DE8813852U1

DE8813852U1 - Vorrichtung zur fotodynamischen Stimulierung von Zellen mittels infraroter Strahlung

Info

Publication number: DE8813852U1
Application number: DE8813852U
Authority: DE
Original assignee: NORMEDICA AG SCHAFFHAUSEN CH
Current assignee: NORMEDICA AG SCHAFFHAUSEN CH
Priority date: 1988-11-05
Filing date: 1988-11-05
Publication date: 1988-12-29

Description

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Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur fotodynamischen Stimulierung der Energie von lebenden, insbesondere menschlichen Zellen der oberflächlichen und insbesondere tieferliegenden Gewebeschichten mittels infraroter Strahlung im 900 nm-Bereich, gemäß dem Oberbegriff des Ansp-jchs 1.

In den Zellen von Einzellern, Pflanzen, Tieren und Menschen findet man formvariable, ca. 0,5 bis 1 &mgr;&idiagr;&eegr; breite und 1 bis pm lange Einschlüsse, die Mitochondrien. Je nach Art der Zelle variiert die Zahl der Mitochondrien von wenigen Einzelexemplaren bis zu mehreren hunderttausend pro Zelle. Die Mitochondrien sind die Orte der energieliefernden Zellatmung; die werden deshalb auch Kraftwerke der Zelle genannt.

Die Mitochondrien verfügen über ein vom Zellkern ihrer Zelle unabhängiges, selbständiges genetisches System aus DNA und RNA. Sie sind daher sogar in der Lage, Proteine zu synthetisieren.

Hauptaufgabe der Mitochondrien ist jedoch wie erwähnt die Zellatmung, d. h. die Umsetzung der aufgenommenen und der Zelle über die Blutbahn zugeführten Nährutoffe, zusammen mit dem eingeatmeten Sauerstoff, zu Wasser, Kohlendioxid, Alkohol, Milchsäure und ändert Abfallprodukte, insbesondere aber zu Energie und körpereigenen Baustoffen. Eine wesentliche Rolle spielt hier die Adencsin-Tr!phosphorsäure (ATP), das von den Mitochondrien aus Adinusin-Diphosphorsäure (ADP) und Orthophosphat synthetisiert wird. Dabei spieJ.en komplizierte chemische Verbindungen als Reaktionskatalysatoren eine entscheidende Rolle.

Die medizinische Forschung konnte nun zeigen, daß es möglich ist, mit Hilfe optischer Strahlung die ATP-Produktion in den Mitochondrien zu stimulieren, vorausgesetzt, die Strahlung hat die richtige Wellenlänge und wird mit der richtigen Frequenz gepulst. Als weitere Voraussetzung gilt, daß die anzuwendende 3 tfahi üi'ig die zti »t iinüi iereriueri Zellen auch erreicht, also eine ausreichende Eindringtiefe in das lebende Gewebe besitzt. Schließlich darf die stimulierende Strahlung weder das Gewebe schädigen noch Schmerzen erzeugen.

überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß es möglich ist, mit infraroter Strahlung im 900 nm-Bereich scwohl tief in das Gewebe einzudringen - es wurden Eindringtiefen bis zu 7 cm nachgewiesen - und die ATP-Produktion der Mitochondrien zu stimulieren. Infrarotstrahlung dieser Wellenlänge wird vom Gewebe noch nicht als Wärme empfunden. Versucht man jedoch, diese Strahlung dadurch zu erzeugen, daß vor eine

wird, so zeigt sich, daß Infrarotfilter noch so viel langwellige Infrarotstrahlung durchlassen, daß eine ausreichend intensive und lange Applikation nicht zu ertragen ist.

Es ist schon vorgeschlagen worden, die entsprechende Infrarotstrahlung mit Hilfe von Lasern zu erzeugen, da Laserstrahlung bekanntlich extrem monochromatisch ist. Diese Methode ist auch erfolgreich. Laser sind jedoch sehr teuer, erfordern umfangreiche Vorsichts- und Schutzmaßnahmen, insbesondere da die spezielle Infrarotstrahlung weder sichtbar noch fühlbar ist, und erlauben auch nur die Behandlung punktartiger Flächenbereiche.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

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Vorrichtung der eingangs genannten Art zur fotodynamischen Stimulierung anzugeben, die preiswert ist, eine "kalte" Strahlung abgibt, keine besonderen Schutz- und Vorsichtsmaßnahmen erfordert und vor allem die Behandlung großer Gewebebereiche erlaubt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine gattungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs

Damit ergeben sich die Vorteile, daß die verwendeten Halbleiterdioden preiswert sind, eine ausreichend monochromatische Strahlung erzeugen, einen guten Wirkungsgrad aufweisen, eine für die medizinische und kosmetische Anwendung ausreichend hohe Strahlungsenergie abgeben, in einfachster Weise gepulst werden können und vor allem ohne weiteres zu praktisch beliebig großen Matrizen zusammengestellt werden können.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung besteht der Applikator aus mehreren, über Scharniere miteinander verbundenen Teilstücken. Auf diese Weise lassen sich auch Körperteile mit gekrümmter Oberfläche, beispielsweise Arme und Beine, großflächig bestrahlen, wobei eine minimale Reflexion der Strahlung an der KörperoDerflache gewährleistet ist.

Um die Anwendung beispielsweise in der ärztlichen Praxis zu erleichtern, ist der Applikator vorzugsweise an einem Gelenkarm angelenkt und kann so optimal auf den Patienten ausgerichtet werden, ohne den Patienten zu belasten.

Vorteilhafterweise besitzt die Steuereinheit außer dem Generator für Strompulse noch einen Timer zum Einstellen der Behandlungsdauer und ein Anzeigedisplay, insbesondere für

Pulsfrequenz und Amplitude. Dies ermöglicht eine einfache Anwendung und ständige Überwachung der Vorrichtung durch die Bedienungsperson.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form von Ausführungsbeispielen schematisch erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 einen Ausschnitt aus eine"r Diodenmatrix eines Applikators,

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Steuereinheit, die den Applikator versorgt und

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines Applikators.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Applikator 1. Halbleiterdioden 2, die die gewünschte Infrarot-Strahlung im SOG nm-Bereich abgeben, sind als regelmäßige Matrix angeordnet. Jede Halbleiterdiode 2 ist von einem Spiegel 3 umgeben, der die Strahlung sammelt und in einer wenige Zentimeter vor dem Applikator liegenden Ebene bündelt.

Ein Teil der Infrarotstrahlung wird an der Körperoberfläche reflektiert. Ein weiterer Teil der in das biologische Gewebe eindringenden Strahlung wird von Hämoglobin und Melanin absorbiert. Ein Rest der Strahlung erreicht jedoch die Mitochondrien und aktiviert dort wie erwähnt die ATP-Produktion. Dabei kommt es sowohl auf die richtige Dosis als auch die richtige Pulsfrequenz der Infrarotstrahlung entscheidend an. Unterhalb eines Schwellenwertes ist die Bestrahlung wirkungslos. Bei Überschreiten eines kritischen Schwellenwertes erfolgt eine Vberstimulierung. bei der die ATP-Produktion sehr stark abfällt.

Bei richtiger, d. h. an die Abläufe in der Zelle angepaßter Dosierung werden intakte Zellen im Ergebnis keine Änderung erfahren, während kranke Zellen energetisch aufgebaut werden können. In diesem Sinne ist die erfindungsgemäße Vorrichtung geeignet, die Schmerzempfindlichkeit au reduzieren, wenn

h/popolarisaticn bzw. Depolarisation ausgelöst wurde, ebenso zur Beschleunigung der Wöndheilung, die ebenfalls ein außerordentlich stark energieverbrauchender Prozeß ist. Ganz allgemein eignet sich die Vorrichtung auch dazu, durch Streß, Krankheit oder Alter bedingte Schwächen der Zellen durch die Stimulierung der ATP-Produktion zu beheben.

Fig. 2 zeigt den einfachen Aufbau eines zur Versorgung der Halbleiterdioden des Applikators 1 geeigneten Steuergeräts als Blockschaltbild. Dieses besteht im wesentlichen aus einem Generator 11 für die Stromimpulse, einem Timer 10 zum Einstellen der Behandlungsdauer und einem Display 12 zur

Fig. 3 schließlich zeigt eine mögliebe Ausführungsform für einen Applikator zur Behandlung großflächiger Gewebebereiche mit insbesondere gekrümmter Oberfläche. Der Applikator 1 besteht aus vier Icilstücken 1.1 ... 1.4, die gelenkig miteinander verbunden sind. Diese sind über eine Halterung 5 an einem Gelenkarm 4 befestigt. Ein Handgriff 6 dient zum Führen und Fixieren des Applikators vor dem zu bestrahlenden Gewebebereich, ohne den Patienter zu belasten.

Es versteht sich, daß Applikatoren auch mit mehr od^ weniger Teilstücken hergestellt werden können. Das erfindungsgemäße Konstruktionsprinzip läßt praktisch jede Variation zu.

Claims

«&igr; (irrt · · *· " · Schutzansprüche:

1. Vorrichtung zur fotodynamischen Stimulierung der Energie von lebenden, insbesondere menschlichen Zellen der oberflächlichen und insbesondere tieferliegenden Gewebeschichten mittels infraroter Strahlung im 900 nm-Bereich, bestehend aus einem Grundgerät, welches eine Enezgieversorgungs- und eine Steuereinheit enthält, und einem gegebenenfalls auswechselbaren Applikator, dadurch gekennzeichnet, daß im Applikator (1) eine Mehrzahl von IR-Halbleiterdioden (2) angeordnet ist, daß Spiegel (3) vorgesehen sind, die die IR-Strahlung in einer Ebene wenige Zentimeter vor dem Applikator (1) bündeln und daß die Steuereinheit einen Generator (11) umfaßt, der die Halbleiterdioden (2) mit Strompulsen einer Frequenz zwischen ca. 500 und 5000 Hz speist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Applikator (1) aus mehreren, über Scharniere miteinander verbundenen Teilstücken (1.1,...1.4) besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Applikator (1) an einem Gelenkarm (A) angelenkt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit außer dem Generator

(11) für Strompulse einen Timer (10) und ein Anzeigedisplay

(12) umfaßt.