WO1990007358A1 - Ultrarotstrahler für die anwendung der hyperthermie in der humanmedizin - Google Patents

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WO1990007358A1
WO1990007358A1 PCT/DE1989/000784 DE8900784W WO9007358A1 WO 1990007358 A1 WO1990007358 A1 WO 1990007358A1 DE 8900784 W DE8900784 W DE 8900784W WO 9007358 A1 WO9007358 A1 WO 9007358A1
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infrared
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infrared radiator
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Bernhard Pfeifer
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Bernhard Pfeifer
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light

Definitions

  • the invention relates to an infrared radiator for the use of hyperthermia in human medicine.
  • infrared radiators which are essentially electromagnetic rays in waves! emit a length range of 800-1400 nm and are therefore still partially in the visible range of the spectrum and in the near infrared range.
  • Such infrared radiators usually consist of a strong light source, e.g. Bulb lamp with an output of approx. 500 - 1000 W and an upstream edge or surface filter.
  • the reflection and transmission properties of the human skin are decisive for the absorption, release and penetration depth of the electromagnetic radiation.
  • a reflection from the skin of the order of 45% was measured.
  • the reflection drops to about 5% regardless of the skin color.
  • the energy supply to the irradiated body increases.
  • the known infrared radiator Since the sensation of pain occurs relatively early during irradiation in the visible spectral range, the known infrared radiator must be at a relatively large distance from Patients are arranged. This applies, for example, to devices as known from EP-0 275 817 AI, GB-PS 664 411, US-PS 2 127 604 and DE-PS 921 397.
  • the light sources customary in the known infrared radiators are in usually low voltage lamps that have to be operated with a transformer in order to be able to connect them to the existing power grid. They generally have a relatively short lifespan of around 200-400 hours and do not only emit the desired infrared rays in the invisible range. Therefore, they require a considerable amount of insulation and cooling, apart from the fact that their ultraviolet rays only have a small depth of penetration.
  • edge filters are very expensive
  • surface filters which are also used in the known emitters, are made by hand and are therefore never the same in terms of their permeability.
  • These filters have to be cooled by relatively powerful fans, which leads to their contamination by dust from the ambient air.
  • the invention has for its object to provide a filter-free infrared emitter that provides radiation with electromagnetic radiation in the long-wave but not visible part of the infrared spectrum and, in order to take advantage of the low reflection of these rays by human skin, as close as possible to the body to be irradiated - Can be brought up without burning them.
  • the ceramic surface heater is inexpensive, easy to clean and robust. At the same time, it is particularly suitable for gentle, body-compatible irradiation, whereby the uniform, radiating large surface means that irradiation can take place at a relatively short distance from the patient's body.
  • a device causes very intensive radiation with low power consumption, the effect of which is supported by the simultaneous exposure of the skin to the cooling air of the blower, which has meanwhile been warmed up. This accelerates the evaporation of the moisture on the skin and enables more intensive radiation and penetration.
  • the ultraviolet radiator according to the invention takes up little space and can be easily brought close to the patient without the patient having to adjust his body position to the device. When using several infrared emitters, e.g. two oppositely directed Ultrarot radiators, between which the patient or part of the patient lies, each radiator results in a penetration depth of approx. 4-5 cm.
  • the infrared emitter according to the invention is explained in more detail below, for example with reference to the drawing. It shows: Fig.! a plan view of an infrared emitter according to the invention,
  • ERS A TZ B LATT 2 shows a longitudinal section along the line II-II in Fig. 1
  • Fig. 3 shows an infrared heater as a table version
  • Fig. 4 shows an infrared heater with stand
  • Fig. 5 shows a double heater with tripod.
  • FIG. 1 and 2 show an infrared emitter according to the invention. It consists of a pot-like housing 1, in the front part of which a conical ring is attached as a reflector 2. At the inner opening 3 of the reflector 2, a ceramic surface radiator 4 arranged in front of the reflector 2 is fastened approximately in its focal plane. Between the surface radiator 4 and the reflector 2, a guide plate 6 having a conical edge 5 is attached at a respective axial distance, the diameter of which is larger than the diameter of the inner opening 3 of the reflector 2. The guide plate 6 forms a with the reflector 2 conically widening, annular flow channel 7 enclosing the surface radiator 4.
  • the surface radiator 4 is attached to the front of the guide plate 6.
  • the shape of the guide plate 6 is at the same time an additional reflector for those electromagnetic rays which are emitted to the rear by the surface radiator (4) and are thereby directed in the direction of the other rays.
  • a web 8 is provided on the threaded bolt 9, on the underside of which a radial blower 10 is arranged.
  • a ventilation grille 11 forms the bottom of the housing 1.
  • This ventilation grille 11 can carry an air filter 12 provided with a filter cover 13, in particular in the case of dust-laden air.
  • the radial fan ayial sucks air according to the arrows 14 from the environment and leads it according to the arrows 15 into the annular space 16 between the housing 1 and the reflector 2, from where the air through the inner opening 3 of the reflector 2 in the Flow channel 7 arrives and flows out in the jet direction.
  • the ceramic surface emitter 4 which is set to electromagnetic rays of the relatively long wavelength of 1.2-2.1 ⁇ m, emits infrared rays from the invisible part of the spectrum and causes a gentle radiation around the patient's body with an effective penetration depth of 4-5 cm.
  • the heat transport takes place essentially through the blood and thus complements the limited penetration depth of the rays.
  • the irradiation results in a local increase in body temperature to 43-44 ° C.
  • 3 to 5 show examples of application of the inventive infrared emitter. Since this is relatively light and small, it is possible to connect it with articulated arms 17, with which any necessary radiation setting can be achieved.
  • the joints can be locked in a manner known per se and are provided with sliding contacts which in a simple manner allow the power supply in the adjustment area.
  • the articulated arms 17 can be attached to a table top 18 or to a tripod 19.
  • 5 shows a double device for the simultaneous irradiation of a patient (not shown) between two infrared radiators, with which a particularly deep exposure of the infrared rays can be achieved.
  • ultrarof rays is intended to indicate that these are infrared rays of the long-wave, i.e. invisible region of the spectrum.

Abstract

Der Ultrarotstrahler weist ein topfartiges Gehäuse (1) auf, dessen Boden als Lüftungsgitter (11) ausgebildet ist. Mit Abstand von diesem Lüftungsgitter (11) ist ein ringförmiger, konischer Reflektor (2) gelegen, in dessen Brennpunktebene ein keramischer, für die Abstrahlung langwelliger elektromagnetischer Strahlung im Bereich von 1,2 - 2,1 νm ausgelegter Flächenstrahler (4) angeordnet ist. Zwischen dem Reflektor (2) und dem Lüftungsgitter (11) ist ein Gebläse (10) mit geeigneten, vorgeordneten Leiteinrichtungen (6) angeordnet, die die austretende Luft auf die Vorder- und Rückseiten des ringförmigen Reflektors (2) und dann in Richtung der elektromagnetischen Strahlen führen. Mit einem solchen Ultrarotstrahler kann ein Patient bereits aus geringer Entfernung mit hoher Tiefenwirkung bestrahlt werden.

Description

ULT AROTSTRAHLER FÜR DIE ANWENDUNG DER HYPERTHERMΪE IN DER HUMANMEDIZIN
Die Erfindung betrifft einen Ultrarotstrahler für die Anwendung der Hyperthermie in der Humanmedizin.
Für die Anwendung der Hyperthermie beim Menschen bedient man sich allgemein auch Infrarotstrahlern, die im wesentlichen elektromagnetische Strahlen im Wellen! ängenbereich von 800-1400 nm ausstrahlen und damit im noch teilweise im sichtbaren Bereich des Spektrums und im nahen Infrarotbe¬ reich liegen. Derartige Infrarotstrahler bestehen in der Regel aus einer starken Lichtquelle, z.B. Kolbenlampe mit einer Leistung von ca. 500 - 1000 W und einem vorgeschalte¬ ten Kanten- oder Flächenfilter.
Die Reflexions- und Transm ssionseigenschaften der menschli¬ chen Haut sind maßgeblich für die Aufnahme, Abgabe und Eindringtiefe der elektromagnetischen Strahlung. Bei den bekannten Infrarotstrahlern wurde eine Reflexion von der Haut in der Größenordnung von 45% gemessen. Im Bereich langwelliger Infrarotstrahlen (Ultrarotstrahlen) sinkt die Reflexion unabhängig von der Hautfarbe bis auf ca. 5% . Gleichzeitig erhöht sich die Energiezufuhr in den bestrahl¬ ten Körper.
Da bei der Bestrahlung im sichtbaren Spektralbereich das Schmerzempfinden relativ früh eintritt, muß der bekannte Infrarotstrahler in einem relativ weiten Abstand vom Patienten angeordnet werden. Dies gilt z.B. für Vorrichtun¬ gen, wie sie aus der EP-0 275 817 AI, GB-PS 664 411, US-PS 2 127 604 und der DE-PS 921 397 bekannt wind.Die bei den bekannten Infrarotstrahlern üblichen Lichtquellen sind in der Regel Niederspannungslampen, die mit einem Transformator betrieben werden müssen, um sie an das vorhandene Stromnetz anschließen zu können. Sie haben allgemein nur eine relativ kurze Lebensdauer von etwa 200-400 Stunden und senden nicht nur die erwünschten Ultrarotstrahlen des nichtsichtbaren Bereiches aus. Deshalb erfordern sie einen beträchtlichen Aufwand an Isolation und Kühlung, abgesehen davon, daß ihre Ultrarotstrahlen nur eine geringe Eindringtiefe erreichen.
Aus der DE-PS 25 47 949 ist auch ein Ultrarotstrahler bekannt, bei dem ein Folienf1 chenstrahler benutzt wird. Dieser erzeugt zwar die gewünschten langwelligen Strahlen, bringt aber nicht die für eine ausreichende Eindringtiefe erforderliche Strahlungsleistung. Demgemäß treten hier auch keine besonderen Erfordernisse bezüglich der Gerätekühlung auf.
Während Kantenfilter sehr kostenaufwendig sind, sind Flä¬ chenfilter, die ebenfalls bei den bekannten Strahlern zur Anwendung kommen, von Hand gefertigt und daher in ihrer Durchl ssigkeit nie gleich. Diese Filter müssen von relativ starken Gebläsen gekühlt werden, was zu ihrer Verschmutzung durch Staub aus der Umgebungsluft führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen filterfreien Ultrarotstrahler zu schaffen, der eine Bestrahlung mit elektromagnetischen Strahlen im langwelligen, jedoch nicht sichtbaren Teil des Infrarotspektrums vorsieht und, um die geringe Reflexion dieser Strahlen durch die menschliche Haut auszunutzen, möglichst nahe an die zu bestrahlende Körper- Stelle herangebracht werden kann, ohne diese zu verbrennen.
ERSATΣBLATT Dabei soll gleichzeitig Vorsorge getroffen sein, daß das Gehäuse des Ultrarotstrahlers gefahrlos berührt werden kann.
Die Lösung der gestellten Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1.
Der keramische Fl chenstrahler ist preiswert, leicht selbst¬ reinigend und robust. Zugleich eignet er sich besonders für eine sanfte, körperverträgliche Bestrahlung, wobei durch die gleichmäßige, abstrahlende große Oberfläche bereits mit relativ kurzer Entfernung vom Körper des Patienten bestrahlt werden kann. Damit bewirkt eine solche Vorrichtung einer¬ seits mit geringer Leistungsaufnahme eine sehr intensive Strahlung, deren Wirkung durch die gleichzeitige Beaufschla¬ gung der Haut mit der inzwischen angewärmten Kühlluft des Gebläses unterstützt wird. Diese beschleunigt die Verdun¬ stung der auf der Haut befindlichen Feuchtigkeit und ermöglicht eine intensivere Bestrahlung und Eindringung. Der erfindungsgemäße Ultrarotstrahler benötigt einen geringen Bauraum und kann mühelos nahe an den Patienten herangebracht werden, ohne daß dieser genötigt ist, seine Körperlage dem Gerät anzupassen. Bei gleichzeitiger Anwendung mehrerer Ultrarotstrahler, z.B. zwei entgegengerichteten Ultrarot¬ strahlern, zwischen denen der Patient oder ein Teil des Patienten liegt, ergibt sich mit jedem Strahler eine Eindringtiefe von ca. 4-5cm.
Das geringe Gewicht, das ein solcher Ultrarotstrahler hat, macht es möglich, ihn auf feststellbaren Gelenkkonstruktio¬ nen zu halten.
Nachstehend ist der erfindungsgemäße Ultrarotstrahler, bei¬ spielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig.! eine Draufsicht auf einen Ultrarotstrahler nach der Erfindung,
ERSATZBLATT Fig.2 einen Längsschnitt nach der Linie II-II in Fig.l, Fig.3 einen Ultrarotstrahler als Tischausführung Fig.4 einen Ultrarotstrahler mit Stativ und Fig.5 einen doppelten Ultrarotstrahler mit Stativ.
Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Ultrarotstrahler nach der Erfindung. Er besteht aus einem topfartigen Gehäuse 1, in dessen vorderem Teil ein konischer Ring als Reflektor 2 befestigt ist. An der inneren Öffnung 3 des Reflektors 2 ist etwa, in seiner Brennpunktebene ein vor dem Reflektor 2 angeordneter keramischer Flächenstrahler 4 befestigt. Zwi¬ schen dem Flächenstrahler 4 und dem Reflektor 2 ist mit jeweiligem axialen Abstand ein einen konischen Rand 5 aufweisender Leitteller 6 angebracht, dessen Durchmesser größer ist, als der Durchmesser der inneren Öffnung 3 des Reflektors 2. Der Leitteller 6 bildet mit dem Reflektor 2 einen sich konisch erweiternden, den Flächenstrahler 4 einschließenden ringförmigen Strömungskanal 7.
An der Vorderseite des Leittellers 6 ist der Flächenstrahler 4 befestigt. Der Leitteller 6 ist mit seiner Formgebung zugleich auch ein zusätzlicher Reflektor für diejenigen elektromagnetischen Strahlen, die vom Flächenstrahler (4) nach hinten abgestrahlt werden und hierdurch in die Richtung der übrigen Strahlen gerichtet werden.
Mit Abstand unterhalb bzw. hinter der inneren Öffnung 3 des Reflektors 2 ist auf Gewindebolzen 9 ein Steg 8 vorgesehen, auf dessen Unterseite ein Radialgebläse 10 angeordnet ist. Mit Abstand unterhalb des Radialgebläses 10 bildet ein Lüftungsgitter 11 den Boden des Gehäuses 1. Dieses Lüftungs- gitte 11 kann, insbesondere bei staubbel adener Luft, ein mit einer Filterabdeckung 13 versehenes Luftfilter 12 tragen. Im Betrieb saugt das Radialgebläse ayial Luft entsprechend den Pfeilen 14 aus der Umgebung an und führt diese entsprechend den Pfeilen 15 in den Ringraum 16 zwischen dem Gehäuse 1 und dem Reflektor 2, von wo aus die Luft durch die innere Öffnung 3 des Reflektors 2 in den Strömungskanal 7 gelangt und in Strahlrichtung abströmt. Gleichzeitig sendet der keramische Fl chenstrahler 4, der auf elektromagnetische Strahlen der relativ langen Wellenlänge von 1,2 - 2,1 μm eingestellt ist, Ultrarotstrahlen aus dem nicht sichtbaren Teil des Spektrums aus und bewirkt aum Körper des Patienten eine sanfte Bestrahlung mit einer wirksamen Eindringtiefe von 4-5cm.Im übrigen erfolgt der Wärmetransport im wesentli¬ chen durch das Blut und ergänzt damit die begrenzte Eindringtiefe der Strahlen. Die Bestrahlung erfolg bewirkt eine örtliche Erhöhung der Körpertemperatur auf 43-44°C.
Die Fig.3 bis 5 zeigen Anwendungsbeispiele des erfindungsge¬ mäßen Ultrarotstrahlers. Da dieser relativ leicht ist und klein baut, ist es möglich, ihn mit Gelenkarmen 17 zu verbinden, mit dem sich jede notwendige Bestrahlungseinstel¬ lung erreichen läßt. Die Gelenke sind in an sich bekannter Weise arretierbar und mit Schleifkontakten versehen, die im Verstellbereich die Stromzuführung auf einfache Weise zu ernöglic en. Die Gelenkarme 17 können an einer Tischplatte 18 oder an einem Stativ 19 angebracht sein. Fig.5 zeigt eine DoppelVorrichtung zur gleichzeitigen Bestrahlung eines zwischen zwei Ultrarotstrahlern befindlichen, nicht darge¬ stellten Patienten, mit der eine besonders tiefe Einwirkung der Ultrarotstrahlen erzielbar ist.
Der Begriff "Ultrarof-Strahlen soll anzeigen, daß es sich hier um Infrarotstrahlen des langwelligen, d.h. nicht sichtbaren Bereiches des Spektrums handeln soll.
ERSATZBLATT

Claims

PATENTANSPRUCHE
1. Ultrarotstrahler für die Anwendung der Hyperthermie in der Humanmedizin, dadurch gekennzeichnet, daß ein topfartiges Gehäuse (1), dessen Boden als Lüftungsgitter (11) ausgebildet ist, mit Abstand von diesem Lüftungsgitter (11) einen ringförmigen, konischen Reflektor (2) aufweist, in dessen Brennpunktebene ein keramischer, für die Abstrahlung langwelliger elektromag¬ netischer Strahlen im Bereich von 1,2 - 2,1 μm ausgeleg¬ ter Fϊächenstrahler (4) angeordnet ist und daß zwischen dem Reflektor (2) und dem Lüftungsgitter (11) ein Gebläse (10) mit geeigneten, vorgeordneten Leiteinrichtungen (6) angeordnet ist, die die austretende Luft auf die Vorder- und Rückseiten des ringförmigen Reflektors (2) und dann in Richtung der elektromagneti¬ schen Strahlen führen.
2. Ultrarotstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Abstand zwischen dem Reflektor (2) und dem Flächenstrahler (4) ein die innere Öffnung (3) des ringförmigen Reflektors (2) überdeckender, einen koni¬ schen Rand (5) aufweisender Leitteller (6) für die Gebläseluft angeordnet ist.
3. Ultrarotstrahler nach Anspruch 1 oder 2, daß das Lüftungsgitter (11) des Gehäuses (1) eine Luftfilterein¬ richtung (12,13) aufweist.
ERSATZBLATT
4. Ultrarotstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis- 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) mit einem arretierbaren Gelenkarm (17) verbunden ist.
ERSATZBLATT
PCT/DE1989/000784 1988-12-23 1989-12-21 Ultrarotstrahler für die anwendung der hyperthermie in der humanmedizin WO1990007358A1 (de)

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