DD284603B5 - Apparatus for the treatment of blood or blood plasma with electromagnetic radiation - Google Patents
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Abstract
Description
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Verringerung des negativen Einflusses von in der Medizin angewendeten, nicht hinreichend biokompatiblen Materialien auf das Blut. Spezielle Anwendungsgebiete sind die Hämodialyse, Plasmapherese und Transfusion.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1 for reducing the negative influence of applied in medicine, not sufficiently biocompatible materials on the blood. Special fields of application are hemodialysis, plasmapheresis and transfusion.
Bekanntlich ruft die Wechselwirkung von Blut mit körperfremden Materialien in extrakorporalen Kreisläufen wie z. B. bei der Hämodialyse oder Plasmapherese Reaktionen hervor, die bei der wiederholten Anwendung zu erheblichen negativen Nebenwirkungen führen können. Das betrifft insbesondere die Erhöhung der Lymphozyten- und derThrombozytenaktivität sowie die Akutphaseproteinreaktion. Aus diesem Grund wird der Biokompatibilität dieser Materialien große Bedeutung beigemessen. Zur Bewertung der Biokompatibilität werden u. a. Veränderungen der Thrombozytenaktivität, der Phagozytoserate oder der Lipidperoxidation herangezogen, um Materialien auszuwählen, die eine möglichst große Verträglichkeit aufweisen.As is known, the interaction of blood with extraneous materials in extracorporeal circuits such. As in hemodialysis or plasmapheresis reactions that can lead to significant negative side effects in repeated use. This relates in particular to the increase in lymphocyte and platelet activity and the acute phase protein reaction. For this reason, the biocompatibility of these materials is given great importance. To assess biocompatibility u. a. Changes in platelet activity, phagocytosis or lipid peroxidation used to select materials that have the greatest possible compatibility.
Da die Biokompatibilität auch bei der Transplantation für die Abstoßungsraten von entscheidender Bedeutung ist, wird versucht, die zur Abstoßung führenden Reaktionen zu unterdrücken. Zu diesem Zweck wird beispielsweise das Blut der Patienten in einem extrakorporalen Kreislauf mit Röntgenstrahlung bestrahlt (US 4 321 918) oder mit ultravioletter Strahlung in Verbindung mit Gaben von Psoralen behandelt (US 4 321 919), um die Funktion der Lymphozyten zu unterdrücken und damit die Abstoßungsrate der Transplantate zu senken.Since biocompatibility is also crucial for rejection rates in transplantation, an attempt is made to suppress the reactions leading to rejection. For this purpose, for example, the blood of patients in an extracorporeal circuit is irradiated with X-radiation (US 4,321,918) or treated with ultraviolet radiation in conjunction with psoralen (US 4,321,919) to suppress the function of the lymphocytes and thus the To reduce rejection rate of grafts.
Es ist außerdem bekannt, daß die Retransfusion von mit ultraviolettem Licht bestrahltem Blut (WP 55 756, DE 3 500 386 A1, DE 3 500 395 A1, Scherf, H.-P.: Diss. B, Humboldt-Universität 1986) zur Erzielung therapeutischer Effekte bei Patienten mit arterieller Verschlußkrankheit angewendet wird.It is also known that the re-transfusion of blood irradiated with ultraviolet light (WP 55 756, DE 3,500,386 A1, DE 3,500,395 A1, Scherf, H. -P .: Diss. B, Humboldt University 1986) to achieve therapeutic effects in patients with arterial occlusive disease.
Bei den technischen Lösungen der Bestrahlung von Blut mit UV-Licht wird die Oberfläche des Blutes durch Aufschäumen mit einem Sauerstoff/Ozon-Gemisch vergrößert (DE-PS 957 877, US-PS 4 321 919) und dann das Blut mit ultraviolettem Licht bestrahlt.In the technical solutions of the irradiation of blood with UV light, the surface of the blood is increased by foaming with an oxygen / ozone mixture (DE-PS 957 877, US-PS 4 321 919) and then irradiated the blood with ultraviolet light.
Nach dem Zusammenfallen des Schaumes wird das Blut retransfundiert. Diese Lösung ist für kontinuierlich arbeitende Verfahren wie es die Dialyse/Plasmapherese darstellen nur mit einem hohen technischen Aufwand realisierbar. Außerdem stellt die Verwendung eines zusätzlichen Gases zur Aufschäumung des Blutes ein Risiko für den Stoffaustauschprozeß dar.After the collapse of the foam, the blood is retransfused. This solution is feasible for continuous processes such as dialysis / plasmapheresis only with great technical effort. In addition, the use of an additional gas for foaming the blood represents a risk for the mass transfer process.
Es ist auch bekannt, daß das Blut durch verschiedenartig geformte Quarzküvetten geleitet und dort bestrahlt wird, um die Absorption des UV-Lichtes durch die blutführenden Gefäße zu vermeiden. Die hohen Kosten, die Notwendigkeit der Reinigung und Sterilisierung sowie die Gefahr der Zerstörung der Küvetten schließen diese Lösungen in einem kontinuierlich arbeitenden SystemIt is also known that the blood is passed through variously shaped quartz cuvettes and irradiated there to avoid the absorption of UV light by the blood-carrying vessels. The high cost, the need for cleaning and sterilization and the risk of destruction of the cuvette close these solutions in a continuous system
Gegenstand von DD 247 846 ist eine Vorrichtung zur Bestrahlung des Blutes ohne direkten Kontakt von Blut und Strahlungsquelle durch das blutführende System hindurch. Die UV-Bestrahlung erfolgt hier im geschlossenen venösen Shunt, der aus medizinischen Einwegmaterialien, z. B. PVC-Schlauch besteht.The subject of DD 247 846 is a device for irradiating the blood without direct contact of blood and radiation source through the blood-carrying system. The UV irradiation takes place here in the closed venous shunt, which consists of medical disposable materials, eg. B. PVC hose consists.
Die Bestrahlung kann dabei, wie auch in Physiotherapie, VEB Verlag Volk und Gesundheit, Berlin 1989, S. 167 angegeben, mit im UV-C- und/oder UV-B-Wellenlängenbereich liegender Strahlung erfolgen.The irradiation can be carried out, as indicated in physiotherapy, VEB Verlag Volk and Health, Berlin 1989, p 167, lying in the UV-C and / or UV-B wavelength range radiation.
Bei der Bestrahlungsvorrichtung von körpereigenem Venenblut nach DD 249 143 wird das Blut in einem PVC-Schlauch geführt, wobei die bestrahlte Schlauchlänge und ein stabförmiger Strahler in den Brennpunkten eines geschlossenen Spiegelsystems angeordnet sind.In the irradiation device of the body's own venous blood according to DD 249 143, the blood is guided in a PVC tube, wherein the irradiated tube length and a rod-shaped radiator are arranged in the focal points of a closed mirror system.
Auf GB-PS 2 200 020 ist ein Gerät zur Behandlung von Körperflüssigkeiten bekannt, mit dem eine extrakorporale Bestrahlung des Blutes im Wellenlängenbereich von 200 bis 300 nm in der Weise erfolgt, daß das Blut breit aufgefächert wird und damit eine große Oberfläche aufweist.On GB-PS 2 200 020 a device for the treatment of body fluids is known, with which an extracorporeal irradiation of the blood in the wavelength range of 200 to 300 nm in such a way that the blood is fanned out wide and thus has a large surface area.
Das Ziel der Erfindung ist es, den großen apparativen und finanziellen Aufwand einer Vorrichtung zur Behandlung von Blut und Blutplasma mit elektromagnetischer Strahlung zu senken.The aim of the invention is to reduce the large apparatus and financial expense of a device for the treatment of blood and blood plasma with electromagnetic radiation.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung mit verbessertem Aufbau der Bestrahlungseinheit zu entwickeln, bei der die Behandlung ohne direkten Kontakt von Blut bzw. Blutplasma und Strahlungsquelle an Stellen des extracorporalen Stoffaustausches einwirkt, an denen das Blut breit aufgefächert ist.The object of the invention is to develop a device with improved structure of the irradiation unit, in which the treatment without direct contact of blood or blood plasma and radiation source acts on points of extracorporeal mass transfer, at which the blood is fanned out wide.
Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.An inventive solution to this problem is specified in claim 1. Further developments of the invention are characterized in the subclaims.
Mit dem erfindungsgemäßen Aufbau der Bestrahlungseinheit mit halbkugelförmigem Reflektor, der an einer oder an beiden Stirnseiten eines Stoffaustauschsystems lösbar angeordnet ist und den bzw. die UV-Strahler beinhaltet, erfolgt die Einstrahlung der elektromagnetischen Strahlung dort, wo das Blut breit aufgefächert ist, d. h. entweder an der Ausflußkappe des Dialysators bzw. Filters und/oder an deren/dessen Einfüllkappe.With the construction according to the invention of the irradiation unit with a hemispherical reflector, which is detachably arranged on one or both end faces of a mass transfer system and which contains the UV emitter, the irradiation of the electromagnetic radiation takes place where the blood is fanned out broadly, ie. H. either at the outflow cap of the dialyzer or filter and / or at the filler cap (s).
Die Bestrahlungsrichtung ist bei Benutzung der Ausflußkappe entgegengesetzt der Blutflußrichtung; bei Benutzung der Einfüllkappe erfolgt die Bestrahlung in Richtung des Blutflusses.The direction of irradiation is opposite to the blood flow direction when using the outflow cap; when using the filler cap, the radiation is in the direction of blood flow.
Die Bestrahlung erfolgt während des Betreibens des extrakorporalen Stoffaustausches in Abhängigkeit von der Art, Dauer und den Strömungsverhältnissen des Stoffaustausches. Intensität, Wellenlängen und Bestrahlungszeit werden durch die den Stoff austausch charakterisierenden Qualitätsparameter, die unabhängig von dem erfindungsmäßigen Verfahren bestimmt werden, festgelegt. Erfindungsgemäß wird ein Wellenlängenbereich von 200 ... 320 nm genutzt. Die Intensität beträgt 1 J ... 1 kJ/m2 bestrahlter Innenfläche des Stoffaustauschsystems. Die spektrale Energieverteilung ist über entsprechende Filter regelbar. Aus der UV-Strahlungsleistung, den Absorptionseigenschaften des blutführenden Systems und dem Blutfluß läßt sich die aktuelle Bestrahlungsdosis berechnen und über die Bestrahlungsdauer regeln. Da die Bestrahlung des Blutes durch das Blut führende System erfolgt, wobei dieses nicht mehr als 90 % der eingestrahlten Intensität absorbiert, wird jeglicher Kontakt des Blutes mit den zur Bestrahlungsvorrichtung gehörenden Teilen vermieden. Die Blut führenden Systeme werden nach jeder Anwendung durch neue oder erneuerte Systeme ersetzt.The irradiation takes place during the operation of the extracorporeal substance exchange depending on the type, duration and flow conditions of the mass transfer. Intensity, wavelengths and irradiation time are determined by the quality parameters characterizing the substance exchange, which are determined independently of the method according to the invention. According to the invention, a wavelength range of 200 to 320 nm is used. The intensity is 1 J ... 1 kJ / m 2 irradiated inner surface of the mass transfer system. The spectral energy distribution can be controlled by appropriate filters. From the UV radiation power, the absorption properties of the blood-bearing system and the blood flow, the current irradiation dose can be calculated and regulated over the irradiation time. Since the blood is irradiated by the blood-carrying system, which absorbs no more than 90% of the irradiated intensity, any contact of the blood with the parts belonging to the irradiation device is avoided. The blood-leading systems are replaced by new or renewed systems after each use.
Besonders vorteilhaft ist, daß keine zusätzlichen Küvetten, Rohre, Leitungen oder ähnliches in das extrakorporale Stoffaustauschsystem eingeführt werden müssen. Dadurch entfallen zusätzliche Wechselwirkungen des Blutes mit körperfremden Materialien sowie zusätzliche Infektionsquellen.It is particularly advantageous that no additional cuvettes, tubes, lines or the like must be introduced into the extracorporeal mass transfer system. This eliminates additional interactions of the blood with extraneous materials and additional sources of infection.
Bestrahlungsbeginn und Bestrahlungsdauer werden durch eine Zeitschaltung geregelt. Es ist zweckmäßig, die Bestrahlungseinrichtung mit einem Mikrorechner zu versehen, damit die Bestrahlungsdosis und die -dauer nach einem vorgegebenen Programm automatisch eingestellt wird.The start of irradiation and the duration of irradiation are regulated by a timer. It is expedient to provide the irradiation device with a microcomputer, so that the irradiation dose and the duration is set automatically according to a predetermined program.
Die Erfindung verringert bei Verfahren, bei denen das Blut über viele Jahre hinweg regelmäßig mit körperfremden Materialien in Berührung kommt, den negativen Einfluß von nicht hinreichend biokompatiblen Materialien. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich besonders für die Anwendung bei der Hämodialyse oder Plasmapherese. Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, daß der während des Stoffaustausches notwendigerweise stattfindende Kontakt des Blutes mit körperfremdem Material zu einer geringeren Thrombozytenaktivierung führt, woraus eine Reduktion der Nebenwirkungen möglich wird. Die Erfindung erfordert einen geringen Aufwand in Herstellung, Unterhaltung und Bedienung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann an jedes existierende Dialysegerät angeschlossen werden, ohne in den Dialyseprozeß eingreifen zu müssen. Dadurch entfallen zusätzliche Risiken für das Bedienpersonal und den PatientenThe invention reduces the negative impact of inadequately biocompatible materials in procedures where the blood regularly comes in contact with extraneous materials for many years. The device according to the invention is particularly suitable for use in hemodialysis or plasmapheresis. The particular advantage of the invention is that the necessarily occurring during the exchange of material contact of the blood with foreign body material leads to a lower platelet activation, resulting in a reduction of the side effects is possible. The invention requires little effort in production, entertainment and operation. The device according to the invention can be connected to any existing dialysis machine without having to intervene in the dialysis process. This eliminates additional risks for the operating personnel and the patient
Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die dazugehörenden Zeichnungen zeigen in The invention will be explained in more detail below with reference to two embodiments. The accompanying drawings show in
Fig. 1: Prinzipdarstellung eines Stoffaustauschsystems mit Bestrahlungseinrichtung Fig. 2: SeitenansichtFig. 1: Schematic representation of a mass transfer system with irradiation device Fig. 2: side view
Fig. 3: Schnitt durch eine Bestrahlungseinrichtung, die an einem Stoffaustauscher befestigt istFig. 3: section through an irradiation device, which is attached to a material exchanger
Ausführungsbeispiel 1Embodiment 1
Der Ausfall verschiedener natürlicher Stoffaustauschprozesse kann durch den Einsatz unterschiedlicher Vorrichtungen kompensiert werden. Dazu ist es erforderlich, einen extrakorporalen Kreislauf zu installieren. Der Kontakt des Blutes mit den körperfremden Materialien führt zu mehr oder minder starken Schädigungen. Zur Begrenzung/Minderung dieser negativen Einflüsse wird erfindungsgemäß in das Blut führende System (Stoffaustauscher: Künstliche Niere/Plasmafilter) UV-Strahlung im Wellenlängenbereich von ca. 254 nm eingestrahlt. Die Bestrahlungsintensität im Inneren des Blut führenden Systems beträgt dabei 3 J/m2 bestrahlte Fläche. Bei einem Blutfluß von ca. 100 ml/min passiert innerhalb von 35 min das gesamte Blutvolumen die Strahlungsquelle einmal, wenn man von Mischungseffekten im Organismus absieht. Bestrahlungsbeginn und -ende können automatisch vorgegeben werden oder durch eine unabhängige Bestimmung biochemischer bzw. hämatologischer Parameter (z. B. Harnsäurekonzentration, Akutphaseprotein, Thrombozytenaktivität) den aktuellen Bedingungen angepaßt werden.The failure of various natural mass transfer processes can be compensated by the use of different devices. For this it is necessary to install an extracorporeal circuit. The contact of the blood with the alien materials leads to more or less severe damage. In order to limit / reduce these negative influences, UV radiation in the wavelength range of about 254 nm is irradiated into the blood-carrying system (substance exchanger: artificial kidney / plasma filter) according to the invention. The irradiation intensity in the interior of the blood-carrying system is 3 J / m 2 irradiated area. At a blood flow of about 100 ml / min happens within 35 min, the total blood volume once the radiation source, except for mixing effects in the organism. The beginning and the end of the irradiation can be specified automatically or adapted to the current conditions by an independent determination of biochemical or hematological parameters (eg uric acid concentration, acute phase protein, platelet activity).
Die Vorrichtung zur Behandlung von Blut mit elektromagnetischer Strahlung in einem Blut führenden System 1 (hier: Künstliche Niere) besteht aus mit Filtern versehenen UV-Strahlern 2, die symmetrisch an oder in einem halbkugelförmigen Reflektor 3 befestigt sind. Die Anordnung erfolgt deshalb symmetrisch, damit die elektromagnetische Strahlung gleichmäßig auf das Blut einwirkt. Der Reflektor 3 ist an einer Halterung (Rahmen/Gestell) 5 befestigt. Zur einfacheren Handhabung ist ein Teil des Reflektors klappbar 4.The device for treating blood with electromagnetic radiation in a blood-carrying system 1 (here: artificial kidney) consists of filter-equipped UV lamps 2, which are symmetrically attached to or in a hemispherical reflector 3. The arrangement is therefore symmetrical, so that the electromagnetic radiation acts evenly on the blood. The reflector 3 is attached to a holder (frame / frame) 5. For easier handling, part of the reflector can be folded 4.
Denkbar ist auch eine verschiebbare Anordnung wenigstens eines Teiles des Reflektors 3. Die Strahlersteuerung und Stromversorgung 6 erfolgen entweder über eine einfache Zeitschaltung 7 oder über einen Mikrorechner 8, der mittels vorgegebener, programmierbarer Parameter automatisch das Bestrahlungsregime während des gesamten Stoffaustauschprozesses steuert.Also conceivable is a displaceable arrangement of at least part of the reflector 3. The radiator control and power supply 6 are either via a simple timer 7 or a microcomputer 8, which automatically controls the irradiation regime during the entire mass transfer process by means of predetermined, programmable parameters.
Zur Inbetriebnahme der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der klappbare Reflektor 4 geöffnet und die Bestrahlungseinheit an die Ausflußkappe einer künstlichen Niere angebracht. Jetzt wird der aufgeklappte Reflektor 4 geschlossen und über den programmierten Mikrorechner 8 werden die Strahlersteuerung und Stromversorgung 6 in Betrieb genommen. In das aus den Kappillarenden der künstlichen Niere herausfließende und sich in der Ausflußkappe sammelnde Blut wird durch die Wandung der künstlichen Niere die erzeugte UV-Strahlung mit einer Wellenlänge von 254 nm und einer Intensität von 3 J/m2 bestrahlter Innenfläche eingestrahlt. Die Bestrahlungsdauer und -intensität werden von einem Mikrorechner 8 gesteuert. Denkbar ist an Stelle des Mikrorechners 8 auch eine einfache Zeitschaltung 7.To start up the device according to the invention, the hinged reflector 4 is opened and the irradiation unit attached to the outflow cap of an artificial kidney. Now the unfolded reflector 4 is closed and via the programmed microcomputer 8, the radiator control and power supply 6 are put into operation. Into the blood flowing out of the capillary ends of the artificial kidney and collecting in the outflow cap, the generated UV radiation having a wavelength of 254 nm and an intensity of 3 J / m 2 of irradiated inner surface is irradiated through the wall of the artificial kidney. The irradiation duration and intensity are controlled by a microcomputer 8. It is conceivable in place of the microcomputer 8, a simple timer 7th
Nach Beendigung der Bestrahlung wird der klappbare Reflektor 4 geöffnet, die Bestrahlungseinheit von der künstlichen Niere getrennt und die künstliche Niere herausgenommen.After completion of the irradiation, the hinged reflector 4 is opened, the irradiation unit is separated from the artificial kidney, and the artificial kidney is taken out.
Möglich ist auch die Anordnung der Bestrahlungseinheit an der Einfüllkappe der künstlichen Niere oder an Einfüll- und Austrittskappe.It is also possible to arrange the irradiation unit on the filling cap of the artificial kidney or on the filling and discharge cap.
In einer Weiterentwicklung der Erfindung ist es möglich, UV-Lichterzeugung und Reflektor zu trennen und die Strahlungszufuhr über Umlenkmittel, wie z. B. Spiegel oder Prismen oder über Lichtleitkabel vorzunehmen.In a further development of the invention, it is possible to separate UV light generation and reflector and the radiation supply via deflection means, such as. B. mirror or prisms or make over fiber optic cable.
Claims (3)
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Family Applications (1)
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