung von Kunden verwendet werden.

Fig.1 zeigt die schematische Anordnung der erstenAusführungsfonn
einer Vorrichtung zum Erzeugen von polarisiertem Licht, das gut für die Heilbehandlung von Wunden verwendet werden kann. Die durch die Lampe 10 gegebene Lichtquelle ist mit der Rclexionsflächc 11 .einstückig, die das nach hinten gestreute Licht axial nach vorne aus-

richtet. Wenn die Lampe 10 durch eine Punktquelle oder durch eine nahezu punktförmige Quelle gegeben ist und die Reflektorfläche 11 die Form eines Rotationsparaboloides hat, so wird der Großteil der Lichtstrahlen parallel zur optischen Achse geführt. In diesem Falle sollte die Lampe 10 in den Brennpunkt der Reflektorfläche 11 gesetzt werden.

Das nächste Element in axialer Richtung hinter der Lanpe 10 ist ein Infrarotfilter 12 zur Unterdrückung der Infrarotkomponenten, die von der Lampe 10 abgegeben werden. Das Ausfiltern oder Unterdrücken der nach vorne reflektierten Infrarotkomponenten ist wirksamer, wenn die "-> Reflektorfläche 11 als kalter Spiegel ausgebildet ist, der die sichtbaren Anteile vollständig reflektiert, wohingegen der Reflexionsfaktor im Infrarotbereich etwa 20% beträgt, wodurch etwa 801 der rückwärtigen Infrarotstrahlen dort durchtreten können. Der Infrarotfilter .12 kann aus bekannten Typen bestehen, die üblicherweise in der Fotografie verwendet werden, wie z.B. der Infrarotfilter, Type KG-4 der Spezial-Glas GmbH, BRD.

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. - Die

Verwendung des Infrarotfilters 12 wird als wesentlich betrachtet, da ohne Unterdrückung der Infrarotkomponenten die Närmebelastung auf der behandelten Fläche unerwünschte Effekte hervorrufen könnte. Die Dichte des Lichtflusses des· hauptsächlich aus sichtbarem Licht bestehenden Aufpralles auf die in Behandlung stehende Körperfläche sollte im Bereich von etwa 20 bis 150 mU'/cm² liegen.

3p Fig.1 ist schematisch ein Lichtablenkungssystem 13 dargestellt. Die Aufgabe des Lichtablenkungsystems 13 liegt darin, das Licht der Lampe 10 parallel zur optischen Achse auszurichten und eine möglicJist gleichmäßige räumliche Verteilung zu erreichen. Das Ablenkungsystcm 13 kann aus üblichen optischen Linsen aufgebaut werden, jedoch kann audi die . Lampe 10 mit der Reflektorfläche 11 als ein Teil des.Ablenkungssystems 13 aufgefaßt werden, wenn sie zusammen die gewünschten axialen Lichtstrahlen erzeugen können. Die Vorrichtung besitzt ein rohrförmiges Gehäuse 14 und durch Vergrößerung-der Länge können die nicht zur optischen

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Achse parallelen Strahlen unterdrückt werden. Infolgedessen ist es nicht wesentlich, daß das Lichtablenkungssystem 13-aus Linsen aufgebaut ist. Der geringe Wert der Lichtintensität und die relativ beträc'ntliche Lichtreflexion ist ein Nachteil jener Ausführungsformen, die Linsen verwenden und aufgrund der höher Absorption müssen stärkere Lampen gewählt werden, um die vorbestimmte Lichtleistung zu erreichen. Andererseits sollte jedoch die Stärke der Lampe so gering wie möglich sein, um die Probleme der Kühlung zu verringern.

Es ist in der Fachwelt allgemein bekannt, daß der menschliche Körper für ultraviolettes Licht empfindlich ist. Die Empfindlichkeit ist im Falle von kranken Geweben und Wundflächen sogar noch stärker und das emittierte Licht sollte daher keine ultravioletten Korponenten enthalten. Die ultravioletten Strahlen werden durch den FiI-ter 15 wirksam entfernt. Obwohl der ultraviolette Bereich des· Spektrums durch Glaslinsen ausgefiltert wird, ist die Verwendung von getrennten, ultravioletten FiI-tern 15 in Kombination mit Glaslinsen ratsam. Eine gründliche Absorption des ultravioletten Bereiches des Spektrums ist insbesondere bei Ausführungsformen wichtig, die ohne Linsen arbeiten.

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Fig. 2 zeigt eine weitere Aus führungs form gemß der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform erzeugen die Lampe 10, die Reflektorfläche 11 und die Linse 17 zur optischen Achse parallele. Lichtstrahlen.

Die Linse 17 besteht aus zwei Teilen, nämlich dem Linsenkörper 20 und dem Überzug 21. Der Linsenkörper 20 kann aus einem Glasmaterial mit Infrarotabsorption hergestellt sein, wobei dann der Oberzug -21 ein Ultraviolettfilter sein sollte. Die Aufgabe des Linsenkörpers 20 und des Oberzuges 21 können jedoch auch ausgetauscht werden, wobei dann der erstere eine UV-Absorption bewirkt und der Überzug aus einem infrarotabsorbierenden Material besteht.

Die in axialer Richtung im rohrförmigen Gehäuse 14 fortschreitenden Lichtstrahlcn werden mit Hilfe von Spiegeln, wie dies in Fig.2 dargestellt ist, in polarisiertes Licht umgewandelt. Der Spiegelpolarisator 22 ist entfernt von der Lampe 10 im Gehäuse 14 mit einer geneigten Ebene angeordnet, wobei der Auftreffwinkel der axialen Strahlen auf diese Ebene 55° betrügt. Das Licht wird vom Spicgclpolarisator 22 schräg in Richtung der strichpunktierten Linie in der Zeichnung reflektiert, und trifft dann auf einen anderen Spiegel 23, der zum Spiegelpolarisator 22 parallel liegt. Der Spiegel 23 ist in-einem Gehäuse 24 vorgesehen, das mit dem Gehäuse 14 fest verbunden ist. Die reflektierten Lichtstrahlen treten durch öffnungen 25, 26 in den benachbarten Seitenwänden des Gehäuses 14 und des Gehäuses 24 hindurch. Der Spiegel 23 reflektiert die Lichtstrahlen in axialer Richtung. Das Gehäuse 24 wird von einer Glasplatte 27 geschlossen, wodurch sowohl

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ein Schutz der inneren Teile gegen Staub als auch eine Ultraviolettfiltcrung bewirkt wird. Es ist aus der Physik bekannt, daß Spiegel-, die unter einem geeigneten Winkel relativ zum auftreffenden Licht angeordnet sind, polarisiertes Licht nicht nur im sichtbaren sondern auch im Infrarotbcrcich erzeugen können.

Es wird auf Fig.3 Bezug genommen, aus der eine ähnliche Ausführungsform wie in Fig.2 entnommen werden kann. Die Lampe 10 ist mit einer sphärischen Reflektorfläche 11 vereinigt, vor der sich ein Kondensor 28 befindet. Die Reflektorfläche 11 wird von einem kalten Spiegel gebiidc-t, so daß ein Teil .der Infrarotstrahlen entgegen der Richtung der sichtbaren Strahlen in den Raum hinter der Lampe 10 gestrahlt wird. In diesem Raum ist ein Ventilator 29 vorgesehen, der eine Kühlung sowohl für die Lampe 10 als auch filr das Gehäuse 14 bewirkt.

Die Kühlluftströme treten durch die Entlüftungsöffnungen 30 aus.

. Die Aus füh rungs form gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von jener der Fig.2 auch in der Anordnung der Lichtquelle in der rechten Seite des Gehäuses 14 und in den entgegengesetzten Richtungen der emittierten und austretenden Lichtstrahlen aus dem Gerät. Bei dieser-Ausführungsform bestellt der Polarisator aus einer Vielzahl pianoparalleler Platten aus gewöhnlichem durchsichtigem Glas, die zueinander parallel sind und gegenüber der Richtung des auftreffenden Lichtes geneigt sind. Der Auftreffwinkel des Lichtes ist gleich dem bekannten Brewster Kinkel, der 57° beträgt. Das von den Schichten reflektierte Licht besteht aus in einer Ebene polarisierten Komponenten. Die Zahl der reflektierenden Flächen der planoparallelen Schichten 31 ist doppelt so groß wie die ZaJi 1 der Platten. Etwa 7>S% des auftreffenden Lichtes werden reflektiert, wenn der Plattenaufbau aus vier Platten besteht. Unmittelbar unterhalb des Gehäuses 14 ist ein zweites Gehäuses 52 mit kleineren Abmessungen fest angeordnet. Die gemeinsame Wand des Gehäuses 14 und des Gehäuses 52 begrenzt eine öffnung 33, deren Größe den Durchtritt aller Lichtstrahlen gestattet, die von den Polarisatorplatten reflektiert worden sind .

In den Strahlengang der reflektierten Lichtstrahlen, die durch die öffnung 33 hindurchgetreten sind, ist ein geneigter Spiegel 54 eingebracht

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■ und zwar so, daß der Auftreffwinkel der reflektierten Lichtstrahlen · | ebenfalls 57° beträgt. Der Spiegel 34 reflektiert die auftreffenden Lichtstrahlen parallel jedoch in entgegengesetzter Richtung zu jenen,

•die von der Lampe 10 emittiert worden sind. 5

Die auf diese Keise reflektierten Lichtstrahlen 35 treten durch das Gehäuse 32 hindurch und verlassen es am rechten Ende. Dieses Ende des Gehäuses ist durch eine Platte 36 verschlossen, die ein Ultraviolett-

filter bildet. Die Durchlässigkeitseigenschaften eines Polarisators :■

dieses Typs ist in der Kurve PR der Fig.7 dargestellt. Man kann er- |j

kennen, daß derartige Polarisatoren polarisiertes Licht auch im In- $

frarotbcreich hervorrufen, so daß die Notwendigkeit eines Infrarot- '$

filters entfällt. Aufgrund des weiteren Spektralbereiches,der pola- . | risiert wird, kann die benötigte Intensität des polarisierten Lichtes | .15 gegenüber den Anordnungen mit einem Infrarotfilter bei einer wesentlich | . . geringeren Lampcnleistung erreicht werden. Die verringerte Leistung erzeugt weniger Wärme, wodurch die Anwendung einer Zwangskiihiung unnötig wird. . .

Bei der Anordnung gemäß Fig.3 ist der Weg des Lichtes nahezu doppelt so lang wie die gesamte konstruktive Länge des Gerätes, und zwar aufgrund der Rückführung des Lichtstrahles. Die vergrößerte Länge verringert die Streuung der austretenden Lichtstrahlen 35, da die streuenden Lichtstrahlen im rohrförmigen Gehäuse zurückgehalten werden. Es ist ratsam, die innere Fläche des Gehäuses mit einem lichtabsorbierenden schwarzen Überzug zu versehen. Ein anderer Vorteil liegt darin, daß der Querschnittsbercich des Gehäuses 14 mit der Lampe 10 größer ist als jener des Gehäuses 32, so daß daher eine größere Lar,pc für einen gegebenen Querschnitt des Strahlcnaustrittcs verwendet werden kann, was im Ilinblick auf die Wärmebehandlung vorteilhaft ist. Der Ventilator 29 ist nicht wesentlich. Er ist jedoch empfehlenswert, insbesondere im Falle höherer Leistungen.

Während der Behandlung ist es oft notwendig, die Richtung der Lichtstrahlen zu ändern. Dies wird durch einen Träger 37 erreicht, der mit

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dem Gehäuse 14 oder 32 verbunden ist und der an eine in der Zeichnung nicht dargestellte Konsole geklemmt werden kann. Die Konsole besitzt bekannte Bcfestigungs- und Steuermechanismen, um so die benötigten Lagccinstellungen der Lichtstrahlen zu erreichen.

.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Ausführungsform gemäß Fig.3 ohne

■ Verwendung eines zweiten Spiegels 34 und des Gehäuses 32 arbeitet. Bei einer derartigen Anordnung werden polarisierte Strahlen in nach unten geneigter Richtung durch die öffnung 33 emittiert. Die Lage des Gehäuses 14 kann verstellt werden, um polarisierte Strahlen in jeglicher Richtung einschließlich der horizontalen und vertikalen J; " 2u haben.

: Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist in Fig.4 dargestellt.

:■ Die Lichtquelle bei dieser Aus führungs form hat eine spezielle Ausbildung und kann im wesentlichen zur Achse parallele Lichtstrahlen erzeugen. Die Lampe 10 wird im Brennpunkt der Reflektorfläche, 11 an-ί-, 20 geordnet, die jetzt die Form eines Rotationsparaboloides hat-.- Vor t der Lajrpe 10 ist mit der Reflektorfläche 11 eine Preßglasplatte 38 |_: fest verbunden. Die Preßglasplatte 38 hat einen sphärischen ring- !■ förmigen äußeren Teil, der in seinem Inneren mit einer Spiegelfläche 39 versehen ist, die die auftreffenden Lichtstrahlen gegen den f. 25 Mittelpunkt der Lampe 10 reflektiert, die jetzt als Punktlichtquelle :_: ^:. betrachtet werden sollte. Innerhalb des inneren ringförmigen Ran- Ί: ■ des der Spiegelfläche 39 ist die Preßglasplatte 3S etwas konvex, t und tier innere Absclinitt besteht aus transparentem Glas. Die Preßglusplatte 58 kann als Infrarot- und/oder Ultraviolettfilter ausgebildet sein.

Aufgrund dieser Anordnung können nur Lichtstrahlen, die im wesentlichen parallel zur Achse sind, durch den durchlässigen mittleren Teil • der Preßglasplatte 38 hindurchtreten. Ein Ring 41 dient zur Bei'estigung der Preßglasplatte 38 mit der Reflektorfläche 11.

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Während der Spiegel 39 eine normale ^flektierende Fläche hat, ist ' /die Reflektorfläche 11 vorzugsweise ein kalter Spiegel.

Es wird angenommen, daß die kompakte Lampe gemäß Fig.4 die geeignetste für die Behandlungen mit polarisiertem Licht ist, da hier die Notwendigkeit der Verwendung eines getrennten optischen Licht-Ablenkungssystcms beseitigt ist.

Der Polarisator in Fig.4 ist ein an sich bekanntes Nicoisches Prisma, das aus zwei Kalkspatprismen besteht, die geschliffen und mit Kanada-' baisam verkittet sind. Der Winkel 43 in Fig.4 ist 66°.

Das Nicolschc Prisma 42 wird durch Haltescheiben 44, 45 im Gehäuse 14 befestigt. Die llaltescheibe 45 hat eine vordere öffnung,die durch eine Glasplatte 46 verschlossen ist und als Infrarotfilter ausgebildet sein kann.

Fig. S zeigt eine detailliertere Zusammenstellungszeichnung einer Quelle für polarisiertes Licht entsprechend der prinzipiellen Anordnung gemaß Fig.1. Bei dieser Ausführungsform werden die Lampe 10 und-die Reflektorfläche 11 durch die im Handel erhältliche Lampe des Kaltspiegel-• typs Tungsram 52210 oder 52220 gebildet; diese .wird von einem Rohr 50 umgeben, die mit Kühlrippen versehen ist. Die Lampe 10 wird in einem keramischen Lampensockel 51 befestigt, der mit einer Halterung * 52 verbunden ist, die zusammen mit einem Träger 37 über eine Schraubverbindung am unteren Teil des Rohres 50 befestigt ist. Eine Scheibe 53 mit Entlüftungsöffnungen ist der hintere Abschluß des Rohres 50. In der Mitte der Scheibe 53 ist ein hohler Schraubhalter angeordnet, um die elektrischen Kabelvcrbindungcn und einen Tragarm 54 zu halten, der den Ventilator 29 trägt.

Eine Adapterhülse 55 mit Entlüftungsöffnungen ist am vorderen Ende des Rohres 50 mit den Kühlrippen angeordnet und das vordere Ende ist mit einer Hülse 56 über eine Schraubverbindung gekoppelt. Die Hülse 56 trägt im Inneren einen Linsenhalter 57, in dem eine Linse 58 angeordnet ist. Die Hülse 56 ist durch einen hohlen Filterträger.59

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verlängert, der einen offenen oberen Teil aufweist, welcher seinerseits durch eine Deckplatte 60 abgedeckt ist, die damit über eine lösbare Befestigung verbunden ist. Im Filterträger 59 sind mehrere Hlterhaltcschlitze vorgesehen; bei dieser Ausführungsform hier ■5 vier Schlitze. Kenn die Deckplatte 60 entfernt wird, so können in die jeweiligen Schlitze des Filterträgers 59 entsprechende Filter eingesetzt werden oder die Filter können entsprechend den tatsächlichen Bedingungen ausgetauscht werden. In Fig.5 sind in den Schlitzen des rohrförmigen Filterhalters ein Infrarotfilter 61 und ein Polaroidfiltcr 62 gezeigt. Ein rohrförmiger Linsenhalter 63 ist mit dem Filterträger 59 derart verbunden, daß ein Ultraviolettfilter 64 an der Verbindung eingesetzt werden kann. Der rohrförmige Linsenhalter 62 wird zum Halten weiterer Linsen 65,66 verwendet.

Die Vorrichtung gemäß Fig.5 erzeugt Strahlen aus polarisiertem Licht mit einem Durchmesser von etwa 35 bis 40 mm, die im wesentlichen parallel zur optischen Achse ausgerichtet sind. Das. emittierte Licht fällt in den sichtbaren Bereich der Wellenlängen und sowohl die Ultraviolett- als auch die Infrarotkomponenten werden wirksam unterdrückt. Aufgrund der Ausführungsformen gemäß den Fig..1 bis 5 kann festgestellt\erden, daß zum Zwecke der Stimulierung der Kundheilung eine spezielle Lichtquelle benötigt wird, die sichtbares Licht erzeugt, irjdem die ultravioletten und infraroten Komponenten entfernt worden sind. Das emittierte Licht sollte im wesentliehen in einem parallelen Strahl von gleiclmäßiqer Verteilung abgegeben werden. Die Lichtintensität des Strahles sollte etwa 150 mW/an nicht überschreiten. Das emittierte Licht sollte linear polarisiert sein.

Die einzelnen konstruktiven Details der bisher beschriebenen Ausführungsfonr.cn können selbstverständlich in jeder anderen denkbaren Kombination verwendet werden. So kann z.B. die Lichtquelle gemäß Fig.4 in einer Anordnung gemäß Fig.1 verwendet werden, wodurch dann allerdings die Verwendung des Ablenksystems 13 nicht notwendig ist. Die Quelle ucs. polarisierten Lichtes gemäß der Erfindung sollte daher nicht auf eine der beispielhaften Ausführungsformen beschränkt sein.

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Claims

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EITLE '<& PARTNER

PATENTANWÄLTE

DR. ING. E, HOFFMANN (1930-1976) . DJPL.-ING. W. EITLE · DR.RER. NAT. K.HOFFMANN · DIPL.-ING. W. LEHN

DIPL.-ING K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELUSTRASSE 4 ■ D-8000 MÖNCHEN 81 . TELEFON (089) 911087 · TELEX 05-29619 (»ΑΤΗE)

p/we

Phys. Fenyö Märta in Budapest, Ungarn Phys. Kertesz Ivan in Budapest, Ungarn Cham. Rozsa Käroly in Budapest, Ungarn Dr. Szegö Peter in Budapest, Ungarn

Vorrichtung zur Stimulierung biologischer Prozesse

Schutzansprüche

1. Vorrichtung zur Stimulierung biologischer Prozesse, die mit der Zellaktivität zusammenhängen, wobei eine Lichtquelle vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine Lampe (10) aufweist, die inkohärentes Licht mit Spektralkomponenten oberhalb von 300 nm abgibt, daß ein Ablenkungssystem (13) in den Strahlengang des von der Lampe (10) abgegebenen Lichtes eingebracht ist, um die Lichtstrahlen in eine gegebene Behaudluncjsrichtung zu bringen, und daß ein Polarisator (16, 22, 23, 31, 42, 62) in den Strahlengang eingebracht ist, um polarisierte Lichtstrahlen zu erzeugen, die auf die zu behandelnde Fläche aufgebracht werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein Ultraviolettfilter (15)
im Strahlengang vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein Infrarotfilter (12) im
Strahlengang vorgesehen ist.

4. Vorrichtung) nach Anspruch 1 , dadurch g e k e η η zeichnet, daß eine Reflektorfläche (11)

hinter der Lampe (10) angeordnet ist, um die nach hinten abgegebenen Strahlen nach vorne zu reflektieren.

ο Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Reflektorfläche (10) ein kalter Spiegel ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektorfläche (11)

sphärische Form oder die Form eines Rotationsparabcloides hat.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Lampe (10) eine Metallhalogenlampe ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Polarisator ein Polaroidfilter (16) ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , duß sie ein rohrförmiges Gehäuse (14) mit einer Länge aufweist, die ausreicht, um den Austritt von divergierenden, direkten Lichtstrahlen mit einem Streuwinke.! von mehr als 15° zu verhindern.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Re .ektorflache (11) ein Ventilator (29) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß das Ablenkungssystem (13) Linsen aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η zeichnet, daß ein Linsenkörper (20) mit einem Überzug (21) vor der Reflektorfläche (11) und der Lampe (10) angeordnet ist und daß der Linsenkörper (20) und der Überzug (21) aus einem infrarotabsorbierenden bzw. ultraviolettabsorbierenden Material oder umgekehrt bestehen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektorfläche (11) die Form eines Rotationsparaboloides hat und daß die Lampe

(10) sich in dessen Brennpunkt befindet, daß eine Preßglasplatte (38) vor der Lampe (10) angeordnet ist, die eine ringförmige sphärische Spiegelfläche (39) aufweist und daß die Glasplatte (38) mit der Reflektorfläche (11) verbunden ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe (10) und die Reflektorfläche (11) an einem Ende eines rohrförmigen Gehäuses (14) und ein Spiegelpolarisator (22) am anderen Ende des rohrförmigen Gehäuses (14) vorgesehen sind, wobei der Polarisator eine Ebene aufweist, die zum partial durch das Gehäuse (14) hindurchtretenden Licht geneigt ist, wobei der Auftreffwinkel des Lichte; auf den Polarisator (22) gleich dem Brewsterschen Winkel ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß der Spiegelpolarisator aus
mehreren transparenten, pianoparallelen Platten (31)
besteht.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekenn- |- zeichnet, daß neben dem rohrförmigen Gehäuse | (14) ein zweites Gehäuse (24) angeordnet ist, wobei \ öffnungen (25, 26) in den Seitenvränden der beiden f

Gehäuse (24, 14) vorgesehen sind, um den Durchtritt -i

$ der vom Polarisator reflektierten Lichtstrahlen zu ψ ermöglichen, und daß das zweite Gehäuse (24) einen
Spiegel (23) im Strahlengang des reflektierten Lichtes
und in einer geneigten Ebene aufweist, um die Strahlen
parallel zur optischen Achse des ersten Gehäuses (14)
auszurichten.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Gehäuse (32) sich

parallel zum ersten Gehäuse (24) erstreckt und sich nahe

von dessen Seite befindet, und daß der Winkel zwischen |

den Ebenen des Spiegelpolarisators (22) und des |

Spiegels (23) das Doppelte des Brewsterschen Winkels |

beträgt. I

*

18. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η - / zeichnet , daß ein rohrförmiges Gehäuse ί (14) vorgesehen ist, wobei die Lampe (10) und die | Reflektorfläche (11) nahe des einen Endes angeordnet I

sind und daß der Polarisator ein Nicoisches Prisma (42) t,

§ umfaßt, das nahe dem anderen Ende des Gehäuses (14) 1 vorgesehen ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß ein rohrförmiges Gehäuse

(14) vorgesehen ist, und daß eine mit dem Gehäuse (14) verbundene Haltevorrichtung (37) vorhanden ist. 5

20. Vorrichtung für die Stimulierung biologischer Prozesse, die bei der Zellaktivität auftreten, wobei der zu stimulierende Bereich mit einem Lichtbündel vorbestimmter Intensität bestrahlt wird, dadurch g e k e η η zeichnet, daß eine Lampe vorgesehen ist zum Abstrahlen eines linear polarisierten inkohärenten Lichtes mit einer Wellenlängenkomponente über 300 nm.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Lampe auf eine Intensität mit einem Wert zwischen 20 und 150 mW/cm² eingestellt ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch g e kennzeichnet, daß die Lampe eine solche

Formgestaltung hat, daß das bestrahlende Licht eine kontinuierliche oder quasi kontinuierliche Spektralverteilung wenigstens im Wellenlängenbereich von 400 bis 700 nm hat.
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23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet , daß die Lampe so eingestellt ist, daß das Licht im wesentlichen parallele Strahlen aufweist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch

gekennzeichnet , daß der Austritt der Lampe so vorgesehen ist, daß die austretenden Strahlen normal auf den zu bestrahlenden Bereich auftreffen.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet , daß die Größe des Austrittes der Lampe wenigstens 3 cm² beträgt.