WO2008046671A1 - System, vorrichtung und verfahren zur antibakteriellen und fungiziden behandlung eines menschlichen oder tierischen körpers - Google Patents

System, vorrichtung und verfahren zur antibakteriellen und fungiziden behandlung eines menschlichen oder tierischen körpers Download PDF

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    • A61N5/067—Radiation therapy using light using laser light

Definitions

  • the invention relates to a system for the antibacterial treatment of a human or animal body, in particular for treatment in the oral cavity and / or wounds, comprising: [0002] a dye, in particular a phenothiazine-containing dye, wherein the
  • Dye has at least a local absorption maximum at a first wavelength and the dye is at least when applied in a dye solution, and [0003] a light unit, for generating and, in particular directed, delivery of light to be treated areas.
  • the invention further relates to a device according to the preamble of
  • this dye is substantially non-toxic, so that it can be used largely safely.
  • numerous other dyes such as toluidine blue-0 are used.
  • PDT photodynamic therapy
  • examples of possible dyes which may be used here are methylene blue and toluidine blue.
  • An example of such a system or an arrangement is described in DE 10349710 A -. described. This arrangement is intended in particular for the germ-reducing treatment of a patient in the oral cavity, in particular in the area of the gums.
  • a laser preferably a semiconductor diode laser is used and as a dye methylene blue.
  • the laser is tuned according to this document in its emitted wavelength on one of the absorption maxima of the dye methylene blue and emitted accordingly at a wavelength of 660 nanometers.
  • the rated power of the laser described there is 100 milliwatts.
  • the methylene blue dye-containing solution contains the dye in a concentration of about 0.01
  • the object of the present invention is therefore to improve the bactericidal action of the PDT method.
  • An essential aspect of the invention lies in the particular choice of the wavelength with respect to the selected dye Previously, the choice of the wavelength of light in the range of / the absorption maximum of the dye.
  • the absorption maximum of methylene blue in 96% ethanol is aqueous solution at 655nm.
  • the wave length described in DE 103 49 710 A1 amounts to 660 nm, which in the investigation of You Chan and Chern-Hsmng Lai have been found to be promising wave lengths of 632, 8 nm and 665 nm. These corrugations are close to the absorption maximum of the dye used.
  • the inventor first analyzed the absorption behavior of the dyes (cf., Fig. 1 and explanation below). Based on this knowledge, it was possible to understand the effect of the method and to solve the task
  • the absorption of the incident light in spite of the 0.001 to 0.01 wt -% comparatively low selected concentration in the uppermost layers of the dye solution is very large. After a very short distance, the entire light output is absorbed. Thus, only a small portion of the incorporated dye can interact with the light. By far the largest part of the dye usually unfolds alone the effect that the dye has even without light irradiation. The bactericidal effect of the dye is negligible due to the low concentration
  • a system of dye and light unit is to be selected, wherein the dye has an at least local absorption maximum at a first wavelength and the dye is at least when applied in a Farbstofflosung, and the intensity maximum of the light emitted by the light unit, a wavelength which is at least 100 nm from the first wavelength, in particular at least 100 nm larger than the first wavelength, and that the dye solution has a concentration of the dye greater than or equal to 0.1% by weight.
  • the dye concentration of more than 0.1% by weight ensures sufficient energy absorption for activating the oxygen, even when light is irradiated outside the absorption maximum
  • the light output can be easily determined by one skilled in the art with knowledge of the amount of dye applied and the absorption curves
  • Solution can otherwise usually necessary to achieve the necessary low concentration spooling of the dye solution provided with the treatment point before applying the light accounted for eliminates a step and it can be a defined, reproducible dye distribution can be achieved
  • the desired result can also be achieved with a broadband source
  • the energy efficiency is very poor, since only certain parts of the spectrum contribute to the (depth) effect specified here
  • Uses, for example, light that also has energy in the absorption maximum of the dye used is to speak of a combination of the prior art and erfmdungsgedorfen approach
  • the intensity that is emitted in the absorption maximum has (especially at the higher concentrations selected here) almost exclusively superficial effect on the intensity can be deeper than the absorption peak penetrate and act according to the invention. Intensity far away from each absorption maximum, no effect according to the invention will develop, but only contribute to the bactericidal effect via heating.
  • Radiation can be filtered without loss of effect. This also prevents too much illumination of the area to be treated.
  • a light source with low bandwidth or monochromatic light is particularly advantageous (claim 4). These include, for example, light-emitting diodes or lasers.
  • light here is not only light in the visible through the human area to understand. Rather, depending on the dye used, it is also possible to use light in the infrared or ultraviolet range as light.
  • light can be selected to be
  • the maximum absorption value has dropped off, a sufficient transmission (through the uppermost dye areas) or with particularly narrow-band absorbers a sufficient interaction between light and dye can be ensured even with very broad absorption peaks.
  • the choice of light outside the FWHM (fill width at half maximum), ie outside the wavelength range at which the absorption is 50% or more of the maximum absorption value, may also be particularly advantageous.
  • methylene blue according to claim 3 Due to the location of the absorption maximum, the shape of the absorption peak and the compatibility, with simultaneous bactericidal action at the concentrations used in the invention, the use of methylene blue according to claim 3 is particularly advantageous.
  • the object is also achieved by a device with a light unit, in particular laser unit, and dye application unit, wherein the light unit comprises a light source having an emitted light wavelength in the range of 790nm to 830nm, preferably from 800nm to 820nm, in particular 810nm contains and wherein the dye application unit is equipped with dye, preferably a dye with phenothiazine skeleton, in particular methylene blue, as a dye to be applied.
  • the light unit comprises a light source having an emitted light wavelength in the range of 790nm to 830nm, preferably from 800nm to 820nm, in particular 810nm contains and wherein the dye application unit is equipped with dye, preferably a dye with phenothiazine skeleton, in particular methylene blue, as a dye to be applied.
  • Such a device is an implementation of a system according to at least one of the preceding claims and particularly well suited to practice the invention.
  • the light unit may for example comprise a laser e.g. and especially one
  • the light output can be chosen differently, e.g. starting with a power of 0.1 watts, an intermediate level of 1.0 watts and a maximum power of 2.5 or even 10 watts.
  • a light output, in particular laser power, according to claim 7 between 0.1W and 10W is particularly advantageous.
  • the dye application unit is formed as specified in claim 9. Accordingly, it can contain a storage container, in particular a storage ampoule, and additionally a discharge unit operated by pressure, in particular hydraulically or pneumatically, for discharging the dye from the storage container onto the area to be treated.
  • a storage container in particular a storage ampoule
  • a discharge unit operated by pressure, in particular hydraulically or pneumatically for discharging the dye from the storage container onto the area to be treated.
  • a storage ampoule is to be preferred, as it commercially available and interchangeable is available.
  • the device can also contain a device-specific ampoule, which is refilled as needed and reused in the device.
  • spoke 10 it is particularly advantageous according to spoke 10, in particular when used in the mouth, to use an atraumatic cannula for applying the dye.
  • an atraumatic cannula is of particular advantage for a painless or painless treatment.
  • an optical waveguide with a core diameter lOO ⁇ m, possibly 500 ⁇ m to lOOO ⁇ m for working in confined spaces and columns or to use according to claim 11 supplied by an optical fiber collimated optics for irradiating larger areas.
  • Such one preferably has a spot area of between 0.05 cm 2 and 4 cm 2 , possibly even more, with a particularly high light output also 5 cm 2 and more.
  • the light can be very metered, targeted and precisely supplied to the area to be treated, and it is an unnecessary burden other than the areas to be treated with the light avoided.
  • a light guide is an easy-to-use vehicle for the attending physician or other attending physician.
  • the entire device is advantageously housed in a common housing. This can be particularly portable in order to be able to easily spend the entire device from one treatment site to another.
  • the dye application unit and the laser unit advantageously each have a handpiece on which a person treating can grasp it and manipulate the units appropriately.
  • the object is also achieved by a method in which a dye solution is applied and irradiated with light, wherein the dye in the dye solution has an at least local absorption maximum at a first wavelength, wherein the intensity maximum of the light has a wavelengths which is at least 100 nm from the first wavelength, in particular at least 100 nm larger than the first wavelength, and that the dye solution has a concentration of the dye greater than or equal to 0.1% by weight.
  • light may alternatively be chosen to be Has intensity maximum at a wavelength at which the absorption of the dye over the absorption maximum by at least 29%, in particular more than 50%, is reduced.
  • Figure 1 Absorption studies on methylene blue solutions
  • Figure 2 is a schematic view of a device according to the invention in one embodiment.
  • Fig. 1 shows absorption studies of differently concentrated methylene blue solutions. Based on this knowledge of the absorption maximum of methylene blue can understand the effect of the invention. If you choose light in the range of this maximum, the transmission coefficient is very low. As a result, the penetration depth of the light is very limited, whereby a bactericidal effect enhancing interaction between light and dye is possible only in the region of the surface.
  • a treatment device is generally designated 1. This comprises a housing 2, in or on which together a laser unit 3 and a dye application unit 4 are arranged.
  • the housing is connectable to a regular electrical power supply via a power supply, not shown here, and contains in its interior means for distributing the electrical energy to the individual components.
  • the semiconductor laser diode housed in the housing 2, the semiconductor laser diode with drive and cooling.
  • the two essential components the laser unit 3 and the
  • This semiconductor laser diode in this embodiment is a laser light having a wavelength of 810 nanometers emitting diode.
  • the handpiece base 3 via a flexible optical fiber with the semiconductor laser diode in Housing 2 connected.
  • the diode may also be housed in the handpiece 6 and electrically connected to the housing for supply.
  • the light of the semiconductor laser diode is coupled in the interior of the handpiece 5 in a further light guide, one end of which protrudes in the form of a treatment tip 7 from the handpiece 6 and over which the laser light can be directed specifically to the area to be treated.
  • This light guide is in the embodiment shown, an optical fiber, which is arranged interchangeably in the device.
  • optical fibers here fibers with diameters of 100 micrometers to 1000 micrometers are used, preferably fibers of 200 microns to 600 microns.
  • collimated optics with irradiation areas of 0.05 cm 2 to 5 cm 2 can be placed in different geometries on the handpiece.
  • a switch not shown here is arranged for switching on and off of the laser during treatment.
  • a foot switch connected to the housing may be used.
  • two push buttons 8 and 9 are further arranged, with which the laser power can be preselected, here to 1.0 watts or 1.5 watts.
  • the dye application unit 4 also contains a flexible connection cable 10, via which a handpiece 11 is connected to the housing 2.
  • a dye ampoule 12 is arranged, the methylene blue in a concentration of 0.1 to 1.0 wt .-% dissolved in water.
  • the handpiece 11 opens into an atraumatic cannula 13, by means of which the dye solution containing methylene blue can be applied to the area of the patient to be treated.
  • Dye application unit 4 is a pump system which can generate a through the flexible connection cable 10 in the dye ampule 12 to be applied air or hydraulic pressure. Finally, on a handpiece 11, a switch or pushbutton (not shown here) is arranged, via which the operation of the dye application unit can be recorded or adjusted. The electrical signals of this switch are also routed via the flexible connection cable 10 into the housing and there to the affected devices.
  • the treatment device 1 still contains an emergency stop switch 14, with which, if necessary, the operation of the entire device can be shut down.
  • Areas of a patient can also be treated extra corporal bactericidal, so this device is especially for the treatment of the oral cavity of a patient, especially the gum, aligned.
  • This device is operated as follows:
  • a doctor or other treating person brings by means of
  • Dye application unit 4 first, the dye solution to the area to be treated, in particular a tooth or gum area. For this purpose, he grasps the dye application unit 4 on its handpiece 11 and guides the atraumatic cannula 13 as far as the area to be treated. By actuating the switch or button arranged on the handpiece 11, the dye discharge is triggered by the atraumatic cannula 13. With the free hand, the attending physician or another attending person can now grasp the handpiece 6 of the laser unit 3, having previously selected the desired laser power of 1.0 watt or 1.5 watt by the pushbutton switch 8 or 9. The handpiece 6 guides the attending physician so that the treatment tip 7 of the light guide points to the area to be treated, which has already been supplied with the dye solution. Now the practitioner can operate on the handpiece 6 the corresponding switch or button and start the laser treatment for bactericidal effect.

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Abstract

Vorgeschlagen wird ein System, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur antibakteriellen Behandlung eines Patienten, mit einer Kombination aus Licht und Farbstoff, dadurch gekennzeichnet, dass das Intensitätsmaximum des Lichts bei einer Wellenlänge ungleich der Wellenlänge eines Absorptionsmaximums des Farbstoffs liegt. Mit einer solchen Vorrichtung können besonders gute bakterizide und/oder fungizide Ergebnisse erreicht werden.

Description

Beschreibung
System, Vorrichtung und Verfahren zur antibakteriellen und fungiziden Behandlung eines menschlichen oder tierischen Körpers Technisches Gebiet
[0001] Die Erfindung betrifft ein System zur antibakteriellen Behandlung eines menschlichen oder tierischen Körpers, insbesondere zur Behandlung im Mundraum und/oder von Wunden, beinhaltend: [0002] einen Farbstoff, insbesondere einen Farbstoff mit Phenothiazin- Gerüst, wobei der
Farbstoff ein zumindest lokales Absorptionsmaximum bei einer ersten Wellenlänge aufweist und der Farbstoff zumindest beim Aufbringen in einer Farbstofflösung vorliegt, und [0003] eine Lichteinheit, zur Erzeugung und, insbesondere gerichteten, Abgabe von Licht auf zu behandelnde Bereiche. [0004] Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 6 und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 12 beziehungsweise 13.
Stand der Technik
[0005] Es ist im Bereich der Medizin bereits seit langem bekannt, Methylenblau als
Farbstoff zum Einfärben von biologischem Gewebe zu verwenden. Jedenfalls in verdünnten Konzentrationen ist dieser Farbstoff im Wesentlichen nicht toxisch, so dass er weitgehend gefahrlos verwendet werden kann. Daneben werden zahlreiche weitere Farbstoffe wie beispielsweise Toluidinblau-0 verwendet.
[0006] In jüngerer Vergangenheit wurden Verfahren beschrieben, bei denen ein durch
Verwendung von auf Absorptionsmaxima des verwendeten Farbstoffs abgestimmtem Laserlicht in Verbindung mit einem solchen Farbstoff bakterizid wirkendes System verwendet wird. Solche Verfahren sind unter dem Namen Photodynamische Therapie (PDT) bekannt. Als mögliche verwendbare Farbstoffe wurden hierbei beispielsweise Methylenblau und Toluidinblau vorgeschlagen. Ein Beispiel eines solchen Systems bzw. einer Anordnung ist in der DE 10349710 A -. beschrieben. Diese Anordnung soll insbesondere für die keimreduzierende Behandlung eines Patienten im Mundraum, insbesondere im Bereich des Zahnfleisches, eingesetzt werden. Dort ist beschrieben, dass als Laser vorzugsweise ein Halbleiter-Diodenlaser verwendet wird und als Farbstoff Methylenblau. Der Laser ist nach dieser Druckschrift in seiner emittierten Wellenlänge auf eines der Absorptionsmaxima des Farbstoffes Methylenblau abgestimmt und emittiert entsprechend bei einer Wellenlänge von 660 Nanometer. Die dort beschriebene Nennleistung des Lasers beträgt 100 Milliwatt. Die Methylenblau als Farbstoff enthaltende Lösung enthält den Farbstoff in einer Konzentration von etwa 0,01
Gew.-%. [0007] Auch wenn das in dieser Druckschrift beschriebene Verfahren bzw. die dort offenbarte Apparatur grundsätzlich bei der Keimreduzierung bzw. -bekämpfung gute Dienste leistet, so kann dennoch die Effizienz dieser Vorrichtung weiter verbessert werden. Insbesondere liegt der Mangel dieses Verfahrens in der nur sehr geringen Eindringtiefe des Lichtes, auf Grund der starken Absorption des Farbstoffes. Nur eine sehr geringe Konzentration des Farbstoffes ermöglicht überhaupt eine nicht rein oberflächliche Wirkung.
[0008] Des Weiteren wurde ein solches System unter Variation einzelner Parameter ausgiebig von
CHAN + LAI, You + Chen-Hsiung. Bactericidal effects of different laser wavelength on periodontopathic germs in phtodynamic therapy. Med. Sei, 2003 Nr. 18, S. 51-55. veröffentlicht.
[0009] Bei dieser Studie wurde die bakterizide Wirkung von Methylenblau in einer
Konzentration von 0,01 Gew.-% in Kombination mit Laserlicht der drei verschiedenen Wellenlängen 632,8nm, 665nm und 830nm untersucht. Dabei gelangten die Forscher zu der Erkenntnis, dass bei der Wahl von 830nm eine nur sehr geringe bakterizide Wirkung auftritt.
[0010] Ihnen gelang es insbesondere weder eine deutliche Verbesserung der PDT anzugeben, noch aufzuzeigen, in welcher Richtung eine solche zu suchen sei. Deutlich macht der Artikel aber, dass die Wahl einer vergleichsweise großen Wellenlänge keinen Erfolg verspricht.
Darstellung der Erfindung
[0011] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, die Bakterizide Wirkung des PDT Verfahrens zu verbessern.
[0012] Gelöst wird diese Aufgabe überraschend durch ein System Gemäß Ansprach 1 und/ oder 2, eine Vorrichtung gemäß Anspruch 6 beziehungsweise ein Verfahren nach Anspruch 12 und/oder 13. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Unteransprüchen 3 bis 5 und 7 bis 11 angegeben.
[0013] Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung liegt in der besonderen Wahl der Wellenlange in Bezug auf den gewählten Farbstoff Vorbekannt ist die Wahl der Wellenlange des Lichts im Bereich eines/des Absorptionsmaximums des Farbstoffs. So liegt das Absorptionsmaximum von Methylenblau in 96% Ethanol wassriger Losung bei 655nm. Die in der DE 103 49 710 Al beschriebene Wellenlange betragt 660nm, die in der Untersuchung von You Chan und Chern-Hsmng Lai als Erfolg versprechend herausgestellten Wellenlangen betragen 632, 8nm und 665nm. Diese Wellelangen liegen dicht beim Absorptionsmaximum des verwendeten Farbstoffs.
[0014] Der Erfinder hat zunächst das Absorptionsverhalten der Farbstoffe analysiert (vgl. Fig. 1 und Erläuterung dazu weiter unten). Auf Grund dieser Kenntnis gelang es, die Wirkung des Verfahrens zu verstehen und die gestellte Aufgabe zu lösen
[0015] Bei den vorbekannten Verfahren ist die Absorption des eingestrahlten Lichts, trotz der mit 0,001 bis 0,01 Gew -% vergleichsweise niedrig gewählten Konzentration, in den obersten Schichten der Farbstofflösung sehr groß. Schon nach sehr kurzer Strecke ist die gesamte Lichtleistung absorbiert. Somit kann nur ein geringer Teil des eingebrachten Farbstoffs mit dem Licht Wechsel wirken. Der weitaus größte Teil des Farbstoffs entfaltet meist allein die Wirkung, die der Farbstoff auch ohne Lichteinstrahlung aufweist. Dabei ist die bakterizide Wirkung des Farbstoffes ist auf Grund der geringen Konzentration vernachlassigbar
[0016] Durch die Wahl von höheren Farbstoffkonzentrationen und Licht neben oder am
Rande des Absorptionspeaks ist es möglich, die Tiefenwirkung zu erhöhen und gezielt zu steuern und zusätzlich die bakterizide Wirkung des Farbstoffes zu nutzen Durch die Wahl einer Wellenlange außerhalb oder am Rande des Absorptionspeaks des verwendeten Farbstoffs, wird bei geeigneten Farbstoff Konzentrationen auch in tieferen Schichten ausreichend Energie aufgenommen, um aktivierten Sauerstoff, beispielsweise Singulett-Sauerstoff, in einer klinisch wirksamen Menge für eine erhöhte bakterizide Wirkung zu erhalten. Dieser Effekt kann durch die Wahl höherer Lichtmtensitat weiter gesteigert werden.
[0017] Dadurch ist es möglich, deutlich mehr Farbstoff in Wechselwirkung mit dem Licht zu bringen und so die bakterizide Wirkung deutlich zu steigern.
[0018] Das eine solche Veränderung des PDT Verfahrens zur Lösung der Aufgabe führt ist insbesondere auch deswegen überraschend, weil im Allgemeinen die Wechselwirkung zwischen Molekülen und Licht, die hier für Sauerstoffaktivierung zur Abtötung der Bakterien erforderlich ist, drastisch abnimmt, wenn die Wellenlange aus dem Absorptionsmaximum herausgenommen wird
[0019] Gemäß Anspruch 1 ist ein System aus Farbstoff und Lichteinheit zu wählen, wobei der Farbstoff ein zumindest lokales Absorptionsmaximum bei einer ersten Wellenlange aufweist und der Farbstoff zumindest beim Aufbringen in einer Farbstofflosung vorliegt, und das Intensitatsmaximum des von der Lichteinheit abgegebenen Lichts eine Wellenlange aufweist, die um mindestens lOOnm von der ersten Wellenlange abweicht, insbesondere um mindestens lOOnm großer ist als die erste Wellenlange, und dass die Farbstofflosung eine Konzentration des Farbstoffes von großer als oder gleich 0,1 Gew -% aufweist Durch die Wahl eines Wellenlangenabstandes von mindestens lOOnm von der Resonanzwellenlange des Farbstoffs, bei der die maximale Absorption auftritt, ist gewährleistet, dass eine ausreichende Tiefenwirkung erzielt werden kann Die Farbstoffkonzentration von mehr als 0,1 Gew -% sorgt hingegen für eine ausreichende Energieaufnahme zur Aktivierung des Sauerstoffs auch bei Einstrahlung von Licht außerhalb des Absorptionsmaximums Die Lichtleistung kann der Fachmann unter Kenntnis der aufgetragenen Farbstoffmenge und der Absorptionskurven einfach bestimmen
[0020] Durch die durch dieses Verfahren ermöglichte höhere Farbstoffkonzentration der
Losung kann ein sonst meist zur Erreichung der notwendigen niedrigen Konzentration notiges Spulen der mit Farbstofflosung versehenen Behandlungsstelle vor dem Applizieren des Lichts entfallen Dadurch entfallt ein Arbeitsschritt und es kann eine definierte, reproduzierbare Farbstoffverteilung erreicht werden
[0021] Die Wahl einer Lichtquelle mit Intensitatsmaximum bei einer größeren Wellenlange als das Absorptionsmaximum hat gegenüber der Wahl einer Lichtquelle mit kleinerer Wellenlange als das Absorptionsmaximum den Vorteil, dass größere Wellenlangen für den menschlichen und tierischen Korper unschädlicher sind, meist preiswerter erzeugt werden können und geringer thermische Effekte bewirken
[0022] Als Lichtquelle kommen zahlreiche Quellen in Frage Das gewünschte Ergebnis kann auch mit einer breitbandigen Quelle erzielt werden Dabei ist die Energieeffizienz jedoch sehr schlecht, da nur bestimmte Teile des Spektrums, zu der hier angegebenen (Tiefen-) Wirkung beitragen Verwendet man beispielsweise Licht, dass auch Energie im Absorptionsmaximum des verwendeten Farbstoffs aufweist, ist von einer Kombination des Vorbekannten und dem erfmdungsgemaßen Vorgehen zu sprechen Die Intensität, die im Absorptionsmaximum abgegeben wird, weist (insbesondere bei den hier gewählten höheren Konzentrationen) fast ausschließlich oberflächliche Wirkung auf Die Intensität die außerhalb des Absorptionspeaks hegt, kann tiefer eindringen und erfindungsgemäß wirken. Intensität fern ab jedem Absorptionsmaximum wird keine erfindungsgemäße Wirkung entfalten, sondern lediglich über eine Erwärmung zur bakteriziden Wirkung beitragen.
[0023] Aus dem Gesagten ergibt sich, dass die durch eine breitbandige Quelle emittierte
Strahlung ohne Wirkungseinbußen gefiltert werden kann. Dies verhindert auch eine zu starke Ausleuchtung des zu behandelnden Gebiets. Daraus lässt sich aber auch entnehmen, dass die Wahl einer Lichtquelle mit geringer Bandbreite oder monochromatischen Lichts besonders vorteilhaft ist (Anspruch 4). Zu nennen sind hier beispielsweise Leuchtdioden oder Laser.
[0024] Als Licht ist hier nicht allein Licht im durch den Menschen sichtbaren Bereich zu verstehen. Vielmehr ist je nach verwendetem Farbstoff auch Licht im infraroten oder ultravioletten Bereich erfindungsgemäß als Licht einsetzbar.
[0025] Gemäß Anspruch 2 kann alternativ Licht gewählt werden, das sein
Intensitätsmaximum bei einer Wellenlänge aufweist, bei der die Absorption des Farbstoffs gegenüber dem Absorptionsmaximum um mindestens 29%, insbesondere mehr als 50%, reduziert ist.
[0026] Durch eine solche Wahl des Lichts, bei der das Intensitätsmaximum außerhalb des Wellenlängenbereichs liegt, bei der die Absorption mehr als
des maximalen Absorptionswertes abgefallen ist, kann auch bei sehr breiten Absorptionspeaks eine ausreichende Transmission (durch die obersten Farbstoffbereiche) beziehungsweise bei besonders schmalbandigen Absorbern eine ausreichende Wechselwirkung zwischen Licht und Farbstoff gewährleistet werden. Je nach gewünschter Tiefenwirkung beziehungsweise Farbstoffschichtdicke kann auch die Wahl von Licht außerhalb des FWHM (füll width at half maximum), also außerhalb des Wellenlängenbereichs, bei dem die Absorption 50% oder mehr des maximalen Absorptionswertes beträgt, besonders vorteilhaft sein.
[0027] Auf Grund der Lage des Absorptionsmaximums, der Form des Absorptionspeaks und der Verträglichkeit, bei gleichzeitiger bakterizider Wirkung bei den erfindungsgemäß verwendeten Konzentrationen ist der Einsatz von Methylenblau gemäß Anspruch 3 besonders vorteilhaft.
[0028] Insbesondere bei der Wahl von Methylenblau als Farbstoff ist der Einsatz von Licht gemäß Anspruch 5 im Bereich zwischen 790nm und 830nm, vorzugsweise zwischen 800nm und 820nm, insbesondere mit 810nm besonders vorteilhaft, da hier die Absorptions- und Transmissionsverhältnisse eine Behandlung mit optimaler Tiefenwirkung zulassen. Hier ist es möglich eine optimale Energie Verteilung in üblichen Dicken von mit Farbstoff durchsetzten Gewebeschichten sowie eine optimale Nutzung der eingestrahlten Energie zu erreichen. Dies wird bei der Behandlung im Mundraum insbesondere bei der Wahl einer Farbstoffkonzentration von 1,0 Gew.-% erreicht.
[0029] Gemäß Anspruch 6 wird die Aufgabe auch durch eine Vorrichtung mit Lichteinheit, insbesondere Lasereinheit, und Farbstoffapplikationseinheit gelöst, wobei die Lichteinheit eine Lichtquelle mit einer emittierten Lichtwellenlänge im Bereich von 790nm bis 830nm, vorzugsweise von 800nm bis 820nm, insbesondere von 810nm, enthält und wobei die Farbstoffapplikationseinheit mit Farbstoff, vorzugsweise einem Farbstoff mit Phenothiazin-Gerüst, insbesondere Methylenblau, als zu applizierendem Farbstoff bestückt ist.
[0030] Eine solche Vorrichtung ist eine Umsetzung eines Systems nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche und besonders gut geeignet, die Erfindung in der Praxis anzuwenden.
[0031] Die Lichteinheit kann beispielsweise einen Laser z.B. und insbesondere einen
Halbleiter-Diodenlaser enthalten. Es kann jedoch auch jede andere Art von Lichtquelle gewählt werden, die die anspruchsgemäßen Kriterien hinsichtlich seiner Wellenlänge und ggf. Leistung erfüllt. Mit Vorteil kann die Lichtleistung unterschiedlich gewählt werden, z.B. beginnend mit einer Leistung von 0,1 Watt, einer Zwischenstufe von 1,0 Watt und einer maximalen Leistung von 2,5 oder sogar 10 Watt.
[0032] In der Praxis ist dabei eine Lichtleistung, insbesondere Laserleistung, gemäß Anspruch 7 zwischen 0,1W und 10W besonders vorteilhaft.
[0033] Hinzu kommt bei der vorteilhaften Ausgestaltung einer Wahl von in wässriger Lösung befindlichem Methylenblau in der in Anspruch 8 angegebenen Konzentrationsspanne eine dem Farbstoff selbst eigene bakterizide Wirkung, die - wie Untersuchungen des Erfinders zeigen - in dieser Konzentration bereits ohne weitere optische Anregung mittels Lasers erkennbar ist.
[0034] In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Farbstoffapplikationseinheit wie in Anspruch 9 angegeben gebildet. Demgemäß kann sie einen Vorratsbehälter, insbesondere eine Vorratsampulle, enthalten und zusätzliche eine mit Druck, insbesondere hydraulisch oder pneumatisch, betriebene Austrageinheit zum Ausbringen des Farbstoffes aus dem Vorratsbehälter auf den zu behandelnden Bereich. Hier ist insbesondere als Vorratsbehälter eine Vorratsampulle zu bevorzugen, wie sie handelsüblich und austauschbar erhältlich ist. Alternativ kann die Vorrichtung auch eine geräteeigene Ampulle enthalten, die bei Bedarf nachgefüllt und in die Vorrichtung wieder eingesetzt wird.
[0035] Besonders vorteilhaft ist es gemäß Ansprach 10, insbesondere bei der Anwendung im Mundraum, eine atraumatische Kanüle zum Aufbringen des Farbstoffs zu verwenden.
[0036] Da mit diesem Teil der Vorrichtung die zu behandelnden Bereiche des Patienten durchaus berührt werden können, ist für eine schmerzfreie bzw. schmerzarme Behandlung eine atraumatische Kanüle von besonderem Vorteil.
[0037] In der Praxis ist es des Weiteren zu bevorzugen entweder einen Lichtwellenleiter mit einem Kerndurchmesser lOOμm, ggf. 500μm bis lOOOμm zum Arbeiten in engen Räumen und Spalten einzusetzen oder gemäß Anspruch 11 eine von einem Lichtwellenleiter versorgte kollimierte Optik zum Bestrahlen größerer Flächen einzusetzen. Eine solche weist bevorzugt eine Spot Fläche von zwischen 0,05cm2 und 4cm2, ggf. sogar mehr, bei besonders großer Lichtleistung auch 5 cm2 und mehr, auf.
[0038] Mit einem solchen Lichtwellenleiter kann das Licht sehr dosiert, gezielt und genau dem zu behandelnden Bereich zugeführt werden, und es wird eine unnötige Belastung anderer als der zu behandelnden Bereiche mit dem Licht vermieden. Darüber hinaus ist ein solcher Lichtleiter für den behandelnden Arzt oder eine andere behandelnde Person ein einfach zu handhabendes Vehikel.
[0039] Die gesamte Vorrichtung ist mit Vorteil in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht. Dieses kann insbesondere tragbar sein, um die gesamte Vorrichtung einfach von einem Behandlungsort zu einem anderen verbringen zu können.
[0040] Schließlich weisen die Farbstoffapplikationseinheit und die Lasereinheit mit Vorteil jeweils ein Handstück auf, an dem eine behandelnde Person diese ergreifen und mit den Einheiten zielgerecht hantieren kann.
[0041] Gemäß Anspruch 12 wird die Aufgabe auch durch ein Verfahren gelöst, bei dem eine Farbstofflösung aufgetragen und mit Licht bestrahlt wird, wobei der Farbstoff in der Farbstofflösung ein zumindest lokales Absorptionsmaximum bei einer ersten Wellenlänge aufweist, wobei das Intensitätsmaximum des Lichts eine Wellenlängen aufweist, die um mindestens lOOnm von der ersten Wellenlänge abweicht, insbesondere um mindestens lOOnm größer ist als die erste Wellenlänge, und dass die Farbstofflösung eine Konzentration des Farbstoffes größer als oder gleich 0,1 Gew.-% aufweist.
[0042] Gemäß Anspruch 13 kann alternativ Licht gewählt werden, das sein Intensitätsmaximum bei einer Wellenlänge aufweist, bei der die Absorption des Farbstoffs gegenüber dem Absorptionsmaximum um mindestens 29%, insbesondere mehr als 50%, reduziert ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0043] Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Figuren. Es zeigen:
[0044] Fig 1 Absorptionsuntersuchungen an Methylenblaulösungen [0045] Fig. 2 ein schematischer Ansicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Ausführungsbeispiel.
Weg(e) zur Ausführung der Erfindung
[0046] Die gezeigten Figuren sind rein schematisch und insbesondere nicht maßstabsgerecht. Sie dient lediglich der Veranschaulichung und Erläuterung und ist nicht als alleinige Konstruktionszeichnung für eine erfindungsgemäße Vorrichtung zu verstehen.
[0047] Fig. 1 zeigt Absorptionsuntersuchungen unterschiedlich konzentrierter Methylenblaulösungen. Anhand dieser lässt sich unter Kenntnis des Absorptionsmaximums von Methlyenblau die Wirkung der Erfindung verstehen. Wählt man Licht im Bereich dieses Maximums ist der Transmissionskoeffizient sehr gering. Dadurch ist auch die Eindringtiefe des Lichtes sehr beschränkt, wodurch eine die bakterizide Wirkung steigernde Wechselwirkung zwischen Licht und Farbstoff nur im Bereich der Oberfläche möglich ist.
[0048] In Fig. 2 ist eine Behandlungsvorrichtung allgemein mit 1 bezeichnet Diese weist ein Gehäuse 2 auf, in bzw. an dem gemeinsam eine Lasereinheit 3 und eine Farbstoffapplikationseinheit 4 angeordnet sind. Das Gehäuse ist über eine hier nicht gezeigte Energieversorgung an eine reguläre elektrische Spannungsversorgung anschließbar, und enthalt in seinem Inneren Einrichtungen zum Verteilen der elektrischen Energie auf die einzelnen Komponenten. Außerdem ist im Gehäuse 2 die Halbleiter-Laserdiode mit Ansteuerung und Kühlung untergebracht.
[0049] Die beiden wesentlichen Komponenten, die Lasereinheit 3 und die
Farbstoffapplikationseinheit 4 werden nun näher beschrieben. Diese Halbleiter- Laserdiode ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Laserlicht mit einer Wellenlänge von 810 Nanometer emittierende Diode. Zunächst ist zu erkennen, dass die Handstückbasis 3 über einen flexiblen Lichtleiter mit der Halbleiter- Laserdiode im Gehäuse 2 verbunden. Alternativ kann die Diode auch im Handstück 6 untergebracht und zur Versorgung elektrisch mit dem Gehäuse verbunden sein. Das Licht der Halbleiter-Laserdiode wird im Inneren des Handstückes 5 in einen weiteren Lichtleiter eingekoppelt, dessen eines Ende in Form einer Behandlungsspitze 7 aus dem Handstück 6 herausragt und über den das Laserlicht gezielt auf den zu behandelnden Bereich gelenkt werden kann. Dieser Lichtleiter ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Lichtfaser, die in dem Gerät auswechselbar angeordnet ist. Als mögliche Lichtfasern werden hier Fasern mit Durchmessern von 100 Mikrometern bis 1000 Mikrometern eingesetzt, vorzugsweise Fasern von 200 Mikrometer bis 600 Mikrometer. Alternativ können kollimierte Optiken mit Bestrahlungsflächen von 0,05cm2 bis 5cm2 in unterschiedlichen Geometrien auf das Handstück aufgesetzt werden.
[0050] An dem Handstück 6 ist ein hier nicht näher dargestellter Schalter angeordnet zum Ein- bzw. Ausschalten des Lasers während der Behandlung. Als eine andere Möglichkeit zum Ein- bzw. Ausschalten des Lasers kann ein mit dem Gehäuse verbundener Fußschalter zur Anwendung kommen. An dem Gehäuse sind weiterhin zwei Tastschalter 8 und 9 angeordnet, mit denen die Laserleistung vorgewählt werden kann, hier zu 1,0 Watt oder 1,5 Watt.
[0051] Die Farbstoff applikationseinheit 4 enthält ebenfalls ein flexibles Verbindungskabel 10, über welches ein Handstück 11 mit dem Gehäuse 2 verbunden ist. In dem Handstück 6 ist eine Farbstoff ampulle 12 angeordnet, die Methylenblau in einer Konzentration von 0,1 - 1,0 Gew.-% gelöst in Wasser enthält. An einem Behandlungsende mündet das Handstück 11 in einer atraumatischen Kanüle 13, mittels derer die Methylenblau enthaltende Farbstofflösung auf den zu behandelnden Bereich des Patienten appliziert werden kann.
[0052] Weiterer, hier nicht dargestellter, weil im Gehäuse befindlicher Teil der
Farbstoffapplikationseinheit 4 ist ein Pumpensystem, welches einen durch das flexible Verbindungskabel 10 in die Farbstoff ampulle 12 aufzubringenden luft- oder hydraulischen Druck erzeugen kann. Auf einem Handstück 11 schließlich ist ein hier nicht näher dargestellter Schalter oder Taster angeordnet, über den der Betrieb der Farbstoffapplikationseinheit aufgenommen bzw. eingestellt werden kann. Die elektrischen Signale dieses Schalters werden ebenfalls über das flexible Verbindungskabel 10 in das Gehäuse und dort an die betroffenen Einrichtungen geführt.
[0053] Schließlich enthält die Behandlungsvorrichtung 1 noch einen Not-Aus-Schalter 14, mit dem im Bedarfsfall der Betrieb der gesamten Vorrichtung stillgelegt werden kann.
[0054] Auch wenn mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung grundsätzlich sämtliche
Bereiche eines Patienten, aber auch extra korporal bakterizid behandelt werden kann, so ist diese Vorrichtung insbesondere für die Behandlung des Mundraumes eines Patienten, insbesondere des Zahnfleisches, ausgerichtet.
[0055] Betrieben wird dieses Gerät wie folgt:
[0056] Ein Arzt oder eine andere behandelnde Person bringt mittels der
Farbstoffapplikationseinheit 4 zunächst die Farbstofflösung auf den zu behandelnden Bereich, insbesondere einen Zahn- bzw. Zahnfleischbereich auf. Hierzu ergreift er die Farbstoffapplikationseinheit 4 an ihrem Handstück 11 und führt die atraumatische Kanüle 13 bis zu dem zu behandelnden Bereich. Durch Betätigen des an dem Handstück 11 angeordneten Schalters bzw. Tasters wird der Farbstoffaustrag durch die atraumatische Kanüle 13 ausgelöst. Mit der freien Hand kann der behandelnde Arzt oder eine andere behandelnde Person nun das Handstück 6 der Lasereinheit 3 ergreifen, wobei er zuvor durch den Tastschalter 8 bzw. 9 die gewünschte Laserleistung von 1,0 Watt bzw. 1,5 Watt gewählt hat. Das Handstück 6 führt der behandelnde Arzt so, dass die Behandlungsspitze 7 des Lichtleiters auf den zu behandelnden, bereits mit der Farbstofflösung versorgten Bereich zeigt. Nun kann der Behandler an dem Handstück 6 den entsprechenden Schalter bzw. Taster bedienen und die Laserbehandlung zur bakteriziden Wirkung beginnen.
[0057] Bei dieser Behandlung hat es sich als sinnvoll herausgestellt, nach Abschluss der Laserbehandlung den noch im Bereich der zu behandelnden Bereiche befindlichen Farbstoff bzw. die Farbstofflösung nicht etwa auszuspülen, sondern diese dort zu belassen, um über einen Zeitraum bis zu einem natürlichen Austrag des Farbstoffes eine weitere bakterizide Wirkung zu erzielen.
[0058]
[0059] Bezugszeichenliste
[0060] 1 Behandlungsvorrichtung
[0061] 2 Gehäuse
[0062] 3 Lasereinheit
[0063] 4 Farbstoffapplikationseinheit
[0064] 5 flexibler Lichtleiter
[0065] 6 Handstück
[0066] 7 Behandlungsspitze
[0067] 8 Tastschalter [0068] 9 Tastschalter
[0069] 10 Verbindungskabel
[0070] 11 Handstück
[0071] 12 Farbstoff ampulle
[0072] 13 atraumatische Kanüle
[0073] 14 Not-Aus-Schalter

Claims

Ansprüche
[0001] System zur antibakteriellen Behandlung eines menschlichen oder tierischen
Körpers, insbesondere zur Behandlung im Mundraum und/oder von Wunden, beinhaltend: einen Farbstoff, insbesondere einen Farbstoff mit Phenothiazin- Gerüst, wobei der Farbstoff ein zumindest lokales Absorptionsmaximum bei einer ersten
Wellenlänge aufweist und der Farbstoff zumindest beim Aufbringen in einer
Farbstofflösung vorliegt, und eine Lichteinheit (3), zur Erzeugung und, insbesondere gerichteten, Abgabe von
Licht auf zu behandelnde Bereiche, dadurch gekennzeichnet, dass das Intensitätsmaximum des von der Lichteinheit
(3) abgegebenen Lichts eine Wellenlänge aufweist, die um mindestens lOOnm von der ersten Wellenlänge abweicht, insbesondere um mindestens lOOnm größer ist als die erste Wellenlänge, und dass die Farbstofflösung eine
Konzentration des Farbstoffes von größer als oder gleich 0,1 Gew.-%, insbesondere von 1,0 Gew.-%, aufweist.
[0002] System zur antibakteriellen Behandlung eines menschlichen oder tierischen
Körpers, insbesondere zur Behandlung im Mundraum und/oder von Wunden, beinhaltend: einen Farbstoff, insbesondere einen Farbstoff mit Phenothiazin- Gerüst, wobei der Farbstoff ein zumindest lokales Absorptionsmaximum bei einer ersten
Wellenlänge aufweist und der Farbstoff zumindest beim Aufbringen in einer
Farbstofflösung vorliegt, und eine Lichteinheit (3), zur Erzeugung und Abgabe von Licht, insbesondere der gerichteten Abgabe auf zu behandelnde Bereiche, dadurch gekennzeichnet, dass das Intensitätsmaximum des von der Lichteinheit
(3) abgegebenen Lichts eine, insbesondere gegenüber der ersten Wellenlänge größere, Wellenlängen aufweist, bei der die Absorption des Farbstoffs gegenüber dem Absorptionsmaximum um mindestens 29%, insbesondere mehr als 50%, reduziert ist, und dass die Farbstofflösung eine Konzentration des Farbstoffes von größer als oder gleich 0,1 Gew.-%, insbesondere von 1,0 Gew.-%, aufweist.
[0003] System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Farbstoff
Methylenblau ist
[0004] System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichteinheit zur Erzeugung des Lichts eine monochromatisch Lichtquelle beinhaltet.
[0005] System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichteinheit eine
Lichtquelle zur Erzeugung von licht mit einer Wellenlänge zwischen 790nm und 830nm, vorzugsweise zwischen 800nm und 820nm, insbesondere von 810nm aufweist.
[0006] Vorrichtung zur antibakteriellen Behandlung eines Patienten, insbesondere im
Mundraum, beinhaltend: eine Lichteinheit (3), insbesondere eine Lasereinheit, zur Erzeugung und gerichteten Atpfoe von Laserlicht auf zu behandelnde Bereiche und eine Farbstoffapplikationseinheit (4) zur Applikation von insbesondere gelöstem Farbstoff auf zu behandelnde Bereiche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichteinheit (3) eine Lichtquelle, insbesondere einen Laser, beinhaltet, die/der Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 790nm bis 830nm, vorzugsweise von 800nm bis 820nm, insbesondere von 810nm, emittiert, und dass die Farbstoffapplikationseinheit (4) mit Farbstoff, vorzugsweise mit Farbstoff mit Phenothiazin- Gerüst, insbesondere mit Methylenblau, insbesondere in Wasser mit einer Konzentration von oder mehr als 0,1 Gew.-% gelöst, als zu applizierendem Farbstoff bestückt ist.
[0007] Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichteinheit einen Laser mit eine Laserleistung von 0,1W bis 10W beinhaltet.
[0008] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, das der Farbstoff derart in der Farbstoffapplikationseinheit (4) enthalten ist, dass er aus dieser in einer Konzentration von zwischen 0,75 Gew.-% und 1,25 Gew.-%, insbesondere von 1,0 Gew.-% in wässriger Lösung abgegeben wird.
[0009] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbstoffapplikationseinheit (4) einen Vorratsbehälter (12), insbesondere eine Vorratsampulle, mit dem gegebenenfalls gelösten Farbstoff enthält sowie eine mit Druck, insbesondere hydraulisch oder pneumatisch, betriebene Austrageinheit zum Ausbringen des Farbstoffes aus dem Vorratsbehälter auf den zu behandelnden Bereich.
[0010] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbstoffapplikationseinheit (4) an einem Austragende eine atraumatische Kanüle (13) enthält.
[0011] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichteinheit (3) eine, vorzugsweise kollimierte, Optik (7) insbesondere mit Bestrahungsflächen 0,05cm2 bis 5cm2 oder einen Lichtwellenleiter mit einem Durchmesser von lOOμm bis lOOOμm zur Leitung des Lichtes in den zu behandelnden Bereich aufweist.
[0012] Verfahren zur antibakteriellen Behandlung eines menschlichen oder tierischen
Körpers, insbesondere zur Behandlung im Mundraum oder von Wunden, bei dem eine Farbstofflösung, insbesondere eine Farbstofflösung aus Farbstoff mit Phenothiazin-Gerüst, aufgetragen und mit Licht bestrahlt wird, wobei der Farbstoff in der Farbstofflösung ein zumindest lokales Absorptionsmaximum bei einer ersten Wellenlänge aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Intensitätsmaximum des Lichts eine Wellenlängen aufweist, die um mindestens lOOnm von der ersten Wellenlänge abweicht, insbesondere um mindestens lOOnm größer ist als die erste Wellenlänge, und dass die Farbstofflösung eine Konzentration des Farbstoffes von größer oder gleich als 0,1 Gew.-%, insbesondere von 1,0 Gew.-%, aufweist.
[0013] Verfahren zur antibakteriellen Behandlung eines menschlichen oder tierischen
Körpers, insbesondere zur Behandlung im Mundraum oder von Wunden, bei dem eine Farbstofflösung, insbesondere eine Farbstofflösung aus Farbstoff mit Phenothiazin-Gerüst, aufgetragen und mit Licht bestrahlt wird, wobei der Farbstoff in der Farbstofflösung ein zumindest lokales Absorptionsmaximum bei einer ersten Wellenlänge aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Intensitätsmaximum des Lichts eine, insbesondere gegenüber der ersten Wellenlänge größere, Wellenlängen aufweist, bei der die Absorption des Farbstoffs gegenüber dem Absorptionsmaximum um mindestens 29%, insbesondere mehr als 50%, reduziert ist, und dass die Farbstofflösung eine Konzentration des Farbstoffes von größer als oder gleich 0,1 Gew.-%, insbesondere von 1,0 Gew.-%, aufweist.
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