NO179818B - Ultrasonisk badekar - Google Patents

Abstract

For å tilveiebringe ultrasonisk behandling av dyr, blir ultrasoniske belger i et frekvensområde mellom 15 kilohertz og 100 kilohertz tilfort vann (18) i et kar (16) med en effekt-tetthet mellom 0,1 og 5 watt pr. cm. Utstyret er i stand til å tilføre ultrasoniske balger med minst to effekt-tettheter i nærheten av delen av dyret der en av effekt-tetthetene er mer enn 15 watt pr. cmfor å sterilisere vannet (18) før pasienten kommer opp i karet (16) og det andre er mindre enn 15 watt pr cm.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et badekar, hvilket badekar omfatter ultrasoniske midler for hygiene- og terapi-formål, som for eksempel rengjøring, mikrobedrepende og soppdrepende aktivitet og fremming av epitel-leging.

I en klasse av ultrasonisk behandling blir ultralyd til-ført et arbeidsfluidum ved hjelp av en transduser. Den del av et dyrelegeme/menneskelegeme som skal behandles, blir neddykket i arbeidsfluidet og transduseren utsender vibrasjoner i det ultrasoniske området til legemet gjennom arbeidsfluidet.

Ved en tidligere kjent type av ultrasonisk behandling av mennesker i denne klassen blir ultralyd tilført pasientene i et effektområde fra null til fem watt pr. cm<2>. Den blir vanligvis benyttet ved stive ledd og muskelplager. Andre eksempler på behandling ved bruk av ultralyd er gitt i US patent nr. 4 501 151, nr. 3 499 436 og nr. 3 867 929, samt i BRD bruksmønster G8714883.8.

Den terapeutiske behandling som er beskrevet i teknikkens stand, har flere mangler som hovedsakelig skyldes at det ikke benyttes ultralyd ved riktige frekvenser og intensiteter. For eksempel: (1) visse frekvenser og intensiteter øker risikoen for overoppheting av pasientens underliggende vev; og (2) noen er ikke brukbare til hygieniske formål fordi den valgte frekvens er høyere enn ønskelig. Den tidligere kjente litteratur har dessuten ikke tatt i betraktning virusdrepende, bakteriedrepende eller soppdrepende aktivitet og er ikke blitt anvendt på en måte som besørger virusdrepende, bakteriedrepende eller sopp-drepende aktivitet på effektiv måte.

Det er kjent å rengjøre deler av kroppen med hjelp av ultrasoniske bølger som sendes gjennom et væskemedium. US patent nr. 2 970 073 beskriver for eksempel bruk av ultralyd i et område mellom 10 og 200 kilohertz i en oppløsning av vann, bakteriedrepende og desinfiserende middel for å rengjøre en kirurgs hender. Dette patentet anbefaler effekter under 5

watt pr cm<2> og frekvenser mellom 15 og 50 kilohertz.

En annen beskrivelse av et rengjøringsapparat som benytter ultralyd, er gitt i Europeisk patentsøknad, publikasjon nr. 0049759 som beskriver bruk av ultralyd og væske til å fjerne neglelakk. I noen utførelsesformer er frekvensene i megahertz-området og strekker seg fra omkring 1/4 megahertz til 3 megahertz, og er i andre over 80 kilohertz som beskrevet i US patent nr. 3 867 929.

Ultrasoniske rengjøringsanordninger av denne type har den ulempe at de bare er brukbare med tilsetninger slik som bakteriedrepende midler ifølge US patent nr. 2 970 073 og neglelakkfjerner i tilfellet med US patent nr. 3 316 922 eller Tysk Off. skrift nr. 3238476 eller Europeisk bruksmønster G8714883.8.

Behandling av skadet bløtt vev og ben er kjent fra Dyson m.fl., "Induction of Mast Cell Degranulation in Skil by Ultra-sound", IEEE Transaction on Ultrasonics. Ferroelectronics and Frequency Control, vol. UFFC 31, nr. 2, mars 1986, sidene 194-201. Denne informasjonen er imidlertid ikke blitt benyttet i et integrert system for bading og terapi.

Det er følgelig et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en ny anordning for behandling av dyr med ultrasoniske bølger, som gir hygieniske og terapeutiske fordeler uten å irritere eller skade dyrene.

Ifølge oppfinnelsen er det således tilveiebrakt et badekar som omfatter en beholderanordning innrettet for å inneholde et arbeidsfluidum som et menneske kan neddykkes i for bading med hjelp av ultrasoniske vibrasjoner; og en anordning for å innføre de ultrasoniske vibrasjonene i arbeidsfluidet. Badekaret kjennetegnes ved at innførings-anordningen er innrettet for å tilføre de ultrasoniske vibrasjonene i arbeidsfluidet med en frekvens i området 15-100 kHz og med en effekt-tetthet i området 0,1 til 5,0 watt/cm<2>, og ved at badekaret omfatter en anordning for å utgasse vann som skal tilføres til beholder-anordningen.

Fortrinnsvis kan beholder-anordningen omfatte et plastmateriale.

En avfølings-transduser kan med fordel være montert for å måle de ultrasoniske vibrasjonene, idet et elektrisk signal genereres i avhengighet av den effekt-tetthet som utsendes av innføringsanordningen for ultrasoniske vibrasjoner; og en tilbakekoplingskrets kan også være anordet for å bruke det elektriske signalet som et tilbakekoplingssignal.

Det vil videre være gunstig med en anordning for å måle arbeidsfluidets temperatur og en anordning for å indikere temperaturen.

Minst én sensor for måling av høyden av en væske, kan med fordel anordnes i badekaret.

Det kan være anordnet en åpning i karets vegg, hvor en stålplate tetter åpningen med en vanntett forsegling og er forbundet med innføringsanordningen for ultrasoniske bølger, idet de ultrasoniske bølgene sendes inn i arbeidsfluidet gjennom stålplaten.

Med fordel kan badekaret omfatte en anordning for periodisk pulsering av de ultrasoniske vibrasjonene.

Det er også mulig å innbefatte en anordning for å modulere de ultrasoniske vibrasjonene ved 120 Hz.

Badekaret kan omfatte en anordning for å modulere de ultrasoniske vibrasjonenes frekvens med en ytterligere sveipefrekvens over et frekvensbånd som er sentrert på den først-nevnte frekvensen.

Med fordel kan badekaret omfatte en anordning for å innføre ultrasoniske bølger gjennom arbeidsfluidet i beholder-anordningen i to valgte områder som skiller seg fra hverandre i det minste i to forskjellige, tilsvarende tidsperioder, hvor ett av de valgte områdene er i et effekt-tetthetsområde på mindre enn 15 watt/cm<2> og frekvensområde mellom 15 og 100 kHz, og det andre området er i et effekt-tetthetsområde som ligger over 15 watt/cm<2>, idet den andre tidsperioden er tilstrekkelig lang til å ødelegge mikrober.

Badekaret kan videre omfatte anordninger for å redusere den effekt som utsendes av innføringsanordningen for ultrasoniske bølger når effekt-tettheten som måles av avfølings-transduseren, overskrider en forutbestemt verdi.

Et annet gunstig tilleggstrekk ved badekaret ifølge oppfinnelsen, er en anordning for å avføle inntrengning av en gjenstand i arbeidsfluidet; og en anordning for å redusere den effekt som overføres av innføringsanordningen for ultrasoniske bølger, når inntrengning av en gjenstand i arbeidsfluidet avføles.

Fra den ovenstående beskrivelse vil man forstå at apparatet og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen har flere fordeler i forhold til teknikkens stand, slik som: (1) den har hygieniske, terapeutiske og mikrodrepende fordeler samtidig som den er uskadelig for dyr; (2) den gjør økonomisk bruk av vibrerende transdusere ved å benytte dempningsvann som arbeidsfluidum; og (3) den tilveiebringer både rengjøring og sårlegning samtidig som den besørger virusdrepende, bakteriedrepende og soppdrepende aktivitet på en måte som gjør den egnet for behandling av visse spesielt alvorlig skader, slik som alvorlige brannsår.

De ovennevnte og andre trekk ved oppfinnelsen vil bedre kunne forstås på bakgrunn av den følgende detaljerte beskrivelse under henvisning til de vedføyde tegninger, hvor: Fig. 1 er et blokkskjerna over et ultrasonisk behandlings-system i samsvar med en utførelsesform av oppfinnelsen; Fig. 2 er et skjematisk diagram over et badesystem som er en utførelsesform av det ultrasoniske behandlings-system på figur 1; Fig. 3 er et forenklet skjema over et transduser-element som er posisjonert i forhold til en beholder for arbeidsfluidum i samsvar med oppfinnelsen; Fig. 4 er et kretsskjerna over en ultrasonisk generator som kan benyttes i utførelsesformen på figur 3; Fig. 5 er et blokkskjerna over en fremvisningsanordning for effekt-tetthet som utgjør en del av utførelsesformen på figur 1 og 2; Fig. 6 er et kretsskjerna over en utførelsesform av en tilbake-koblingskrets som er nyttig ved praktisering av oppfinnelsen; Fig. 7 er et riss i snitt gjennom en transdusergruppe som

utgjør en del av figur 1 og 2;

Fig. 8 er et oppriss av en indre del av transduseren på figur 6;

Fig. 9 er et sideriss i delvis snitt og med deler fjernet,

av transduserelementet på figur 6; og

Fig. 10 er et blokkskjerna over et styresystem som kan være en del av badesystemet på figur 2.

På figur 1 er det vist et blokkskjerna over et ultrasonisk lydsystem 10 med et styre- og genererings-system 12 for ultralyd og et tilførselssystem 14 for ultralyd som er sammenkoblet for å levere ultralyd for hygieniske, terapeutiske og mikrobedrepende formål. Styre- og genererings-systemet 12 for ultralyd er forbundet med og overfører signaler til tilførselssystemet 14 for ultralyd, som kan være et badesystem for å tilveiebringe hygieniske og terapeutiske fordeler til en bader.

I noen utførelser leverer en transduser i tilførsels-systemet 14 et tilbakekoblingssignal til styre- og genereringssystemet 12 for ultralyd for overvåkningsformål. Det ultrasoniske lydsystemet 10 kan bidra til rengjøring, kan tilveiebringe epitel-legning for et dyr og spesielt for mennesker, og samtidig være aktivt bakteriedrepende, virusdrepende og soppdrepende.

Frekvensen på vibrasjonene blir opprettholdt i et område innenfor 15 til 100 kilohertz og STPT-effekttettheten er mindre enn 15 watt pr cm<2>, selv om rengjørings-effektiviteten begynner å falle når frekvensene overstiger 80 kilohertz og en viss detekterbar følelse blir oppnådd fra en STPT-ef fekttetthet over 5 watt pr. cm<2>. Den foretrukne frekvens er omkring 30 kilohertz og den foretrukne effekt-tetthet er 0,1 til 5,0 watt pr. cm<2>, selv om det kan foretas variasjoner i disse to parametere for å tilveiebringe den ønskede gunstige effekt samtidig som man unngår å skade baderen.

Energitetthet (energi pr. arealenhet) og intensitet (effekttetthet eller effekt pr. arealenhet) for ultralyden i denne beskrivelsen, er beskrevet uttrykt ved midlere rommessige og midlere tidsmessige verdier (spacial-average temporal-average, SATA), rommessig topp og tidsmessige midlere verdier (spacial-peak temporal-average, SPTA), rommessig midlere og tidsmessige topp-verdier (spacial-average temporal-peak, SATP) eller rommessig topp og tidsmessig topp-verdier (spacial-peak temporal-peak, SPTP). Disse uttrykkene har selvsagt kjente betydninger på området slik at toppverdier av energi eller intensitet er de maksimumsverdiene som opptrer i en periode og energi- og effekt-tettheter er beskrevet rommessig fordi de opptrer ved visse områder, eller tidsmessig for å indikere at de opptrer ved et visst tidspunkt. Likeledes kan de midlere verdier være enten middelverdiene ved et gitt sted i et gitt rom eller middelverdiene ved et visst tidspunkt. I en utførelsesform er effekt-intensiteten i et område fra 80 milliwatt til 16 milliwatt pr. cm<2> en kvart bølgelengde fra transduseren (SATA).

Frekvensen og intensiteten på ultralyden blir valgt for å unngå oppvarmingseffekter som kan skade vev. Ved valgte frekvenser under 100 kilohertz unngås varmeskader på vev. Kavitasjon er den effekt som forårsaker gunstige virkninger og kan forårsake skadelige virkninger. Kavitasjon blir holdt i lineært område, og ikke-lineær transient kavitasjon blir unngått på grunn av risikoen for skade under toppene til den transiente lyd med høy intensitet.

Fordi intensiteten (effekt pr. arealenhet) varierer både med tid og rom, er overføringen av ultralyden konstruert for å bevirke effektiv drift uten skade i alle de områder hvor baderen kan være. Lineær kavitasjon eller dannelse av mikrostrømmer med bobler bevirker rengjøringsoperasjonen og kan i visse tilfeller bidra til legning og til mikrodrepende effekter.

Variasjoner forårsaket av dempning når en enkelt lydkilde blir brukt, reduseres ved avgassing av arbeidsfluidet eller vannet for å fjerne de store boblene (større enn 50 mikrometer) som ellers har en tendens til å forårsake dempning av lyden når den overføres gjennom arbeidsfluidet. De mindre tomrom eller bobler mellom 20 og 40 mikrometer beveger seg frem og tilbake i en prosess som kalles mikrostrømming for å tilveiebringe en rengjøringsoperasjon og bidra til terapi ved hjelp av stimulerende aktivitet som synes å redusere mikrofagene ved såroverflater. Den laveste SPTP-verdi som opptrer ved baderen, må således være tilstrekkelig høy til å oppnå slik mikrostrømming og den høyeste intensitet (SPTP) må være under den som forårsaker transient kavitasjon eller ikke-lineær kavitasjon som skader en pasients celler.

For å sterilisere vannet før bading, blir ultralydens effekt-tetthet øket til et nivå som er tilstrekkelig til å ødelegge mikrober. Ultralyden blir tilført ved en frekvens som er valgt på grunn av sin effektivitet når det gjelder å ødelegge mikrobene med den laveste effekt som er konsistent med sterilisering og akseptable nivåer av lydstråling til luft. Denne effekt-tettheten SPTP er over 15 watt pr. cm<2> og ved en frekvens over 15 kilohertz, men kan velges etter forholdene. Tilsetninger slik som rengjøringsmidler eller antiseptiske midler kan tilsettes. Denne fremgangsmåten kan også benyttes til å sterilisere ikke-levende gjenstander i væsken. Den høyeste intensitet blir oppnådd ved å bruke flere plater eller ved å pulsere de samme transdusere og platen for å unngå en reduksjon i effektivitet forårsaket av oppvarmingseffekter i transduseren ved høy effekt.

På figur 2 er det vist en skjematisk tegning av ultralydsystemet 10 som oppviser en utførelsesform av styre- og genererings-systemet 12 for ultralyd montert til en type til-førselssystem 14 for ultralyd. I denne utførelsesformen omfatter tilførselssystemet 14 et plastbadekar 16 som inneholder vann som arbeidsfluidum 18, og en vanntilførsel slik som den som er tilgjengelig fra kranen 26 i et veggpanel 49. I et utførelsessystem er et styresystem 15 forbundet med badesystemet for å redusere eller fjerne ultralydbølger med høy effekttetthet hvis en person kommer inn i vannmassen 18. Vannforsyningen 20 er anordnet for enhver nødvendig forberedende behandling og for hensiktsmessig overføring til badekaret 16.

Badekaret 16 må være tilstrekkelig sterkt til å inneholde vannmassen 18 og tilstrekkelig stort til at et menneske eller et annet dyr, slik som et kjæledyr, kan ha den nødvendige del av sitt legeme neddykket i vannmassen 18. I den foretrukne utførelsesformen er karet 18 et badekar, men det kan være et fotbad eller lignende.

For å levere avgasset vann omfatter fluidumforsyningen et vannrør 22 eller lignende for å motta vann. En avgassings-anordning 24 og en ventil slik som en kran 26 eller lignende anbrakt slik at vannet kan strømme gjennom vannrøret 22 fra en kilde, slik som en husholdningskilde gjennom avgassingsan-ordningen 24 og inn i badekaret 16 etter avgassing. Det finnes mange kommersielle avgassingsanordninger, omfattende de som arbeider med et vakuum som virker gjennom en sil eller en membran eller lignende, og ethvert slikt system er egnet.

Styre- og genereringssystemet 12 for ultralyd omfatter en ultralydgenerator 28 for generering av periodiske elektriske signaler og en transdusersammenstilling 30 for omforming av de elektriske signaler til vibrasjoner som blir overført gjennom vannmassen 18 for rengjøring, epitelterapi og mikrobedrepende virkninger. Ultralydgeneratoren 28 mottar energi fra nettet og kan være anordnet for å benytte enten 115 eller 230 volt ved 60 hertz eller 50 hertz. Den er elektrisk koblet ved hjelp av en kabel til transdusersammenstillingen 13 for å levere vibrasjoner innenfor et frekvensområde og et effektområde som ikke er irriterende eller skadelig for pasienten eller personer i nærheten på grunn av lydstråling fra transdusersammenstillingen eller fra vann til luft.

I den foretrukne utførelsesform blir det benyttet en frekvens på 30 kilohertz. SPTP-effekttettheten for avgasset vann ved denne frekvensen er omkring 0,1 til 5,0 watt pr. cm<2>, men for delvis avgasset vann er enhver absoluttverdi 0,1 watt pr cm<2> lavere, og for litt gassfylt vann er intensiteten 0,2 watt pr cm<2> lavere. Den spesielle frekvens behøver ikke være 30 kilohertz, men er fortrinnsvis i området 20 kilohertz pluss eller minus 15 kilohertz.

For å regulere pasientens komfort i ultralydsystemet 10 blir temperaturen på vannet fra kranen 26 regulert ved å blande forskjellige andeler kaldt og varmt vann ved innstil-ling av skiven 33 og indikert i temperaturmåleren 35. Den effekttetthet som utsendes av transdusersammenstillingen 30 er likeledes regulerbar ved hjelp av velgerskiven 37, og energien til vibrasjonene i badet målt ved hjelp av en transduser 39, blir fremvist på LED-fremvisningsanordningen 41.

For å tilføre signaler med den valgte frekvens og intensitet til ultralyd-transdusersammenstillingen 30 er ultralydgeneratoren 28 elektrisk koblet til ultralyd-transdusersammenstillingen 30 ved hjelp av en kabel 32, og både ultralydgeneratoren 28 og styrepanelet 43 er elektrisk koblet til transduseren 39 for å motta tilbakekoblingssignaler gjennom en kabel 45. Styrepanelet 43 inneholder også andre vanlige elektriske anordninger som ikke er del av oppfinnelsen, slik som en jordfeilbryter 51, sikringer 53 og en nettbryter 55.

Selv om transduseren 39 i utførelsesformen på figur 2 er anbrakt nær den ventede posisjonen til en bader, vil en transduser i den foretrukne utførelsesform være anbrakt i sammen-stillingen 30 på en indre plate som er beskrevet i det følgende, og forbundet med kabelen 45. Kretsen vil bli kalibrert på fabrikken ved å bruke en transduser anbrakt ved den forventede posisjonen til en bader for å oppnå verdier svarende til tilbakekoblingssignalet fra transduseren på den indre platen.

I noen utførelsesformer omfatter et reguleringssystem 15 en rekke sensorer 17 som er elektrisk koblet til en detektor 19 som igjen er koblet til ultralydgeneratoren 28 for reguleringsformål. Sensorene 17 er kapasitetssensorer montert til badekaret 16 for å detektere en økning i vann-nivået som skyldes neddykking av en person i vannet. I stedet for kåpasitetsdetektorer som detekterer en økning i vann-nivået, kan andre typer detektorer brukes, innbefattende soniske detektorer som detekterer en person nær vannoverflaten, eller varmedetektorer eller lignende. Disse detektorene leverer et signal til ultralydgeneratoren 28 når ultralydgeneratoren 28 benytter høy effekt for steriliseringsformål. Meningen er å hindre at en person går opp i karet mens den høye effekten blir tilført, for å unngå skade.

Av denne grunn detekterer kretsen 19 en økning i vannnivået som en endring i kapasitans, differensierer det mottatte signal og tilfører det til en inngang på en OG-port. Den andre inngangen til OG-porten, vil hvis den energiseres ved nærvær av høyeffekt-signalet, deenergisere ultralydgeneratoren 28 slik at energien øyeblikkelig blir fjernet. Istedenfor å bryte energien, kan en motstand skytes inn i serie med det elektriske signalet fra ultralydgeneratoren 28 for å redusere effekten. Disse endringene opptrer hurtig før pasienten kan tilføyes skade.

Med mindre spesielle forholdsregler blir tatt, merker badere litt lyd som ikke er luftbåret eller generert i vannet, men som mottas gjennom kroppen fra vannet. Denne lyden kan i visse tilfeller være irriterende og bør dempes, endres i frekvens eller fjernes.

For å endre, dempe eller fjerne fornemmelsen av denne lyden, kan den vibrerende plate eller platene modifiseres strukturmessig eller reguleres elektrisk. De kan modifiseres for å redusere overføringen gjennom vannet av de underharmoniske som kan resultere i den uønskede lyd som mottas av baderen.

For å modifisere platene strukturmessig kan deres form, antall, dimensjon eller drivpunkter endres. Endringene blir foretatt for å modifisere de vibrasjonsmessige modi til mer egnede modi.

For å regulere de vibrerende platene elektrisk på en måte som fjerner lydfornemmelsen, blir vibrasjonene i arbeidsfluidet avfølt ved hjelp av en sonde. De avfølte vibrasjoner blir behandlet for å fjerne hovedfrekvensen, som i den foretrukne utførelsesform er 30 kilohertz, for eksempel ved filtrering. De avfølte underharmoniske ved lavere frekvens som filtreres fra de avfølte vibrasjoner, blir brukt til å kansellere de eksiterende underharmoniske som tilføres arbeidsfluidet ved å regulere amplituden i tilbakekoblingskretsen og subtrahere de avfølte underharmoniske fra transduserens eksiteringssignal.

For å tillate energi ved nivåer for sterilisering uten eller med tilsetninger, må enten: (1) spesielle forholdsregler tas for å energisere de samme transdusere som benyttes for en bader på en forskjellig måte; eller (2) forskjellige eller flere transdusere og vibrerende plater benyttes. For eksempel kan transduseren pulses med høye strømpulseringer for å tilveiebringe ultralydutbrudd med høy intensitet med nok tid mellom strømpulsene til å tillate avkjøling. Som alternativ kan det brukes flere vibrasjoner som er plassert for å unngå stående bølger.

På figur 3 er det vist et kretsskjerna over ultralyd-transdusersammenstillingen 30 er elektrisk koblet til ultralydgeneratoren 28 (figur 2) ved hjelp av kabelen 32. Transdusersammenstillingen 30 omfatter et grensesnitt og et transduserlegeme som er sammenkoblet slik at transduserlegemet genererer mekaniske vibrasjoner i et valgt frekvensområde og tilfører disse til grensesnittet som igjen fører dem til vannmassen 18.

For å generere vibrasjoner omfatter transduserlegemet 3

transduserelementer 46A, 46B og 46C som er elektrisk forbundet med kabelen 32 og i serie med hverandre for å vibrere synkront og dermed påføre grensesnittet vibrasjoner. Transduserne er i den foretrukne utførelsesform magnetostriktive transdusere,

men andre typer transdusere kan benyttes, slik som piezoelektriske transdusere eller lignende. Dessuten kan en elektrisk aktivert transduser være anordnet nær ultralydgeneratoren 28 (figur 2) og adskilt fra grenseflaten om ønsket, med en lang akustisk kobling slik som en pneumatisk kobling, benyttet for å overføre vibrasjoner til grenseflaten og dermed til vannmassen 18.

For å overføre vibrasjoner til arbeidsfluidet omfatter grenseflaten en vibrerende plate 30 og en rekke festeanordninger, av hvilke to er vist ved 42A og 42B, for å montere den vibrerende plate 40 til plastbeholderen eller badekaret 16. I den foretrukne utførelsesform er en side av den vibrerende plate 40 montert til et hus for ultralydtransduser-sammenstiIlingen 30, og den andre siden er anordnet for å være i kontakt med vannmassen 18 på en måte som skal beskrives nedenfor.

Festeanordningene 42A og 42B omfatter korresponderende tapper 50A og 50B som er sveiset til den vibrerende plate 40 og forsynt med gjengede muttere som trykker sammen pakninger 48A og 48B mot kanten av karet 16, idet hoveddelen av den vibrerende plate 40 er på en side av badekaret 16 og transduserne på den annen side, slik at den vibrerende plate 40 blir beveget av transduserne i forhold til veggen i karet 16 og komprimerer og dekomprimerer pakningene 48A og 48B uten at fluidum lekker gjennom disse.

For ytterligere å redusere energitap og mulige irriterende eller skadelige virkninger, er karet 16 (figur 2) konstruert for å redusere lydoverføring til luft og stående bølger i vannet. Som en del av denne konstruksjonen er materialet i badekarets 16 vegg en lydabsorberende plast som er spesielt absorberende for transdusernes frekvens.

På figur 4 er det vist et kretsskjerna over ultralydgeneratoren 28 koblet til jordfeilbryteren 55 og sikringer 51 gjennom en nettbryter 53. Jordfeilbryteren 55 kan være av enhver egnet type som inneholder en manuell bryter 60 og en indre bryter som utløses av strøm til jord av størrelsesorden 5 milliampere, for å åpne kretsen. Egnede jordfeilbrytere kan leveres av Arrow-Hart, under modell nr. 9F2091MI. Nettbryteren 53 kan betjenes manuelt, og kan i en utførelsesform også styres ved hjelp av en magnetspole 57 slik at den tilbakeføres til sin normalt åpne stilling når effekt-tettheten i tilførsels-systemet 14 (figur 2) for ultralyd overstiger en forut bestemt grense, på en måte som skal beskrives nedenfor.

Ultralydgeneratoren 28 omfatter en isolasjonstransforma-tor 62, en autotransformator 64, en frekvensomformer 66, en utgående tilpasningsspole 68 og en utgående isolasjonskonden-sator 70. Isolasjonstransformatoren 62 mottar 115 volt vekselstrøm på sin primærside og tilfører frekvensomformeren 66 en redusert spenning under styring av autotransformatoren 64, som kan reguleres til det potensiale som tilføres frekvensomformeren 66.

For å generere svingninger med 30 kilohertz ved en effekt under styring av autotransformatoren 64, kan frekvensomformeren 66 være av enhver egnet type, idet mange slike er tilgjengelige på markedet. I den foretrukne utførelsesformen er frekvensomformeren en sveipet frekvensgenerator med en bærerfrekvens på 30 kilohertz modulert ved 100 til 120 hertz over et bånd på pluss eller minus 1/2 kilohertz for et totalt sveip på 1 kilohertz.

Ved å sveipe frekvensen over en kilohertz blir stående bølger redusert, og lydoverføringen til luft blir redusert ved å eliminere resonansproblemer. Selv om modulasjonene er ved 100 til 120 hertz i et sveipebånd på en kilohertz, kan frekvensen og båndet velges for å minimalisere luftbåret støy og stående bølger. En passende frekvensomformer selges av Swen Sonic, Inc. Isolasjonstransformatoren 62 omfatter uttak for å tillate drift ved enten 120 eller 240 volt.

For å minimalisere støy som mottas av en bader fra vannet, blir underharmoniske vibrasjoner forårsaket av lydgeneratoren regulert inntil en utholdelig eller ingen lyd fornemmes. Dette kan gjøres ved å modifisere transduseren eller vibrasjonsplaten eller platene for å eliminere frekvenser som fornemmes lettere når de overføres gjennom baderens legeme. Dessuten kan lyder kanselleres ved tilføre baderen lyder av de samme underharmoniske frekvenser, slik som gjennom vannet. Dette kan hensiktsmessig gjøres ved å avføle lyden i badekaret, filtrere ut den primære ultralyden på 30 kilohertz og mate de underharmoniske tilbake til vibrasjonsplate-transduseren for å kansellere de underharmoniske. Ved dessuten å benytte et meget større sveip i noen utførelser, kan støy som mottas av baderen gjennom baderens kropp fra vannet, reduseres.

På figur 5 er det vist et blokkskjerna over en krets for mottagelse av signaler fra transduseren 39 (figur 2) og tilveiebringe en utlesning av effekt-tettheten til de ultrasoniske bølger på LED-fremvisningsanordningen 41. Kretsen omfatter en forsterker 80, en analog/digital-omformer 82 og en fremvisnings-drivkrets 84. Disse enhetene utgjør i seg selv ingen del av oppfinnelsen, og en kommersiell enhet blir solgt under betegnelsene Linear Technology Operational

Amplifier LT1014DN.

Operasjonsforsterkeren er forbundet med kabel 45 for å motta signaler som representerer effekt-tettheten ved ultralydfrekvensen, som den glatter og omformer til et varierende likespenningssignal. Dens utgang kobles elektrisk til analog/digital-omformeren 82 som omformer vekselspennings-signalet til en digital kode for tilførsel til fremvisnings-drivkretsen 84, som igjen driver LED-fremvisningsanordningen 41 for å indikere ef fekt-tettheten i watt pr. cm<2> til den ultrasoniske lydens effekt i vannmassen 18 (figur 2) som mottas av transduseren 39 (figur 2). Forsterkeren 80 har en tidskonstant som resulterer i en stor DC-utgang fra de ultralyd vibrasjonene som representerer den totale effekt som slår mot transduseren 39 i vannet 18 (fig.2).

På figur 6 er det vist en tilbakekoblingskrets 90 koblet mellom utgangen på forsterkeren 80 (figur 5) og inngangen til frekvensomformeren 66 (figur 4) for å regulere effekten på ultralydvibrasjonene. Den omfatter en terskeldetektor 92, en trepolet, reledrevet vender 94, en varsellampe 96 og en blinkbryter 98.

For å beskytte mot for stor effekt-tetthet er terskeldetektor en 92 koblet for å motta signaler fra utgangen av forsterkeren 80 gjennom en leder 100, og har en første utgang elektrisk koblet til spolen 102 i den trepolede, reledrevne venderen 94. Med denne forbindelsen energiserer terskeldetektoren 92 spolen 102 for å kaste om den trepolede relé-drevne venderen 92 fra dens normale posisjon hvor frekvens-omf ormeren 66 (figur 6) mottar den fulle utgang fra autotransformatoren 64 som vist på figur 6, til dens energiserte posisjon hvor frekvensomformeren mottar utgangen fra et uttak 106 på autotransformatoren 64 når detektoren 39 (figur 2) når en SPTP-energitetthet større enn 5,0 watt pr. cm<2> ved 30 pluss eller minus 15 kilohertz, 100 Az, ved 80 til 90 % amplitude og en sveipefrekvens på pluss eller minus l kilohertz.

Den trepolede, dobbeltvirkende, reledrevne bryteren 94 kan innstilles manuelt i kontakt med uttaket 106 på autotransformatoren 64 for å tilveiebringe en redusert effekt til frekvensomformeren 66 for rengjørende virkning, eller alterna-tivt, til dens mikrobedrepende stilling hvor frekvensomformeren 66 er direkte koblet over autotransformatoren 64 ved leder 108 for å motta full effekt. Hvis effekten overstiger den forut bestemte grense i terskeldetektoren 92, blir reléspolen 102 energisert for å omkoble den trepolede bryteren 94 tilbake til autotransformator-uttaket 106, for derved å redusere effekten. Hvis effekten ikke reduseres, tilfører terskeldetektoren 92 et signal til den trepolede, dobbeltvirkende reledrevne venderen 94 og blinkbryteren 98 for å tillate en manuell tilbakestilling av den trepolede, dobbeltvirkende, reledrevne bryteren 94.

På figur 7 er det vist et oppriss av ultralyd-transdusersammenstillingen 30 (figur 2) med en vibrerende plateanordning 110 og en magnetostriktiv vibratorsammenstilling 112. Den vibrerende platesammenstillingen 112 omfatter: (1) en vibrerende glasstål-plate 40 i den foretrukne utførelsesform, selv om en vibrerende plate av rustfritt stål kan benyttes, (2) en elastomer-tetning 48, (3) en fastspenningskrave 118, (4) en rekke nikkel-lamineringer 120, og (5) en rekke antivibrasjons-festeanordninger, av hvilke en er vist ved 122.

Platen 40 selv kan være sirkulær eller rektangulær med en tykkelse på omkring 3 mm og et areal omsluttet innenfor en diameter på omkring 200 mm i den foretrukne utførelsesform. Dens glass-side er i kontakt med det indre og glass-siden er festet til den rustfrie stålplaten. Den rustfrie stålplaten omfatter nikkel-lamineringer. Størrelsen på den vibrerende plate bestemmes av behovet for å overføre tilstrekkelig energi gjennom vannet for de ønskede formål, slik som hygieniske, mikrobedrepende eller terapeutiske formål. Glass gir god kobling til vannet, det er inert, seigt, elektrisk isolerende og lett å holde rent, imidlertid kan andre materialer benyttes.

Den vibrerende plate 40 bør være større enn åpningen i karveggen hvis den er i direkte kontakt med vannmassen 18 (figur 2). Fortrinnsvis er den forseglet til kanten av en tilsvarende åpning i karet 18, idet den magnetostriktive vibratoren er utenfor karet 16. For å tilveiebringe tetning på innsiden av karet 16 mot unnslipning av vannmassen 18 (figur 2) , er den elastomere tetningen 48 i versjonen ved den sirkulære platen en ringformet pakning med en ytre diameter på omkring 90 mm, en indre diameter på omkring 83 mm og en lengde på omkring 24 mm. Den hviler mellom en forsenket sirkulær skulder i karet 16 og den ytre omkrets av den vibrerende plate 40, idet den trekkes stramt mot denne for å forhindre lekkasje av fluidum.

For å holde elastomertetningen 48 tett mellom den vibrerende plate 40 og badekaret 16, er det anordnet en ringformet fastspenningskrave 118 som omslutter huset til den magnetostriktive vibrasjonsanordningen 112. Den ringformede fastspenningskraven 118 er av rustfritt stål og omfatter en rekke omkretsmessig adskilte åpninger som hver er innrettet for å oppta en tilsvarende rekke tapper av festeanordningene 122 som omslutter den ringformede fastspenningskraven 118. I den foretrukne utførelsesformen er festeanordningene 122 bolter som har sine hoder festet til den vibrerende plate 40 i en sirkel med sine stammer vendende oppover og sine gjengede partier passerende gjennom de tilsvarende hull i den ringformede fastspenningskraven 118 ved steder innenfor den ringformede pakningen 48 og tilnærmet sentrert ved en radius på omkring 98 mm fra ringens sentrum.

På den øvre ende av boltenes stammer er det konvensjo-nelle ytre gjenger som mottar en rekke tilsvarende muttere som beskrevet nedenfor, for å komprimere den ringformede fastspenningskraven 118 og den vibrerende platen 40 mellom den ringformede pakningen 48 og veggen av karet 16. Når den vibrerende platen 40 holdes på plass på denne måten er den overflate som er i kontakt med vannmassen 18 (figur 2) i flukt med den indre overflate av karet 16 som er forsynt med en nedfelt skulder.

For å vibrere den vibrerende plate 40 omfatter den magnetostriktive vibratoranordning 112 et hus 130, en rekke spolevindinger, av hvilke to er vist ved 132 og 134, og elektriske forbindelser til spolene som strekker seg gjennom huset (ikke vist på figur 7). Huset 130 er sveiset til den ringformede fastspenningskraven 118 slik at når den ringformede fast-spenningskraven 118 er fastspent gjennom festeanordningene 122 til den vibrerende plate 40, er ultralyd-transdusersammenstillingen 30 festet til karet 16 med den vibrerende platen 40 i kontakt med vannmassen 18 (figur 2) og de magnetostriktive elementer anordnet for å vibrere platen og elektrisk koblet gjennom kabel 32 til ultralydgeneratoren

28 (figur 2).

For å vibrere den vibrerende plate 40 er det til overflaten av den vibrerende plate 40 ved siden av spolene, slik som 132 og 134, festet, ved hjelp av et klebemiddel, lodding eller på annen måte, en rekke av nikkel-lamineringene 120 adskilt over overflaten i nærheten av de tre spoleviklingene (av hvilke to er vist ved 132 og 134), slik at når spoleviklingene energiseres ved arbeidsfrekvensen, som i den foretrukne utførelsesform er 30 kilohertz, idet den vibrerende plate 40 overfører vibrasjoner gjennom vannmassen 18 på en hovedsakelig uniform måte med en effekt-tetthet som kan reguleres ved hjelp av den energi som tilføres ultralydgeneratoren 28 (figur 2).

I den foretrukne utførelsesform omfatter den vibrerende plate en rustfri stålplate til hvilken nikkel-lamineringer er loddet, og til hvilken en herdet glassplate er festet ved hjelp av epoxy. Ledende metall er ikke i kontakt med vannet og den rustfrie stålplaten vibrerer glassplaten. Glassplaten er i kontakt med vannet, avtetter beholderens vegg og over-fører vibrasjoner til vannet.

På figur 8 er det vist et oppriss av den sirkulære versjon av ultralyd-transdusersammenstillingen 13 med toppen av huset 130 og spolene, slik som de som er vist ved 132 og 134 på figur 7, fjernet. Som vist på denne skissen er det tre festeanordninger 122A-122C som hver inneholder en tilsvarende mutter 140A-140C gjenget på en tilsvarende tapp 142A-142C for å holde den vibrerende plate 40 (figur 7) til den ringformede fastspenningskrave 118 og dermed holde huset 130 på karet 116 (figur 2). Kabelen 32 føres inn i huset 130 og festes til en terminalblokk 144 for å tilveiebringe en jordforbindelse ved 146 til den vibrerende plate 40 (figur 7) og elektriske forbindelser til tre spoler montert over 132, 134 og 136 for å aktivere nikkellamineringene 120 på den vibrerende plate 40. Med denne utførelsesformen trekker de tre seriekoblede spolene samtidig nikkel-lamineringene 120 innover og frigjør dem utover for å påføre vibrasjoner på vannmassen 18.

På figur 9 er det vist et tverrsnitt gjennom karet 16 ved siden av ultralyd-transdusersammenstillingen 30 for å illustrere festeanordningene, av hvilke to er vist ved 122A og 122C. Som vist på denne figuren strekker kabelen 32 seg, som er et snodd og skjermet lederpar med en plastdekket kappe og elastomere strekkavlastnings-forbindelser, fra huset 130 for å blir tilkoblet ultralydgeneratoren 28 (figur 2). I en utførelsesform med detektorene 39A, (figur 7) festet til platen 40 (figur 3 og 7), kan kabelen 32 også inneholde lederne 45.

På figur 10 er det vist et blokkskjerna over en krets som er egnet i reguleringssystemet 15 i serie med kabelen 32 for det formål å regulere genereringen av ultralydbølger, omfattende en terskeldetektor 140, en effektbryter 142 og en OG-port 144.

Effektbryteren 142 har sin inngang elektrisk koblet til kabel 32 for å motta signaler fra ultralydgeneratoren 28 (figur 2), og har sin utgang elektrisk koblet til transduserne 132, 134 og 136 (figur 7 og 8) for å tilføre svingninger til transduserne og dermed overføre ultrasonisk lyd gjennom vannmassen 18 (figur 2). Effektbryteren 142 kan være en styrt silisiumlikeretterkrets, en tyratronkrets eller en relekrets som vanligvis er lukket for å tillate elektriske signaler å passere gjennom den, men som er i stand til å bli åpnet ved tilførsel av et signal på en styreinngang 148, og som kan tilbakestilles ved tilførsel av et signal til en tilbakestillingsklemme 154. Slike kretser er velkjente på området.

For å få effektbryteren 142 til å åpne seg, har en terskeldetektor 140 sin inngang elektrisk koblet til kabelen 32 og sin utgang elektrisk koblet til en av inngangene på en OG-port 144 med to innganger. Den andre inngangen til 0G-porten 144 er elektrisk koblet til lederen 23, og dens utgang er elektrisk koblet til styreinngangen 148 på effektbryteren 142.

Når signalet på kabelen 32 er tilstrekkelig til å forårsake ultrasoniske vibrasjoner ved omkring 5 watt pr. cm<2 >i vannmassen 18 (figur 2), tilfører terskeldetektoren 140 i denne utførelsesformen et signal til en av de to inngangene på OG-porten 144. Hvis vannmassen 18 nå stiger slik at sensoren 17 (figur 2) avføler innføring av en person i badekaret, tilfører detektoren 19 (figur 2) et signal gjennom lederen 23 til den andre inngangen på OG-porten 144, noe som får effektbryteren 142 til å motta et signal fra OG-porten 144 og åpne. Dette avbryter signalet til transduserne på kabelen 32A, og dermed oscillasjonene.

Reguleringssystemet 15 kan være enhver type kapasitans-detektor. Slike kåpasitansdetektorer er velkjente på området. Dessuten kan detektorer av enhver annen type brukes til å detektere innføring eller nærhet av en gjenstand til vannmassen 18.

En tilbakestillingsbryter 151 er elektrisk koblet i serie med en potensialkilde 152 og tilbakestillingsinngangen 154 slik at transdusersammenstillingen 30 kan tilbakestilles ved å lukke tilbakestillingsbryteren 151 når badesystemet igjen er klart for drift. Med denne konstruksjonen er det tilveiebrakt en ytterligere beskyttelse mot uaktsom innføring av en person i badet når høy effekt tilføres for steriliseringsformål.

Før den leveres til en bruker, blir transduseren 39A (figur 7) kalibrert for det aktuelle kar. Dette gjøres ved å måle effekten med en transduser anbrakt der hvor baderen ventes å være, og med en kalibrert standardmåler. Forsterkeren 80 (figur 5) justeres inntil utlesningen 41 (figur 2 og 5) svarer til utlesningen på standardmåleren mens kabelen 45 er koblet til transduseren 39A.

Ved bruk fyller operatøren karet 16 med vannmassen 18, regulerer styreanordningene for temperatur og typebehandling, og energiserere etter at pasienten er kommet i karet, arrangementet slik at det frembringes vibrasjoner. Frekvensen og effekt-tettheten til vibrasjonene kan innstilles i samsvar med formålet til enheten. For eksempel kan rengjøring utføres ved en lavere effekt enn mikrobedrepende behandling. Effekten kan endres under badeprosessen slik at det for eksempel tilveiebringes mikrobedrepende aktivitet ved en første effekt-tetthet før pasienten trer inn i karet, og effektiv rengjøring ved en lavere effekttetthet etter at pasienten er kommet opp i karet.

For å regulere komfort-nivået blir vannets temperatur regulert ved hjelp av temperaturreguleringen 37 (figur 2) ettersom vann strømmer fra kranen 26 (figur 2) inntil vannet hovedsakelig fyller karet 16 eller fyller det til det ønskede nivå for behandling. Effekt-tettheten blir så innstilt ved å regulere velgerskiven 33 (figur 2), som regulerer autotransformatoren 64 (figur 4).

For å begynne behandlingen blir nettbryteren 53 (figur 4) lukket, noe som så tilfører energi til jordfeilbryteren 55 og til skilletransformatoren 62 slik at frekvensomformeren 66 begynner å sveipe ved sin innstilte frekvens, som normalt vil være 30 kilohertz med en sveipefrekvens på 1 kilohertz. Selv om frekvensomformeren i den foretrukne utførelsesform er i stand til å tilveiebringe effekt opp til 500 watt, blir meget lavere effekter tilveiebrakt. Effekten blir valgt slik at den resulterer i den ønskede effekt-tetthet i fluidet ved å overvåke fluidet når effekten reguleres ved hjelp av velgerskiven 37 (figur 2).

Effekten blir overvåket ved å måle effekten av vibrasjonene på transduseren 39 (figur 2) og overføre signaler som representerer denne effekten, til forsterkeren 80 (figur 5) som forsterker den og overfører den til analog/digital-omformeren 82 (figur 5), som omformer dem til digital form og overfører dem til LED-fremvisningsanordningen 41 (figur 5).

For å regulere effekten blir skiven 37 (figur 2) dreid til effekten omtrent er i området 0,1 til 5,0 watt pr. cm<2> som avlest på måleren. Skiven 37 flytter uttaket på autotransformatoren 64 (figur 4) for å regulere den spenning som tilføres frekvensomformeren 66. Den effekt som genereres av ultralydgeneratoren 28, blir tilført gjennom kabelen 32 til ultralyd-transdusersammenstillingen 30 (figur 2 og 6-8) som resulterer i at vibrasjoner blir tilført gjennom den vibrerende plate til badet hvor de blir påført pasienten og avfølt ved hjelp av transduseren 39 (figur 2). Vanligvis blir energien tilført i 15 minutter eller mindre og ved en effekt og frekvens som ikke vil resultere i transient kavitasjon, men som likevel tilveiebringer hygienisk, mikrobedrepende eller terapeutisk behandling.

Når en bader tar systemet i bruk, vil en viss bakteriedrepende og soppdrepende fordel bli oppnådd ved den lavintensitive ultralyd som er trygg for baderen. Denne virkningen kan forbedres synergetisk med tilsetninger som ødelegger patogener og lettere bringes i kontakt med patogenene ved mikrostrømming som induseres av ultralyd.

Under sårs betennelses-periode vil tilførsel av lavfrekvent energi i området fra 15 til 100 kilohertz ved intensiteter på mellom l og 5 watt pr. cm<2> fremme heling. Ultralyd blir tilført periodisk, som for eksempel i perioder på mellom 5 minutter og 20 minutter ved rimelige tidsmellom-rom, slik som en eller to ganger hver dag og resulterer i reduserte polymorfer, noe som indikerer mer effektiv virkning av immunsystemet eller uavhengig ødeleggelse av patogener.

Under den hurtige prolifererings-heling av sår vil periodisk tilførsel av denne ultralyden ved hovedsakelig de samme ultrasoniske frekvenser, intensiteter, tidsvarigheter og antall gjentagelser hver dag fremme utvikling av fibersprengning.

På grunn av disse virkningene er det mulig å bade dyr eller personer med sår på en måte som bidrar til rengjøring uten å skade sårene og i visse tilfeller også å fremme heling. Dette blir utført ved å neddykke en bader med sår et antall ganger mellom en gang annenhver dag og fire ganger om dagen og for en tidsperiode som velges for å unngå økende betennelse og forsinket heling, idet baderen blir rengjort mens sårheling blir fremmet. Antall ganger, tidsvarigheter og gjentagelses-hyppighet av bading med sonisk energisert arbeidsfluidum blir valgt ved å observere sårene og redusere tiden i det ultralyd-energiserte arbeidsfluidum ved irritasjon under bading, øket betennelse etter bading eller langsom helingshastighet.

Hvis det skapes en jordfeil, vil strømmen gjennom jord-forbindelsen i jordfeilbryteren 55 (figur 4) få den til å åpne kretsen og avbryte driften. Hvis dessuten effekt-tettheten i vannet 18 overstiger den mengde som er innstilt i terskeldetektoren 92 (figur 6), åpner relespolen 102 kretsen som inneholder relespolen 57 (figur 4) gjennom relebryteren 61, noe som får den vanligvis åpne nettbryteren 53 til å åpne. Hvis denne sikkerhetskretsen svikter, vil den trepolede, dobbeltvirkende reledrevne bryteren 94 energisere varsellampen 96 og blinkbryteren 98 for å tilveiebringe en alarm.

I en utførelsesform blir ultrasoniske vibrasjoner tilført ved en effekt-tetthet på omkring 30 watt pr. cm<2>. I denne ut-førelsesformen er en tilsetning ønskelig, noe som kan svekke celleveggene til mikrober eller oksydere mikrober. Ultrasoniske vibrasjoner ved høy effekt kan i seg selv sterilisere vann og ikke levende gjenstander i det, men kombinasjonen av tilsetningsstoffer for rengjøring og av antiseptiske grunner, steriliserer synergetisk vannet, og kan om ønsket, rengjøre og sterilisere ikke-levende gjenstander slik som instrumenter og lignende.

En detektor i denne utførelsesformen detekterer nærværet av en person eller en annen gjenstand mens den høye effekten tilføres. For eksempel kan kapasitansdetektorer til enhver tid detektere vannstigningene i beholderen. Deteksjonen vil øyeblikkelig avenergisere eller innføre et stempelledd i serie med ultralydgeneratoren for å redusere effekttettheten før skade kan påføres en person som uaktsomt kommer inn i vannmassen.

Når vannet er blitt sterilisert kan energien i visse utførelsesformer, slik som de som brukes til bading eller annen behandling av dyr, reduseres til et nivå som ikke er irriterende eller skadelig. Pasienten eller dyret kan så gå opp i badet og underkastes dets rengjørende virkning eller andre gunstige virkninger fra badet uten fare for forurensing av vannet.

Ett aspekt ved oppfinnelsen illustreres ved følgende eksempler:

EKSEMPLER

Følgende eksempler illustrerer virkningen av ultralyd ved 30 kilohertz på sopp, bakterier og virus ved fravær av tilsetningsstoffer. Lyden ble tilført kulturer i poser montert i en tank i samsvar med oppfinnelsen. Effektnivåene ble bestemt i henhold til et kalibrert volt-meter som vist i tabell 1. Konsentrasjoner ble beregnet i henhold til formel 1.

EKSEMPEL 1

SOPP

1. Type: Tricho<p>hyton menta<q>rophytes

2. Fremgangsmåte:

Tricho<p>h<y>ton menta<q>rophytes ble dyrket ved 26°C på Emmon's modifikasjon av Sabouraud's agar (25 ml/plate). Agar-plugger på 1 cm i diameter ble tatt fra soppkulturen og overført til en steril Whirl-Pak (registrert varemerke) med 10 ml sterilt fosfatbuffer ved pH = 7,0. Etter behandlingene ble sopp-pluggen brakt tilbake på agar-mediet som angitt ovenfor. En ml av bufferet ble anbrakt på platen med sopp-pluggen for å ta i betraktning de soppsporene som kan være tapt under oppholdet i Whirl-Pak (registrert varemerke). Denne prosedyren ble fulgt for det første eksperimentet, men ble senere modifisert i de etterfølgende eksperimenter, hvorved pluggen ganske enkelt ble tørket på sterilt filterpapir for å fjerne forurensninger i bufferet fra å bli belagt med sopp-pluggen. Platene ble så inkubert ved 26°C og rangert daglig i henhold til oppvist vekstmengde.

Vekstmengden som opptrådte på platene ble rangert i en gradering fra den minste vekstgrad til den største vekstgrad. Det var tre datakilder som skulle rapporteres. De eksponerte prøvene var de i eksponeringsfeltet for ultralyd i karet ved 39°C. Blindprøver var anbrakt i det samme vannet (ved 39°C), men var anbrakt på den andre siden av en barriere som beskyttet dem fra ultralydeksponering. Kontrollprøver ble holdt ved romtemperatur og ble aldri innført i vannet.

3. Resultater:

Eksperimentene antydet at ultralyd påvirket soppveksten. To gav resultater som det ikke kunne trekkes noen konklusjon av. I ett eksperiment med de 15 prøveeksemplarene skjedde alle ultralydeksponeringer over en periode på 60 minutter ved en måleinnstilling på enten 170 volt AC eller 220 volt AC. Alle de seks eksponerte prøvene befant seg i de nedre vekstgraderingene, og alle bortsett fra en av de seks blindprøvene ble gradert på samme måte som de tre kontrollprøvene som var høyere.

I et annet eksperiment opptrådte fire av de seks eksponerte prøvene i de to nedre vekstgraderingene, fem av de seks eksponerte prøvene opptrådte i de tre nedre vekst-grader ingene , men en prøve som var eksponert i seksti minutter ved 220 volt AC opptrådte i graderingen med betydelig vekst.

I nok et annet eksperiment opptrådte syv av de tolv eksponerte prøvene i de tre nedre vekstgraderingene, og ni opptrådte i de fire laveste vekstgraderingene. Tre opptrådte imidlertid i den gradering som hadde oppnådd størst vekst.

EKSEMPEL 2

BAKTERIER

1. T yper

ESCHERICIA COLI (E. Coli)

STAPHYLOCOCCUS AUREUS (S. aureus)

BACILLUS SUBTILIS (B. subtilis)

PSEUDOMONAS FLUORESCENS (P. fluorescens) PSEUDOMONAS AERUGINOSA (P. aeruginosa) 2. Frem<g>angsmåte;

Fremgangsmåten som ble brukt til å bestemme levedyktigheten (evnen til å overleve) til bakteriecellene er spredeplate-teknikken. Prinsippet bak teknikken er at et visst volum (0,1 ml) av bakteriene ved en kjent konsentrasjon blir pipettert ut på en steril agar-næringsplate. Platene blir inkubert ved 37°C i minst 24 timer. Eventuelle levedyktige (levende) celler vokser på agaren i kolonier, og fra disse koloniene oppnås det en konsentrasjon av levedyktige celler/ml saltoppløsning.

Bakteriene forblir i næringen inntil de brukes i eksperimentet. Fremgangsmåten er som følger: Den opprinnelige konsentrasjonen blir fortynnet med vanlig steril saltoppløsning. Kulturene blir fortynnet til et punkt hvor mellom 30-300 kolonier/plate er oppnådd. Denne fortynningen er nødvendig for å sikre nøyaktig telling av hver koloni.

Etter at den riktige fortynningsfaktor for hver kultur er bestemt, blir syv prøver/kultur preparert. Disse syv prøvene er nødvendige for de forskjellige eksponeringsbetingelsene (blindprøver): 1, 2, 4, 8, 16, og 32 minutter. Hver prøve er på totalt 10 ml/rør. Hver prøve blir så overført i sterile Whirl-Pak-poser (registrert varemerke) og forseglet, anbrakt i det ultrasoniske feltet og eksponert. Hver prøve har tre av sine egne blindplater (som ikke mottar noen ultralyd-eksponering) for sammenligning med de ultralyd-eksponerte platene.

Etter eksponering blir tre plater på 0,1 ml preparert for hver prøve og inkubert ved 37°C i 24 timer. Etter inkubering blir de koloniene som har vokst, tellet og sammenlignet med resultatene av kontrollplatene.

Totalt 39 eksperimenter ble utført på 4 bakteriekulturer ved tre målerinnstillinger, nemlig

S. aureus: 3 eksperimenter ved 220 V AC

6 eksperimenter ved 170 V AC

2 eksperimenter ved 110 V AC

P. aeru<q>inosa: 3 eksperimenter ved 220 V AC

5 eksperimenter ved 170 V AC

3 eksperimenter ved 110 V AC

E. coli: 8 eksperimenter ved 170 V AC

3 eksperimenter ved 110 V AC

B. subtilis; 3 eksperimenter ved 170 V AC

3 eksperimenter ved 110 V AC Målerinnstillingene var relatert til de ultrasoniske eksponeringsintensitetene som vist i tabell 1.

For hver målerinnstilling for hver bakterie var det seks eksponeringstider: (1, 2, 4, 8, 16 og 32 minutter) sammen med blindeksponeringer. For hvert eksperiment er det seks indi-viduelle plater for hver eksponeringsbetingelse, tre for blindprøver og tre for eksponerte. Disse platetellingene ble så midlet og beregnet i formel 1 for å bestemme cellekonsen-trasjonen og frembringe kurven over prosent drepte i forhold til kontrollen.

3. Resultater:

Resultatene er vist i tabell 2-5. Det er en klar tendens til større dødelighet ettersom eksponeringstiden økes. Det er også en forskjell i dødeligheten som en funksjon av bakterie-typen.

Den vanskeligste bakterien å drepe viser seg å være E. coli og den letteste å drepe er B. subtilis.

Vurdering av de to bakteriene S. aureus og P. aeru<q>inosa for hvilke der er data ved alle tre målerinnstillingene, antyder følgende. En meget større ultrasonisk intensitet ville være nødvendig for å drepe hovedsakelig alle S♦ aureus enn for P. aeruqinosa. Det viser seg at dødeligheten er omkring halvparten til tredjedelen for S. aureus sammenlignet med P. aeru<q>inosa. Gitt ved faktum at ekstrapolering utenfor det tilgjengelige dataområdet er beheftet med mange problemer, synes det som om en dobling av intensiteten fra 220 volt AC målerinnstillingen for P. aeru<q>inosa kunne drepe mesteparten av denne bakterien. Basert på energibetraktninger ville derfor et tillegg på to til tre ganger i intensitet være nødvendig for å drepe hovedsakelig alle S. aureus.

virkningen av et ultrasonisk felt på virus-levedyktighet (over-levelse) , nemlig smittsomhet og strukturell integritet.

Tifol-fortynninger av kildevirusene blir tilveiebrakt i underholdsmedier. En fortynning blir så overført til to sterile Whirl-Pak (registrert varemerke)-poser (10 ml/pose), en eksponert eller behandlet prøve og en kontrollprøve eller ueksponert prøve. Prøvene blir holdt ved 4°C før og etter ultralyd-eksponering. Kontrollprøver blir holdt ved samme temperatur (39°C) som de eksponerte prøvene under behandlingens varighet.

Mengden (titrervæske) av det smittsomme virus i en prøve før og etter behandling (ultralyd-eksponering) blir målt ved hjelp av en virus-mikrotitreringsprosedyre for sluttpunkt-bestemmelse med TCID50 (50 prosent smittsom vevskultur-dose). Etter eksponering blir logaritmiske fortynninger av hver eksponert prøve og hver kontrollprøve samt den opprinnelige prøvefortynning (tilbake-titrering) foretatt i underholdsmedier. Hver fortynning blir så brakt i et passende volum til fire brønner på en cellekultur-plate med 96 brønner.

De inokulerte kulturene blir inkubert ved 37°C i en 5 % av-atmosfære i fem dager. Hvis cellene i den inokulerte brønnen viser en spesifikk virus-cytopatisk effekt (CPE), så ansees den som positiv (smittet). Sluttpunktet blir bestemt fra den høyeste fortynning som frembrakte en CPE i 50% av de inokulerte celle-kulturene basert på beregningsmetoden til Reed og Muench (Am. J. Hygiene 27(3): 493-497, 1938).

Den strukturelle integriteten til de ultralyd-eksponerte virus sammenlignet med ikke-eksponerte virus blir vurdert ved avbildning av virusene med elektronmikroskop ved hjelp av negativ farging. Deteksjonsterskelen for virus med denne fremgangsmåten er en endelig virus-titrervæske i prøven som er større enn IO<4 >TCID50/ml. Virus fra 5 ml av hver prøve blir pelletert ved hjelp av ultrasentrifugering. Viruspartiklene i pelleten blir så oppløst i destillert vann, av hvilken en alikvot blir farget med 1 % fosforwolfram-syre og anbrakt på karbonbelagte Forvar-gittere.

Det kriteriet som brukes til å gruppere virus i familier, er beskaffenheten av genomet (DNA eller RNA, enkelt eller dobbelt, segmentert eller ikke-segmentert), de biokjemiske kjennetegn (slik som spesifiserte virusenzymer), og virusenes morfologi (den opprinnelige klassifiseringsmetode). Fysisk ødeleggelse av virusstrukturen (morfologi) opphever virus-smittsomheten. Det primære siktemål med denne delen av undersøkelsen er å bestemme virkningen av et ultralydfelt på virus-levedyktighet målt ved hjelp av virus-smittsomhet.

Av denne grunn ble de benyttede virus valgt på grunnlag av deres morfologi, utviklet eller ikke-utviklet, og for å repre-sentere en virusfamilie som enten inneholder eller har lignende struktur som et menneskelig virus av interesse. De spesielt valgte virus var Feline herpesvirus som er av samme underfamilie som menneskelig herpes-simplexvirus type 1 og 2, og Feline calicivirus som har lignende morfologi med Picornaviridae-familien som inneholder menneskelige enteriske virus (for eksempel poliovirus). Menneskelige virus kan benyttes når ultrasoniske parametere for vellykket inaktivering av virus er fastslått.

3. Resultater:

Resultatene er vist i tabell 6.

Virusresultater:

Totalt 18 viruseksperimenter er blitt utført, tolv med feline herpesvirus type 1 (FHV) og seks med feline calicivirus (FCV). Viruset ble titrert og anbrakt i sterile Whirl-Pak (registrert varemerke)-poser og så transportert til badekaret ved 4°C.

For eksperimentene 1-5, tabell 6-8 var det to eksponeringstider (30 og 60 minutter), begge ved en målerinnstilling på 170 volt AC for FHV. For eksperimentene 6-12 (tabell 11-17) var det en eksponeringsbetingelse (60 minutter ved en målerinnstilling på 170 volt AC) for FHV. For eksperimentene 13-16 (tabell 18-21) var det en eksponeringsbetingelse (60 minutter ved en målerinnstilling på 170 volt AC) og for eksperimentene 17-18 (tabell 22 og 23) også en eksponeringsbetingelse (60 minutter ved en målerinnstilling på 220 volt AC) for FCV. Alle eksperimentene omfattet passende kontrollprøver (kalt tilbaketiltrering) og blindprøver (virus anbrakt i badet uten å bli eksponert for lyd).

For de første to eksperimentene ble virusene analysert med hensyn til både strukturell integritet og smittsomhet. Det ble konkludert med at den strukturelle integritets-analyse ikke tilveiebrakte nyttig informasjon og dermed ikke ble innbefattet i etterfølgende eksperimenter, hvor bare smittsomhets-analyse ble utført.

Strukturell integritet for virus

Elektronmikroskopi med negativ farging ble benyttet til å synliggjøre virusene i de behandlede prøver, blindprøvene og tilbaketitrerings-prøvene for eksperimentene 1 og 2 (utviklede virus). Signifikante forskjeller var ikke synlige. Dette resultatet kan delvis skyldes et sammenhopningsfenomen som inntreffer ved virus-titrervæsker som er nødvendige for detek-sjonsgrensene ved denne teknikken, d.v.s. en titrervæske med IO<4 >til IO<5> TCID50/ml (se virus-smittsomhet, eksperimentene 1-6 med hensyn til diskusjon av problemet med opphopningsfenomenet).

*Den her refererte lydbestråling er ikke fra 26 kHz kilden i karet. Denne bestrålingen var for å undersøke opphopningsfenomenene. Lydbestrålingen påvirket ikke opphopningsfenomenene.

TABELL 19

Virus- smittsomhet

Utviklet virus (FHV-1)

1. Eksperimentene 1-6.

En titrervæske bestående av IO<5> TCIV50/ml viste seg å være det kritiske smittsomme enhetstall hvor virus-opphopning er tydeligst. En slik virus-opphopning blir målt som en smittsom enhet. Dette opphopningsfenomenet beskytter de mer innenfor-liggende virus fra inaktiverings-virkningene til ultralyden. Siden alle virus i en opphopning må inaktiveres for å ødelegge smittsomheten til en opphopning, ble virus-titrervæsken derfor ikke målbart redusert av behandlingen. I etterfølgende eksperimenter ble det derfor brukt titrervæsker mindre enn eller lik IO<5 >TCl<D>50</>ml.

2. Eksperimentene 7-12 (FHV)

De brukte eksponeringsbetingelser med ultralyd (innstilt til 170 volt AC i 60 minutter ved 39°C) resulterete i signifikant reduksjon av smittsomheten til prøver som inneholder en titrervæske IO<4> TCID50/ml. Virus i prøver som inneholder titrervæske med 10<2> TCID50/ml var mer utsatte for miljøbetingelser (slik som temperatur og lys), og ble derfor lett inaktivert.

3. Eksperimentene 13-16 (FCV)

Betingelsene for eksponering med ultralyd var de samme som for eksperimentene 7-12. Resultatene indikerer at disse betingelsene ikke i betydelig grad reduserer virus-smittsomheten.

4. Eksperimentene 17 og 18 (FCV)

Betingelsene med høyere ultrasonisk eksponering (målerinnstilling 220 volt AC i 60 minutter) viste at virusene ikke ble redusert, i betydelig grad.

KONKLUSJON

De benyttede eksperimentelle betingelser reduserte virus-smittsomheten av de lavtitrerte, utviklede virus-prøver (FHF) signifikant. De ikke-utviklede virus (FCV) var imidlertid brytende med hensyn til ultralydens inaktiverende virkninger. Dette avspeiler det faktum at utviklede virus lettere lar seg påvirke av omgivelsene enn ikke-utviklede virus.

De utviklede virus består av et tolags lipid/protein-membran (omhyllingen). Oppriving av omhyllingen dreper vanligvis dette viruset. For å drepe den ikke-utviklede type virus (FCV) kreves oppriving eller ødeleggelse av kjernekapsiden. Mer energi er nødvendig for å ødelegge kjernekapsiden enn for å rive opp omhyllingen. Det som er funnet her er i overensstemmelse med denne observasjonen.

Eksperimentene indikerer at ultralyd ved 30 kilohertz har evne til å ødelegge mikrober i mengder som står i forhold til bestrålingstiden og intensiteten av ultralyden. Dette indikerer evne til å sterilisere med eller uten tilsetningsstoffer. Ødeleggelsesintensiteten kan oppnås ved økende effekt inntil prøver i poser er fullstendig ødelagt.

Av den ovenstående beskrivelse vil man forstå at anordningen og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen har flere fordeler i forhold til hva som tidligere kjent, slik som: (l) den har hygieniske, terapeutiske og mikrobedrepende fordeler samtidig som den er uskadelig for dyr; (2) den gjør økonomisk bruk av vibrerende transdusere ved å unngå stående bølger og benytte vann med lav dempning som arbeidsfluidum; og (3) den tilveiebringer både rensing og heling samtidig som det tilveiebringes virusdrepende, bakteriedrepende og soppdrepende aktivitet på en måte som gjør den egnet for behandling av visse, spesielt alvorlige skader, slik som å behandle pasienter med alvorlige brannskader.

Selv om en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen er blitt beskrevet spesielt, kan mange modifikasjoner og variasjoner være mulige i lys av hva som er angitt i beskrivelsen, man vil derfor forstå at andre utførelsesformer enn de som er spesielt beskrevet, vil kunne falle innenfor rammen av de vedføyde krav.

Claims (13)

1. Badekar (10), omfattende en beholder-anordning (16) innrettet for å inneholde et arbeidsfluidum (18) som et menneske kan neddykkes i for bading med hjelp av ultrasoniske vibrasjoner; og en anordning (30) for å innføre de ultrasoniske vibrasjonene i arbeidsfluidet, karakterisert ved at innføringsanordningen (30) er innrettet for å tilføre de ultrasoniske vibrasjonene til arbeidsfluidet med en frekvens i området 15-100 kHz og med en effekt-tetthet i området 0,1 til 5,0 watt/cm<2>, og ved at badekaret (10) omfatter en anordning (24) for å utgasse vann som skal tilføres til beholder-anordningen (16) .

2. Badekar ifølge krav 1, karakterisert ved at beholder-anordningen (16) omfatter et plastmateriale.

3. Badekar ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved en avfølings-transduser (39) montert for å måle de ultrasoniske vibrasjonene, hvor et elektrisk signal genereres i avhengighet av den effekt-tetthet som utsendes av innføringsanordningen (30) for ultrasoniske vibrasjoner; og en tilbakekoplingskrets (45) som bruker det elektriske signalet som et tilbakekoplingssignal.

4. Badekar ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved en anordning for å måle arbeidsfluidets temperatur og en anordning for å indikere temperaturen .

5. Badekar ifølge et av kravene 1-4, karakterisert ved minst én sensor (17) for måling av høyden av en væske.

6. Badekar ifølge krav 5, karakterisert ved at den minst ene sensor (17) er en kapasitans-sensor.

7. Badekar ifølge et av kravene 1-6, karakterisert ved en åpning i karets vegg, hvor en stålplate (40) tetter åpningen med en vanntett forsegling og er forbundet med innføringsanordningen (30) for ultrasoniske bølger, idet de ultrasoniske bølgene sendes inn i arbeidsfluidet (18) gjennom stålplaten (40) .

8. Badekar ifølge et av kravene 1-7, karakterisert ved en anordning for periodisk pulsering av de ultrasoniske vibrasjonene.

9. Badekar ifølge et av kravene 1-8, karakterisert ved en anordning for å modulere de ultrasoniske vibrasjonene ved 120 Hz.

10. Badekar ifølge et av kravene 1-9, karakterisert ved en anordning for å modulere de ultrasoniske vibrasjonenes frekvens med en ytterligere sveipefrekvens over et frekvensbånd som er sentrert på den førstnevnte frekvensen.

11. Badekar ifølge et av kravene 1-10, karakterisert ved en anordning (64) for å innføre ultrasoniske bølger gjennom arbeidsfluidet i beholder-anordningen i to valgte områder som skiller seg fra hverandre i det minste i to forskjellige, tilsvarende tidsperioder, hvor ett av de valgte områdene er i et effekt-tetthetsområde på mindre enn 15 watt/cm<2> og frekvensområde mellom 15 og 100 kHz, og det andre området er i et effekt-tetthetsområde som ligger over 15 watt/cm<2>, hvor den andre tidsperioden er tilstrekkelig lang til å ødelegge mikrober.

12. Badekar ifølge et av kravene 3-11, karakterisert ved anordninger (92, 94) for å redusere den effekt som utsendes av innføringsanordningen for ultrasoniske bølger når effekt-tettheten som måles av avføl-ingstransduseren (39) , overskrider en forutbestemt verdi.

13. Badekar ifølge et av kravene 1-12, karakterisert ved en anordning for å avføle inntrengning av en gjenstand i arbeidsfluidet; og en anordning for å redusere den effekt som overføres av innføringsanordningen for ultrasoniske bølger, når inntrengning av en gjenstand i arbeidsfluidet avføles.