DE60112434T2

DE60112434T2 - Apparat zur Verhütung von Infektionen

Info

Publication number: DE60112434T2
Application number: DE60112434T
Authority: DE
Inventors: Kent Crossley
Original assignee: Crossley Kent St Paul
Current assignee: Crossley Kent St Paul
Priority date: 2000-05-17
Filing date: 2001-05-16
Publication date: 2006-03-30
Anticipated expiration: 2021-05-17
Also published as: AU2001261623A1; ES2247114T3; US20010047195A1; ATE300977T1; EP1284789A1; WO2001087416A1; EP1284789B1; US6551346B2; DE60112434D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Hemmen oder Beseitigen der Entstehung von Besiedlung durch Mikroorganismen auf Gewebe und implantierten medizinischen Geräten und des nachfolgenden Auftretens von mit derselben verbundenen Infektionen.
Gebiet der Erfindung
Mit ärztlicher Versorgung verbundene Infektionen sind eine Hauptursache für Morbidität und Mortalität. Diese Infektionen sind typischerweise sehr kostspielig zu behandeln und sie können mit verschiedenen nachteiligen Folgen einschließlich Tod verbunden sein. Zu häufigen Infektionsarten, die in einer Akutversorgungseinrichtung entstehen, gehören Lungenentzündung, Harnwegsinfektion, Wundinfektion und Blutstrominfektion. Oft entstehen diese Infektionen durch die Verwendung invasiver Geräte bei Patienten mit beschränkter Abwehrkraft gegen Infektionen infolge ihrer zu Grunde liegenden Krankheiten oder einer Arzneimitteltherapie.
Weil viele im Krankenhaus erworbene Mikroorganismusstämme gegen im Allgemeinen verwendete Antibiotika resistent sind, ist ferner die Behandlung dieser Infektionen oft schwierig und kostspielig.
Mit medizinischen Kathetern oder Geräten in Zusammenhang stehende Infektionen, wie z. B. mit Harnblasen-, intravenösen, intraarteriellen, Dialyse-Kathetern und anderen Arten von medizinischen Kathetern oder anderen implantierten medizinischen Geräten verbundene, ergeben sich gewöhnlich wegen eines Bruchs natürlicher Schutzmechanismen, der an Stellen wie z. B. der Haut oder der Harnröhre vorhanden ist. In diesen Situationen umfasst die Entwicklung einer Infektion vermutlich die folgenden Schritte:

1. Mikroorganismen besiedeln die Haut des Patienten und vermehren sich auf ihr. Auf der Haut ist eine mikrobielle Flora normalerweise vorhanden. Wird ein Patient jedoch in einer medizinischen Versorgungseinrichtung aufgenommen, werden bald nach der Aufnahme Organismen dieser Umgebung (die typischerweise gegen antimikrobielle Mittel resistent sind) Teil der Flora des Patienten.
2. Nach dem Einführen eines Katheters oder anderen medizinischen Geräts vermehren sich diese Organismen weiter und beginnen, die Oberfläche des Katheters oder Geräts zu besiedeln.
3. Während sich die Organismen weiter vermehren, verbreiten sie sich auf der äußeren und/oder inneren Oberfläche des Katheters oder Geräts und schließlich in normalerweise steriles Gewebe hinein (z. B. Blutgefässe, Bauch, Blase usw.). Dieser Prozess wird durch die Entstehung eines Biofilms (der aus Proteinen aus dem Blut oder der Gewebsflüssigkeit und anderen Zelltrümmern besteht) auf den Oberflächen der Geräte erleichtert.
4. Sobald die Organismen einmal in diesen normalerweise sterilen Stellen sind, vermehren sie sich weiter und es kann zur Entstehung einer klinischen Infektion kommen.

Es ist seit bekannt, dass sich z. B. fast immer feststellen lässt, dass Staphylococcus aureus die Patienten besiedelt, die sich Infektionen mit diesem Organismus zuziehen, wobei Besiedlung das Vorhandensein des Organismus ohne Anzeichen einer Infektion bedeutet.
Die wichtigste Stelle zur Besiedlung ist der vordere Teil der Nase (vordere Nasenlöcher). Personen, die sich eine Staphylokokkeninfektion an der Stelle einer Wunde, eines implantierten Katheters oder prothetischen Geräts zuziehen, haben gewöhnlich eine Besiedlung durch diesen Organismus an der Nase.
Beschreibung des Standes der Technik
In einem Versuch zur Verringerung der Häufigkeit dieser Infektionen sind verschiedene Techniken angewendet worden. Zu diesen gehören Imprägnieren von Kathetern und Geräten mit Antibiotika, Einbringen von Silber oder Silberverbindungen in die Katheter und Herstellen der Katheter oder Geräte aus verschiedenen Materialien, z. B. Silastic, und Anlegen eines elektrischen Stroms an den Katheter. Jedes dieser früheren Verfahren hat in gewissem Grade die Infektionshäufigkeit verringert. Keine dieser früheren Techniken ist jedoch ideal. Was weiterhin zu Bedenken Anlass gibt ist, dass Mikroorganismen das Potential haben, eine Resistenz gegen die antimikrobiellen Mittel zu entwickeln, die in dem Versuch, eine Infektion zu verhindern, in den Katheter oder das Gerät eingebracht werden.
Es ist auch bekannt, dass verschiedene Abschnitte des elektromagnetischen Spektrums, die Licht beinhalten, Mikroorganismen bekanntermaßen wirksam abtöten. Folglich ist Strahlung weißen Lichts bei der Behandlung von Nasen- und Halswegen verwendet worden und ultraviolettes Licht ist zum Abtöten von durch die Luft übertragenen Bakterien besonders auf Tuberkulosestationen verwendet worden. Obwohl dies noch nicht intensiv untersucht worden ist, ist Licht mit anderen Wellenlängen ebenfalls in der Lage, Mikroorganismen abzutöten.
Fotodynamische Therapie ist die Verwendung von Licht mit bestimmten Chemikalien, die durch die Lichtenergie aktiviert werden. Die verwendeten Chemikalien (als Fotosensibilisatoren bezeichnet) können natürlich vorkommende Verbindungen (z. B. Porphyrine, Polyine, Psoralene und Anthraquinone), Farbstoffe (z. B. Methylenblau, Bengalrosa, Toluidinblau, Rhodamin usw.) oder andere nicht verwandte Stoffe (z. B. Cyaninverbindungen) sein, die allein eine antimikrobielle Wirksamkeit oder haben wenn sie Licht ausgesetzt werden.
Lichtenergie, die im Rahmen dieser Anmeldung den Teil des Spektrums zwischen 200 nm und 1400 nm bedeutet, der ultraviolettes, sichtbares und infrarotes Licht enthält, wirkt auf verschiedene Weise auf diese chemischen Substanzen, um eine antimikrobielle Wirkung zu ergeben. Am häufigsten besteht die Wirkung in der Freisetzung eines aktivierten Sauerstoffmoleküls (sogenannter Singulett-Sauerstoff), das Zellen und Gewebe zu zerstören vermag. Für jeden Fotosensibilisator gibt es eine entsprechende Wellenlänge von Licht, die eine optimale Aktivierung veranlasst. Toluidinblau wird z. B. bei einer Wellenlänge von ca. 626 nm optimal aktiviert. Die Wellenlänge, bei der sich eine maximale Wirkung ergibt, kann durch Manipulation des Fotosensibilisators modifiziert werden. Ersetzen der Aminogruppen durch Alkyl und Halogenierung des Chromagens vergrößern beide die mit der maximalen Wirksamkeit verbundene Wellenlänge.
Die Lichtenergie kann durch einen Laser erzeugt oder von einer anderen Quelle wie z. B. einer Glüh-, Leuchtstoff- oder Halogenbirne oder einer Leuchtdiode stammen. Sie kann ein schmales Spektrum aufweisen oder verschiedene Wellenlängen enthalten, und sie kann gepulst oder konstant sein. Bei Licht im ultravioletten Teil des Spektrums ist bekannt, dass gepulstes Licht Abtöten von Bakterien bei Energiepegel-Größenordnungen ermöglicht, die niedriger sind als bei konstantem Licht erforderlich.
Fotosensibilisatoren haben eine Wirksamkeit unterschiedlichen Grades gegen Bakterien und Gewebe. Einige sind selektiver gegen Mikroorganismen wirksam und weniger toxisch für Gewebe. Andere Fotosensibilisatoren sind für Gewebe ziemlich toxisch. Gewebetoxische Fotosensibilisatoren sind mit Gabe von Licht bei der Behandlung verschiedener Tumore verwendet worden. Obwohl die meisten anerkannten Fotosensibilisatoren antimikrobiell sind, ist der Wirkungsmechanismus etwas unterschiedlich. Methylenblau verursacht z. B. im Proteus tödliche Veränderungen der Nukleinsäure.
Eine chemische Modifikation der Fotosensibilisatoren (z. B. abweichende Seitenketten, Molekülgröße usw.) hat eine wesentliche Auswirkung auf ihre Wirksamkeit. Bei den Furanocumarin-Fotosensibilisatoren ist z. B. der Ersatz eines Sauerstoffs durch Schwefel oder Selen mit einer deutlich erhöhten Fotoaktivität verbunden. Dimethylmethylenblau ist gegen die meisten Bakterien wesentlich aktiver als Methylenblau. Ferner kann die tödliche Wirkung durch das Vorhandensein verschiedener anorganischer Salze modifiziert werden.
Zusätzlich zur Wirksamkeit von Licht auf Bakterien und andere Mikroorganismen (allein oder mit einem Fotosensibilisator) kann Lichtenergie auch andere Wirkungen haben, die bei der Verhinderung oder Einschränkung einer Infektion vorteilhaft sind. Ultraviolettes Licht vermag z. B. die Adhäsion von Bakterien an Oberflächen deutlich zu verringern und die Entstehung von Biofilmen einzuschränken. Außerdem kann Lichtexposition die Erzeugung toxischer bakterieller Substanzen wie z. B. von Gram-positiven Bakterien erzeugte Superantigene einschränken.
Die WO 96 23 543 A offenbart ein Arzneimittelzufuhrsystem, das ein Mittel zur kontrollierten seitenspezifischen lokalen Zufuhr von Arzneimitteln zu Wänden verschiedener Körperlichtungen wie z. B. Blutgefässe mit wenig oder keiner Schädigung des umgebenden Gewebes bereitstellt. Im Einzelnen betrifft die Erfindung ein intravaskuläres oder intraluminales Arzneimittelzufuhrgerät mit einem therapeutischen oder diagnostischen Wirkstoff, der durch Licht freisetzbar mit seiner äußeren Oberfläche verbunden wird. Die Verbindung wird durch einen mittels Licht aktivierbaren Wirkstoff vermittelt, der bei Lichtexposition den therapeutischen oder diagnostischen Wirkstoff aus der äußeren Oberfläche freisetzt. Um den therapeutischen Wirkstoff einer bestimmten Körperregion zuzuführen, kann das Arzneimittelzufuhrgerät mit herkömmlichen Techniken in eine Position neben der zu behandelnden Region geführt werden. Nach dem Positionieren kann das Gerät aufgeblasen oder erweitert werden, so dass das arzneimittelenthaltende Äußere mit dem umgebenden Gewebe in Berührung kommt. Dann wird Licht zur arzneimittelde rivatisierten Oberfläche des Geräts durchgelassen und verursacht fotolytische Freisetzung des therapeutischen Wirkstoffs aus dem Äußeren des Geräts auf das umgebende Gewebe.
Die WO 96 07 451 A offenbart eine fototherapeutische Vorrichtung zum Liefern von Strahlung an eine Zielstelle. Deshalb sind die offenbarten Verfahren und Vorrichtungen auf Fototherapie in Kombination mit mittels Licht aktivierbaren Wirkstoffen anwendbar. Die Erfindung ist besonders nützlich bei Bau und Implementierung umfangartig angeordneter, breit angelegter, gestaffelter und/oder seitwärts emittierendender Baugruppen mit diffusen Spitzen für Lichtleitfasern, um Strahlung in einem oder mehreren radial auswärts gerichteten Mustern relativ zu den Achsen der Fasern zu richten.
Trotz der Tatsache, dass die fotodynamische Therapie seit vielen Jahren bekannt ist, kennen wir keine Implementierungen dieser Therapie, die zur Hemmung der Besiedlung von Geweben durch Mikroorganismen und zur Verhinderung von mit implantierten medizinischen Kathetern und Geräten verbundenen Infektionen wirksam sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Demgemäß ist es eine Aufgabe der Erfindung, die Besiedlung von Geweben durch schädliche Mikroorganismen zu hemmen oder zu verhindern.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Verhinderung von mit implantierten medizinischen Kathetern und Geräten verbundenen Infektionen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines medizinischen Katheters oder Geräts, das die mit seiner Implantation häufig verbundenen Infektionen verhindert.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines solchen medizinischen Katheters oder Geräts, der bzw. das eine innewohnende antimikrobielle Wirksamkeit aufweist, die die Besiedlung durch Bakterien auf den Oberflächen des implantierten Katheters oder Geräts und dessen angrenzendem Gewebe verhindert.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines medizinischen Katheters oder Geräts des Typs, dessen antimikrobielle Wirksamkeit auf bestimmte Mikroorganismen zugeschnitten werden kann, die wahrscheinlich an seinem Verweilort leben.
Andere Aufgaben sind teilweise offensichtlich und teilweise nachfolgend erscheinen.
Die Erfindung weist demgemäß die Vorrichtung auf, die die Merkmale des Baus, der Kombination von Elementen und Anordnung von Teilen verkörpert, wie sie sämtlich in der folgenden detaillierten Beschreibung durch Beispiele erläutert sind, und der Gültigkeitsbereich der Erfindung wird in den Ansprüchen angegeben.
Gemäß meiner Erfindung wird kurz gesagt Lichtenergie zusammen mit einem Fotosensibilisator oder mit Fotosensibilisatoren verwendet, um die Entstehung einer Infektion an einer Stelle eines implantierten medizinischen Katheters oder Geräts zu verhindern. Insbesondere wird Licht einer ausgewählten Wellenlänge oder eines ausgewählten Wellenlängenbandes mit einem Katheter oder Gerät gekoppelt und durch eine Wand oder Wände davon zu einer oder beiden der äußeren und inneren Oberflächen davon durchgelassen. Die Wellenlänge des Lichts wird so gewählt, dass – wenn der Katheter oder das Gerät in einen Patienten implantiert ist – das die Oberfläche(n) und das Gewebe beleuchtende Licht eine toxische Wirkung auf Mikroorganismen hat, die dazu neigen, sich auf der Oberfläche (den Oberflächen) an der Implantationsstelle zu entwickeln. Der Katheter oder das Gerät selbst enthält auch einen Fotosensibilisator (Fotosensibilisatoren), der eine toxische Substanz an der Oberfläche (den Oberflächen) freisetzt, die bei Aktivierung durch die Lichtenergie dadurch die antimikrobielle Wirksamkeit des Katheters oder Geräts erhöhen.
Im Rahmen dieser Anmeldung bedeutet ein "Katheter" jede Kanüle mit einer oder mehreren Lichtungen, die verwendet wird, um 1) Flüssigkeiten und Arzneimittel zum Gefäßsystem oder zu anderen Geweben (z. B. die Gehirn- u. Rückenmarksflüssigkeit) zu liefern, 2) sich einen Zugang zum Gefäßsystem aus verschiedenen Gründen (z. B. Drucküberwachung, Blutwäsche) zu verschaffen oder 3) Körpergewebe zu spülen oder Flüssigkeit aus ihm abzuleiten. Zu den Beispielen für solche Gewebe gehören Blase, Bauch, Brusthöhle, intrakraneale oder intrathekale Höhlen, Wunden, Gelenke usw. Das Wort "Gerät" bezieht sich auf Typen medizinischer Ausrüstung außer Katheter, die normalerweise in sterile Gewebe eingeführt werden, wobei Nasen- und Halsanwendungen, Stents, Herzschrittmacherleitungen u. Ä. Beispiele sind.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Für ein vollständigeres Verständnis der Art und der Aufgaben der Erfindung ist die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen heranzuziehen; es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht mit weggebrochenen Teilen, die einen die Erfindung enthaltenden medizinischen Katheter zeigt;
2 eine Schnittansicht in einem größeren Maßstab entlang der Linie 2-2 von 1;
3 eine fragmentarische perspektivische Ansicht in einem noch größeren Maßstab, die eine Glasfaser im Katheter von 1 detaillierter zeigt;
4 eine schematische Ansicht, die die Verteilung von Lichtleitfasern im Katheter von 1 veranschaulicht;
5A und 5B Schnittansichten ähnlich wie 2 in einem kleineren Maßstab, die unterschiedliche Katheterausführungsformen veranschaulichen; und
6 eine Schnittansicht eines die Erfindung enthaltenden Nasenapplikators.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Wie aus 1 der Zeichnungen ersichtlich ist, weist ein die Erfindung enthaltender und allgemein als 10 gekennzeichnet dargestellter Katheter eine Kanüle 12 auf. Obwohl die Kanüle als eine einzelne Lichtung 13 aufweisend dargestellt ist, werden auch Kanülen mit einer Mehrzahl Lichtungen vom Gültigkeitsbereich dieser Erfindung abgedeckt. In jedem Fall kann ein standardmäßiger medizinischer Verbinder oder ein standardmäßiges medizinisches Anschlussteil 14 am proximalen Ende der Kanüle 12 angeordnet sein.
Beim Extrudieren der Kanüle 12 wird eine Vielzahl winziger Lichtleitfasern 22, 23 in die Kanülenwand eingebracht. Wie in 2 gezeigt sind Fasern 22 und 23 in radial äußeren und inneren kreisförmigen Anordnungen innerhalb dieser Wand angeordnet. Vorzugsweise sind die zwei kreisförmigen Anordnungen aus Fasern auch versetzt, wie in dieser Figur dargestellt ist. Bei einigen Anwendungen kann die Kanüle 12 drei oder mehr solcher kreisförmiger Anordnungen von Fasern enthalten.
Die Fasern 22, 23 haben vorzugsweise unterschiedliche Längen. Mit anderen Worten, die distalen Enden 22a der Fasern 22 befinden sich in verschiedenen Positionen entlang der Länge der Kanüle 12, ebenso auch die Enden 23a der Fasern 23. 4 zeigt grafisch typi sche Positionen der distalen Enden 22a, 23a der Fasern. Wie dort zu sehen ist, sind diese Enden entlang der Länge der Kanüle und um ihren Umfang herum verteilt. Die Enden können das gesamte implantierte Segment des Katheters bedecken, welches das Segment unter der in 1 gezeigten Hautlinie S ist. Alternativ können sie nur das an die Hautlinie S angrenzende Segment des Katheters bedecken.
Wie in 1 zu ersehen ist, treten die Lichtleitfasern 22, 23 an einer Schulter 12a aus der Kanüle 12 aus. Die proximalen Enden der Fasern 22, 23 werden an einem Verbinder 24 gesammelt, der optisch auf eine im Stand der Technik übliche Lichtquelle 26 abgestimmt ist. Die Lichtquelle 26 kann jedes geeignete Gerät aufweisen, das Lichtenergie im gewünschten Spektralbereich emittiert, einschließlich einen Laser, eine Leuchtdiode oder eine Leuchtstoff-, Halogen- oder Glühbirne. Die Wellenlänge des emittierten Lichts kann ein schmales Spektrum, breites Spektrum oder eine Kombination derselben sein. Außerdem sollte die Lichtquelle 26 die Lichtenergie entweder konstant oder intermittierend als Pulse zu liefern im Stande sein.
Statt die Lichtquelle 26 von der Kanüle 12 getrennt und durch Lichtleitfaserverlängerungen oder Lichtrohre an sie angeschlossen zu haben wie in 1 dargestellt, kann die Quelle 26 aus einer oder mehreren Leuchtdioden bestehen, die direkt an der Kanüle 12 befestigt und an der Kanülenschulter 12a mit den Eingangsenden der Fasern 22, 23 optisch gekoppelt sind.
Wird an die Lichtquelle 26 Spannung angelegt, wird Licht durch die Fasern 22, 23 entlang des implantierten Segments der Kanüle 12 mit den distalen Enden 22a, 23a der jeweiligen Fasern gekoppelt. Obwohl diese Enden rechtwinklig abgeschnitten werden können, werden sie bevorzugter schräg abgeschnitten wie in 3 dargestellt, so dass es eine seitliche Komponente des emittierten Lichts gibt. Diese Endfassetten können radial nach außen hin liegend ausgerichtet sein, so dass das aus ihnen emittierte Licht die äußere Oberfläche der Kanüle 12 beleuchtet. Alternativ können diese Fassetten nach innen hin liegen, um die Wand der Lichtung 13 zu beleuchten. Als eine dritte Möglichkeit können die unteren Enden der Fasern 22 nach außen hin liegend angeordnet sein, und die der Fasern 23 können nach innen hin liegend angeordnet sein, so dass beide Oberflächen der Kanüle 12 Lichtenergie von der Lichtquelle 26 erhalten.
Falls gewünscht können ein oder mehrere herkömmliche Licht- oder Leistungsabzweige entlang der Längen der Lichtleitfasern 22, 23 ausgebildet sein wie in 3 mit den punktierten Linien als 22b, 23b gekennzeichnet angedeutet ist, um zusätzliche Lichtenergie quellen entlang der Wand der Kanüle 12 bereitzustellen. Zum Abzweigen ummantelter Lichtleitfaser-Lichtrohre oder Wellenleiter wird die äußere Ummantelung in der Nähe des Abzweiges vollständig oder größtenteils von der Faser entfernt, um einen Refraktor unterzubringen, der Leistung direkt vom inneren Kern der Faser herauszieht; siehe Patent 4,842,356. Alternativ kann die Faser in der Nähe des Abzweiges gebogen werden, um zu bewirken, dass ein Teil der Lichtenergie vom inneren Kern nach außen strahlt, so dass sie aus dem Refraktor extrahiert werden kann; siehe z. B. Patent 3,931,518.
Die Lichtleitfasern 22, 23 können aus einem beliebigen Material bestehen, das Licht mit der gewünschten Wellenlänge oder den gewünschten Wellenlängen leiten kann. Obwohl Substanzen wie z. B. Nylon oder Kieselerde verwendet werden können, werden Kunststoffe von medizinischer Güte (z. B. Polytetrafluorethylen) wegen ihrer relativ niedrigen Kosten bevorzugt. Emittiert die Quelle 26 jedoch ultraviolettes Licht, sollten die Fasern aus Glas oder Quarz bestehen, weil Kunststoffe ultraviolettes Licht schlecht durchlassen.
Die Kanüle 12 besteht vorzugsweise aus einem Grundmaterial, das bei der Wellenlänge der Lichtenergie von Quelle 26 eine geringe Absorption aufweist, und das emittierte Licht an den distalen Enden 22a, 23a der Fasern 22, 23 in gewissem Grade streuen soll, um zur Verbesserung der Gleichmäßigkeit des zur Kanülenoberfläche (zu den Kanülenoberflächen) gelieferten Lichtausgangs beizutragen. Polyurethan oder Silikon von medizinischer Güte wären zu diesem Zweck geeignet.
Ferner kann zur Verbesserung der Diffusion des an den Faserenden 22a, 23a emittierten Lichts durch die Wand der Kanüle 12 ein für die Wellenlänge der Lichtenergie von der Quelle 26 geeignetes strahlungsstreuendes Material in die Wand der Kanüle 12 eingebracht werden, wie in 2 als 28 gekennzeichnet dargestellt. Bei dem Material kann es sich z. B. um lichtstreuende Partikel des Typs handeln, der bei fotodynamischer Therapie verwendet wird. Alternativ kann das streuende Material 28 aus einer Vielzahl winziger lichtstreuender Fasern des Typs bestehen, der z. B. bei Walsh Medical Devices, Inc., Ontario, Kanada, erhältlich ist. In jedem Fall unterstützt das Material 28 Diffundieren der Lichtenergie zu der Oberfläche (den Oberflächen) der Kanüle, so dass die maximale Lichtenergie zu einer oder beiden Oberflächen der Kanüle 12 geleitet wird, wenn eine Spannung an die Lichtquelle 26 angelegt ist.
Wie oben angedeutet muss Lichtenergie nur die Abschnitte der Kanülenoberfläche(n) beleuchten, an der (denen) solche Mikroorganismen wahrscheinlich wachsen. Es kann z. B. nur erforderlich sein, die Kanülenwandoberfläche(n) an der Stelle zu beleuchten, an der der Katheter in den Körper eintritt, z. B. neben der Hautlinie S in 1. In anderen Fällen kann es wünschenswert sein, die Oberfläche(n) im Wesentlichen der gesamten Länge der Kanüle 12 entlang unter ihrer Schulter 12a zu beleuchten.
Die Erfindung kann sogar auf eine Manschette für ein implantiertes Gerät angewendet werden, die mit Lichtleitfasern versehen ist, um die äußere Oberfläche der Manschette zu beleuchten, um eine Besiedlung durch Mikroorganismen auf der Oberfläche der Manschette zu verhindern.
Statt die Lichtleitfasern direkt in die Kanüle 12 zu deren Herstellungszeit einzubringen, können Lichtleitfasern an einer oder beiden Oberflächen der Kanüle angebracht werden, nachdem sie geformt wird. 5A zeigt z. B. eine Kanüle 12' mit einer Vielzahl winziger Lichtleitfasern 32, die an die Außenseite der Kanüle geklebt und durch eine Kunststoffschutzhülle 34 bedeckt sind. Eine ähnliche Anordnung kann verwendet werden, um die Besiedlung der äußeren Oberfläche eines medizinischen Geräts wie z. B. eines Stents oder einer Schrittmacherleitung durch Mikroorganismen zu verhindern, oder um eine Manschette an einem perkutanen Element dort, wo es durch die Hautlinie S in 1 geht, vorzusehen. 5B zeigt eine Kanüle 12'', deren innere Oberfläche mit Lichtleitfasern 36 bedeckt ist. Die Fasern 32 und 36 können den Fasern 22, 23 ähnlich sein und auf dieselbe Weise zum Emittieren von Lichtenergie wirken, die Mikroorganismen abtötet, die dazu neigen, sich an den angrenzenden Oberflächen der Kanülen 12' und 12'' zu bilden.
Obwohl verschiedene Fotosensibilisatoren verwendet werden können, sollte der ideale Fotosensibilisator (die idealen Fotosensibilisatoren) eine niedrige Toxizität für Säugetierzellen und eine breite antibakterielle Wirksamkeit aufweisen und bei relativ niedrigen Lichtenergieniveaus aktiviert werden. Ein Wirkstoff, der diese Kriterien erfüllt, ist Dimethylmethylenblau. Andere Derivate von Methylenblau allein oder mit anderen Substanzen (z. B. Toluidinblau O) kombiniert könnten verwendet werden. Außerdem würden auch Farbstoffe der Triarylmethangruppe (Kristallviolett und Gentianaviolett) wirksam sein. Andere brauchbare Verbindungen finden sich in den Familien der Cyanine, der Phthalocyanine und der Perylenquinonoide. Bei kationischen Wirkstoffen besteht im Allgemeinen eine höhere Wahrscheinlichkeit, dass sie in einen Mikroorganismus eintreten und zu seinem Tod führen. Eine Kombination von zwei oder mehr Fotosensibilisatoren würde die antimikrobielle Wirksamkeit des Katheters oder Geräts erweitern und die Entstehung einer Resistenz weniger wahrscheinlich machen. Gemäß der Erfindung wird der Fotosensibilisator (die Fotosensibilisatoren) direkt in die Wand einer Kanüle 12 eingebracht. Ein lipophiler kationischer Fotosensibilisator wie z. B. Dimethylmethylenblau kann in das Kunststoffmaterial, aus dem die Kanüle 12 hergestellt wird, zur Zeit der Herstellung des Materials eingebracht werden.
In jedem Fall tötet das Vorhandensein von Lichtenergie von der Quelle 26 an einer oder beiden Oberflächen der Kanüle 12 die Mikroorganismen auf der Oberfläche (den Oberflächen) entweder direkt ab oder es aktiviert den Fotosensibilisator (die Fotosensibilisatoren) in der Kanüle, der (in den meisten Fällen) durch Freisetzen aktivierten Sauerstoffs wirkt, um die auf der Oberfläche (den Oberflächen) und auf der angrenzenden Oberfläche von Flüssigkeit oder Gewebe in der Kanüle oder um sie herum vorhandenen Mikroorganismen zu zerstören.
Es wird vermutet, dass hier zwei mögliche Wirksamkeitsmoden wirksam sind. Im ersten Modus befindet sich der Fotosensibilisator im Katheter z. B. aus Polyurethan, der toxische Singulett-Sauerstoff wird durch die Wirkung des Lichts erzeugt, und dann diffundiert Sauerstoff zur Oberfläche und tritt mit den Bakterien in Wechselwirkung. Es wird vermutet, dass ein Phenothiazinium-Fotosensibilisator wie z. B. Toluidinblau O mit 620–630 nm-Licht auf diese Weise wirkt. Im zweiten Modus diffundiert der Fotosensibilisator im Katheter zur Oberfläche und wird von den Bakterien aufgenommen. Unter Einfluss des Lichts wird dann das toxische Sauerstoffradikal direkt im Bakterium erzeugt. Es wird vermutet, dass der Fotosensibilisator Bengalrosa zusammen mit dem 540–550 nm-Licht auf diese Weise wirkt.
In jedem Fall zerstört der Katheter die Mikroorganismen an der Kanüle 12 und um sie herum an der Implantationsstelle und hilft so, dort eine Infektion zu verhindern.
Nunmehr wird auf 6 Bezug genommen, die ein medizinisches Gerät in der Form eines Nasenapplikators zum gleichzeitigen Liefern eines Fotosensibilisators und ergänzender Lichtenergie zum Nasenepithel, um Bakterien wie z. B. Staphylococcus aureus in den hinteren Nasenlöchern zu zerstören, darstellt. Der Applikator weist einen geformten Kunststoffkern 50 einschließlich eines Paars nebeneinander angeordneter, sich von einer Basis 54 nach oben erstreckender Kanülen 52, 52 auf. Die Kanülen sind vorzugsweise so voneinander beabstanded, bemessen und sich so verjüngend, dass sie in die hinteren Nasenlöcher passen.
Jede Kanüle 52 enthält in ihren Wänden Lichtleitfasern 56 ähnlich den oben beschriebenen Fasern 22, 23 oder 32. Diese Fasern empfangen Licht von einer geeigneten Lichtquelle 58 und haben Lichtabzweige, so dass Licht zu den äußeren Oberflächen der Kanü len gelassen wird. Alternativ können winzige LEDs in die Kanülenwände eingebracht und an eine geeignete Energiequelle angeschlossen werden, um ein solches Licht zu liefern.
Es zeigt sich also, dass die oben dargelegten Aufgaben unter denen, die anhand der vorstehenden Beschreibung deutlich gemacht wurden, in effizienter Weise erreicht werden. Ferner können bestimmte Änderungen der Ausführung des oben stehenden Verfahrens und der dargelegten Bauweisen vorgenommen werden, ohne vom Gültigkeitsbereich der Erfindung abzuweichen. Statt der Verwendung zahlreicher Lichtleitfasern zum Leiten von Licht entlang der Katheterwand kann z. B. ein einziges spiralförmig entlang des Katheters angeordnetes Lichtrohr mit einer Vielzahl von Lichtabzweigen versehen werden, um das erforderliche Licht zum Aktivieren des Fotosensibilisators bereitzustellen. Ferner kann das medizinische Gerät statt rohrförmig ein massives Instrument wie z. B. eine Sonde sein. Deshalb sollen sämtliche in der obigen Beschreibung enthaltenen oder in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Aspekte als veranschaulichend und nicht in einem einschränkenden Sinne ausgelegt werden.
Es versteht sich außerdem, dass die folgenden Ansprüche alle allgemeinen und speziellen Merkmale der hierin beschriebenen Erfindung abdecken sollen.

Claims

Medizinische Vorrichtung mit einem Element (12, 52), das eine äußere Oberfläche hat, die zum physiologischen Kontakt ausgeführt ist, mindestens einem Lichtleiter (22, 23, 56), der sich entlang des Elements (12, 52) erstreckt, wobei jeder Lichtleiter einen Eingang an einer proximalen Stellen entlang des Elements und einen Ausgang an einer distalen Stelle (22a, 23a, 22b, 23b) entlang des Elements und einer Lichtquelle (26), um Lichtenergie zum Eingang des Lichtleiters (22, 23, 56) zu übertragen, so dass die Lichtenergie entlang des Elements (12, 52) übertragen und am Ausgang emittiert wird, um die Oberfläche zu beleuchten, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fotosensibilisator in diesem Element (12, 52) eingebettet ist, wobei der Fotosensibilisator bei Beleuchtung mit der Lichtenergie aktivierte Sauerstoffradikale freisetzt, die Mikroorganismen zerstören, und die Lichtquelle Lichtenergie an den Eingang liefert, die einen Wellenlängenbereich hat, bei dem sowohl der im Element eingebettete Fotosensibilisator aktiviert wird, um die Sauerstoffradikale freizusetzen, als auch Mikroorganismen direkt an und gegenüber der Oberfläche abgetötet werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Wellenlängenbereich 200 nm bis 1400 nm beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der mindestens eine Fotosensibilisator (42, 66) aus der Gruppe bestehend aus Dimethylmethylenblau, Toluidinblau O, Kristallviolett, Gentianaviolett, Phenothiazinium, Phthalocyaninen und Perylenquinonoiden gewählt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Vorrichtung ein Nasenapplikator (50) ist und das Element eine Kanüle (52) aufweist, die in eine Nasenpassage eingeführt werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Element eine Kanüle (12) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Element rohrförmig und der mindestens eine Lichtleiter Spiralrohr (22, 23) ist, das sich entlang des Elements erstreckt und eine Mehrzahl Lichtabzweige (22b, 23b) entlang seiner Länge hat, die Licht auf die Oberfläche richten.