DE4432683C2

DE4432683C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung eines Katheters oder Endoskops

Info

Publication number: DE4432683C2
Application number: DE4432683A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Prof Dr Mueller; Johannes Dr Tschepe; Kai Dipl Ing Desinger
Original assignee: LASER- und MEDIZIN-TECHNOLOGIE GGMBH BERLIN 12207 BERLIN DE; Laser und Medizin Technologie GmbH
Current assignee: Laser und Medizin Technologie GmbH
Priority date: 1994-09-14
Filing date: 1994-09-14
Publication date: 1999-08-05
Anticipated expiration: 2014-09-15
Also published as: DE4432683A1

Description

Durch die zunehmende Verbreitung der minimal invasiven Medizin kommen Endoskope und Katheter immer häufiger zum Einsatz. Bei allen Vorteilen dieser Technik gibt es noch eine Reihe von ungelösten Problemen. So liefern die exi stierenden Reinigungsverfahren der Instrumente z. Z. nur unbefriedigende Ergebnisse. Beispielsweise ist eine effektive Reinigung der Arbeitskanäle von Proteinen bei flexiblen Endoskopen nicht gewährleistet. Das hier be schriebene Verfahren und die Vorrichtung soll diese be kannte Verfahrenslücke schließen.

Es ist seit langem bekannt, daß sich mit Ultraschall Ka vitationskräfte in Flüssigkeiten erzeugen lassen, die kleine Teilchen aus festen mechanischen Verbindungen lö sen können. Es ist bislang jedoch noch nicht möglich, die Kavitationskräfte in den kleinen Lumen der Biopsie- und Arbeitskanäle der Katheter und Endoskope zu erzeugen. Ferner haben der Ultraschall bzw. die Kavitationskräfte der anwendbaren Leistungen keine zerstörende Wirkung auf infektiöse und pyrogene Verunreinigungen selbst.

Aus der Patentschrift DE 41 03 145 C2 ist bekannt, daß sich Ultraschall über flexible optische Wellenleiter, vorzugsweise Quarzglasfasern, übertragen läßt.

Darüber hinaus ist bekannt, daß energiereiche Strahlung, hierzu gehört insbesondere UV-Licht, in der Lage ist, Mo leküle derart zu spalten, daß hochreaktive Radikale ent stehen. Die Einwirkung solcher Radikale auf andere Mate rialien bewirkt unter anderem deren Alterungsprozeß. Ver stärkt werden kann dieser zumeist unerwünschte Prozeß durch sogenannte Photosensibilatoren. Diese Substanzen sind in der Lage, Strahlung einer bestimmten Wellenlänge zu absorbieren und damit selbst in einen energetisch hö heren Zustand überzugehen. Diese so aktivierten Substan zen übertragen in einem weiteren Schritt ihre Energie auf andere Substanzen in ihrer Umgebung unter Bildung weite rer Radikale und fallen selbst wieder in den Grundzustand zurück, ohne sich bei dem Prozeß verändert zu haben.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung von Kathetern und Endoskopen, wie sie aus EP 0 243 458 B1 bekannt sind. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß es nicht nur zur äußerlichen Säuberung der Instrumente 1, sondern insbesondere zur Reinigung der kleinen Arbeits- und Biopsiekanäle 2 geeignet ist.Die kontaminierten Instrumente 1 werden zur äußeren Reinigung in ein Ultraschallbad gelegt. Erfindungsgemäß wird mit der beschriebenen Einrichtung in die Arbeits- und Biop siekanäle 2 eine zur Reinigung geeignete Flüssigkeit 3 eingebracht.

Durch Leistungsultraschall, vorzugsweise mit Frequenzen zwischen 20 und 100 kHz, werden in dem mit einer geeigne ten Reinigungsflüssigkeit 3 gefüllten Bad Kavitations kräfte erzeugt, welche die äußeren und teilweise inneren Verunreinigungen lösen.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß über einen in die Lumen 2 eingeführten akustischen flexiblen Wellenlei ter 4 Ultraschall ausreichender Leistung übertragen wer den kann, so daß in der Flüssigkeit 3 Kavitationskräfte freigesetzt werden. Es werden durch die Kavitationskräfte die an den Innenseiten der Arbeits- und Biopsiekanäle 2 festgesetzten Verunreinigungen 5 gelöst und anschließend mit der Flüssigkeit 3 ausgespült.

Der in den Lichtwellenleiter eingekoppelte Ultraschall wird mit einem Ultraschallwandler 9 erzeugt und mit einer geeigneten Schnittstelle 10 in den Lichtwellenleiter 4 eingekoppelt.

Gemäß der Erfindung sind in der zur Reinigung eingesetz ten Flüssigkeit 3 vorzugsweise Photosensibilatoren (Farbstoffe) 6 gelöst. Diese können durch Licht geeigne ter Wellenlänge 7, welches von einer Lichtquelle 14 er zeugt wird, aktiviert werden. Die aufgenommene Energie läßt hochreaktive Radikale 8 entstehen. Diese zerstören die Struktur der Verunreinigungen bzw. führen zu deren biologischer Inaktivierung.

Die meisten Radikale haben eine kurze Lebensdauer. Diese ist begrenzt durch die Reaktion mit der Umgebung bzw. durch sogenannte Radikalrekombination. Überraschenderwei se hat sich gezeigt, daß sich dieser Prozeß durch die Be schallung mit Ultraschall verlangsamen läßt, d. h. die Ra dikalbewegung wird durch die Schallwellen derart ver stärkt, daß die Wahrscheinlichkeit des Zusammentreffens mit gleichartigen Spezies vermindert wird. Hierdurch wird erfindungsgemäß die Reinigungswirkung der Radikale ge steigert.

In einem besonderen Ausführungsbeispiel werden Phtalocya nine als Photosensibilatoren verwendet. Bei ihrer Be strahlung können besonders gegen Proteine und Zellstruk turen aggressive Sauerstoff- bzw. Hydroxylradikale gebil det werden.

Der akustische Wellenleiter 4 kann nun erfindungsgemäß ein zur Übertragung von Licht 7 geeigneter Wellenleiter (Glasfaser) sein. Dem Erfindungsgedanken des Verfahrens folgend ermöglicht die Versorgungseinheit 11 zusätzlich über eine zweite Schnittstelle 12 das Einkoppeln von Licht 7 in den Lichtwellenleiter 4. Die Photosensibilato ren können so innerhalb der Arbeits- und Biopsiekanäle 2 aktiviert werden, so daß ihre relative Lebensdauer in dem zu reinigenden Lumen 2 verlängert wird.

In einem besonderen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird als Lichtquelle 7 ein Laser verwendet. Durch die energiereiche Lichtquelle, deren Wellenlänge im Absorpti onsmaximum der Photosensibilatoren liegt, wird die Gene rierung der Radikale nochmals effizienter gestaltet.

Dem Erfindungsgedanken folgend wird eine besonders hohe Reinigungseffizienz durch die simultane Anwendung des akustischen und photodynamischen Verfahrens erreicht. Durch die Kavitationskräfte werden die Verunreinigungen 5 gelöst und der Vermischungsprozeß derselbigen mit den Sauerstoffradikalen 8 unterstützt.

Der Desinfektionsgrad des Verfahrens hängt von der ver wendeten Flüssigkeit, der Leistung und der Frequenz des Schalls sowie von der Einwirkzeit ab.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der Lichtwel lenleiter 4 erfindungsgemäß je nach Verschmutzungsgrad mehrfach in dem zu reinigenden Kanal auf und ab bewegt. Der Desinfektionsgrad hängt von der verwendeten Flüssig keit 3, der Frequenz und Leistung des Schalls sowie von der Einwirkzeit ab.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Variante findet als akustischer Wellenleiter eine flexible Glaskapillare 15 Verwendung. Diese ermöglicht, während der Beschallung ge zielt Flüssigkeiten 3 oder Photosensibilatoren (Farb stoffe) 6 an das distale Ende der Kapillare zu führen, die dann dort sofort dem Kavitationsprozeß ausgesetzt werden.

Den Erfindungsgedanken weiterführend wird die Glaskapil lare mit einem Mantel 16 umschlossen. Dieser ist dadurch gekennzeichnet, daß sein optischer Brechungsindex kleiner ist als derjenige des Materials, aus dem die Kapillare gefertigt ist.

In einem besonderen Ausführungsbeispiel ist der Mantel ebenfalls aus Glas und von außen mit einem Kunststoff 17 beschichtet.

Die Erfindung und ihre Vorteile sind in den Fig. 1-3 dargestellt. Sie zeigen im einzelnen:

Fig. 1 das Grundkonzept des Verfahrens und der Vorrich tung

Fig. 2 eine Ausschnittsvergrößerung der Fig. 1

Fig. 3 eine abgewandelte Variante der Vorrichtung in Fig. 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Wel lenleiter durch eine Kapillare ersetzt wird.

Bezugszeichenliste

1

Endoskop oder Katheter

2

Arbeits- oder Biopsiekanal

3

Flüssigkeit

4

Wellenleiter

5

Verunreinigung

6

Photosensibilatoren

7

Licht, bzw. Laserstrahlung

8

Sauerstoffradikale

9

Ultraschallwandler

10

Schnittstelle; Ultraschalleinkopplung

11

Versorgungseinheit

12

Schnittstelle; Licht-, bzw. Laserstrahlung-Einkopplung

13

Ultraschallbad

14

Lichtquelle

15

Glaskapillare

16

Mantel

17

Kunststoffcoating

Claims

1. Verfahren zur Reinigung eines einen Arbeits- oder Biopsiekanal (2) aufweisenden Katheters oder Endoskops (1) mit Hilfe von Ultraschall, der über einen flexiblen akustischen Wellenleiter (4) in den mit einer Reinigungs flüssigkeit (3) gefüllten Arbeits- oder Biopsiekanal ein geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reinigungsflüssigkeit mit gelösten Photosensibilisa toren (6) eingesetzt und zur Erzeugung hochreaktiver Ra dikale durch Aktivierung der Photosensibilisatoren mit Licht (7) geeigneter Wellenlänge bestrahlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht (7) über einen optischen Wellenleiter (4) in den Arbeits- oder Biopsiekanal (2) übertragen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als akustischer Wellenleiter ein zur Übertragung von Licht geeigneter Glasfaser-Wellenleiter (4) eingesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung des Ultraschalls ein metallischer Wellenleiter und zur Übertragung des Lichtes ein opti scher Wellenleiter eingesetzt wird und beide parallel zu einander in den Arbeits- oder Biopsiekanal eingeführt werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine ein Phthalocyanin und Sauerstoff enthaltende Reinigungsflüssigkeit (3) verwen det wird, wobei die Energie des eingestrahlten Lichtes (7) aus dem Sauerstoff Sauerstoffradikale (8) erzeugt, die Verunreinigungen (5) zerstören oder biologisch inak tiv machen.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenleiter (4) in dem Arbeits- oder Biopsiekanal hin und her bewegt wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 5 oder 6, mit einem Ultra schallwandler (9), welcher über eine Einkopplungs- Schnittstelle (10) und einen flexiblen akustischen Wel lenleiter (4) mit dem Arbeits- oder Biopsiekanal (2) ver bunden ist, und einer Lichtquelle (7), dadurch gekennzeichnet, daß der akustische Wellenleiter (4) zugleich als optischer Wellenleiter ausgebildet und mit der Lichtquelle (7) ver bunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß der Wellenleiter als ummantelte Quarzglas- Kapillare (15) ausgeführt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß der Mantel (16) der Kapillare (15) einen kleine ren optischen Brechungsindex als Quarzglas besitzt.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4 bis 6, mit einem Ultra schallwandler (9), welcher über eine Einkopplungs- Schnittstelle (10) und einen flexiblen akustischen Wel lenleiter (4) mit dem Arbeits- oder Biopsiekanal (2) ver bunden ist, und einer Lichtquelle (7), dadurch gekennzeichnet, daß der akustische Wellenleiter als metallischer Wellenleiter ausgeführt und parallel zu diesem ein mit der Lichtquelle verbundener optischer Wellenleiter angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich net, daß der optische Wellenleiter in einer zur Übertra gung des Ultraschalls dienenden metallischen Kapillare geführt ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, da durch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle ein Laser (7) ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, da durch gekennzeichnet, daß Kern und Cladding des optischen Wellenleiters (4) aus Quarzglas und sein Coating aus ge genüber der Reinigungsflüssigkeit beständigem Kunststoff bestehen.