CH699216A2 - Ultraschall-Stosswellenkopf. - Google Patents

Abstract

Ein Ultraschall-Stosswellenkopf mit einer elektromagnetischen Stosswellenquelle (20) enthält eine eine elektrische Spule (40) bildende elektrische Leiteranordnung, deren elektrischer Leiter (50) aus Kohlenstoff-Nanopartikeln aufgebaut ist.

Description

  [0001]    Die Erfindung bezieht sich auf einen Ultraschall-Stosswellenkopf mit einer elektromagnetischen Stosswellenquelle, wie er beispielsweise in der DE 4 125 375 C1 bekannt ist.

  

[0002]    Der prinzipielle Aufbau eines derartigen, bei der Therapie mit Stosswellen verwendeten Ultraschall-Stosswellenkopfes ist in Fig. 2 veranschaulicht. Der Ultraschall-Stosswellenkopf umfasst eine in einem Gehäuse 1 angeordnete elektromagnetische Stosswellenquelle 2 mit einer auf einem keramischen Spulenträger 3 angeordneten elektrischen Spule 4. Bei der Spule 4 handelt es sich um eine Flachspule, die durch eine elektrische Leiteranordnung in Form eines spiralförmig auf eine im Beispiel ebene Stirnfläche des Spulenträgers 3 gewickelten Leiter 5 aus Kupfer Cu gebildet ist. Auf der Spule 4 liegt elektrisch durch eine Isolierfolie 6 getrennt eine metallische Membran 8, beispielsweise aus Aluminium. Die Ultraschall-Stosswelle wird dadurch erzeugt, dass ein in der Figur nicht dargestellter Hochspannungskondensator schlagartig über die Spule 4 entladen wird.

   Durch den in der Membran 8 induzierten Strom wird diese von der Spule 4 abgestossen und erzeugt in einem angrenzenden Koppelfluid 10, beispielsweise Wasser, eine Ultraschall-Stosswelle. Mit Hilfe einer akustischen Linse 14 wird diese in einem Fokus F fokussiert. Ein fluidgefüllter Koppelbalg 16 dient zur Ankopplung des Ultraschall-Stosswellenkopfes an die Körperoberfläche eines Patienten. Zum Abführen der bei Anregung der Stosswellenquelle 2 durch den ohmschen Widerstand der Spule 4 entstehenden thermischen Verlustleistung ist die an die Membran angrenzende, das Koppelfluid 10 enthaltende Kammer 17 an einen Kühlkreislauf 18 angeschlossen. Das in der Kammer 17 befindliche Koppelfluid 10 wird mit einer Umwälzpumpe 22 permanent ausgetauscht und in einem Kühlaggregat 24 des Kühlkreislaufes 18 gekühlt.

   Mit Hilfe einer solchen aktiven Kühlung ist es möglich, die beim Betrieb der elektromagnetischen Ultraschall-Stosswellenquelle 2 eines Lithotripters in einer Grössenordnung von 100 bis 300W entstehende Verlustleistung abzuführen und eine Überhitzung des Ultraschall-Stosswellenkopfes zu vermeiden.

  

[0003]    Der Betrieb eines solchen Kühlkreislaufes 18 erfordert jedoch erheblichen apparativen Aufwand. Neben dem Betrieb der Umwälzpumpe 22 und des Kühlaggregates 24 sind eine Reihe von Überwachungsmassnahmen, beispielsweise Kontrolle des Wasserstandes, der Wassertemperatur, Erkennung von Fehlfunktionen sowie Massnahmen zur Entlüftung des Wasserkreislaufs, notwendig.

  

[0004]    Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Ultraschall-Stosswellenkopf für die Lithotripsie mit einer elektromagnetischen Stosswellenquelle anzugeben, der mit verringertem apparativen Aufwand betrieben werden kann.

  

[0005]    Die genannte Aufgabe wird gemäss der Erfindung gelöst mit einem Ultraschall-Stosswellenkopf mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Gemäss diesen Merkmalen umfasst der Ultraschall-Stosswellenkopf eine elektromagnetische Stosswellenquelle mit einer eine elektrische Spule bildenden elektrischen Leiteranordnung, deren elektrischer Leiter aus Kohlenstoff-Nanopartikeln aufgebaut ist.

  

[0006]    Die Erfindung beruht dabei auf der Überlegung, dass es möglich ist, mit Kohlenstoff-Nanopartikeln einen elektrischen Leiter herzustellen, dessen ohmscher Widerstand signifikant niedriger ist als der ohmsche Widerstand des für die Spule in der Regel verwendeten, aus Kupfer Cu bestehenden Leiters. Durch die Verwendung eines solchen elektrischen Leiters für die Spule ist eine aktive Kühlung der Ultraschall-Stosswellenquelle nicht mehr erforderlich und der zu deren Betrieb erforderliche apparative Aufwand ist verringert.

  

[0007]    Als besonders geeignet haben sich dabei elektrische Leiter herausgestellt, bei denen die Kohlenstoff-Nanopartikel als Kohlenstoff-Nanoröhren oder als Graphene vorliegen.

  

[0008]    Die auch bei Verwendung eines aus Kohlenstoff-Nanopartikeln aufgebauten elektrischen Leiters entstehende restliche Verlustleistung kann zusätzlich passiv über eine mit der elektromagnetischen Stosswellenquelle thermisch gekoppelten Heatpipe abgeführt werden.

  

[0009]    Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen. Es zeigen:
<tb>Fig. 1<sep>ein Ausführungsbeispiel eines Ultraschall-Stosswellenkopfes gemäss der Erfindung in einer schematischen Prinzipdarstellung,


  <tb>Fig. 2<sep>einen Ultraschall-Stosswellenkopf gemäss dem Stand der Technik, ebenfalls in einer schematischen Prinzipdarstellung.

  

[0010]    Bei dem in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemässen Ultraschall-Stosswellenkopf ist ebenso wie bei dem im Stand der Technik bekannten und anhand von Fig. 2 erläuterten Ultraschall-Stosswellenkopf eine elektromagnetische Stosswellenquelle 20 vorgesehen, bei der eine eine Spule 40 bildende elektrische Leiteranordnung auf einem keramischen Spulenträger 3 angeordnet ist. Auf der dem Spulenträger 3 abgewandten, im Ausführungsbeispiel ebenen Flachseite der Spule 40 liegt über die Isolierfolie 6 elektrisch von ihr getrennt die metallische Membran 8 auf. Zwischen der metallischen Membran 8 und der akustischen Linse 14 befindet sich ein Koppelmedium 100, bei dem es sich um ein Koppelfluid, beispielsweise Wasser, oder um ein anderes beispielsweise aus der DE 4 125 375 C1 bekanntes Koppelmedium oder eine Kombination unterschiedlicher Koppelmedien handeln kann.

  

[0011]    Ultraschall-Stosswellenkopf integrierten Ultraschallapplikator zur Verfügung. Durch die fehlenden Anschlüsse für Kühlwasser und das Wegfallen von Wasserschläuchen, Umwälzpumpe und Kühlaggregat ist ausserdem die Manövrierbarkeit des Ultraschall-Stosswellenkopfes erheblich erleichtert. Darüber hinaus sind auch die Freiheitsgrade in der Wahl der akustischen Ankopplung der Membran 8 an die Linse 14 erhöht. So können auch feste Koppelmedien 100 verwendet werden, deren Einsatz andernfalls nur möglich wäre, wenn die Stosswellenquelle über die Rückseite oder seitlich aktiv gekühlt werden würde.

  

[0012]    Ultraschall-Stosswellenkopf integrierten Ultraschallapplikator zur Verfügung. Durch die fehlenden Anschlüsse für Kühlwasser und das Wegfallen von Wasserschläuchen, Umwälzpumpe und Kühlaggregat ist ausserdem die Manövrierbarkeit des Ultraschall-Stosswellenkopfes erheblich erleichtert. Darüber hinaus sind auch die Freiheitsgrade in der Wahl der akustischen Ankopplung der Membran 8 an die Linse 14 erhöht. So können auch feste Koppelmedien 100 verwendet werden, deren Einsatz andernfalls nur möglich wäre, wenn die Stosswellenquelle über die Rückseite oder seitlich aktiv gekühlt werden würde.

Claims (6)

1. Ultraschall-Stosswellenkopf mit einer elektromagnetischen Stosswellenquelle (20) mit einer eine elektrische Spule (40) bildenden elektrischen Leiteranordnung, deren elektrischer Leiter (50) aus Kohlenstoff-Nanopartikeln aufgebaut ist.

2. Ultraschall-Stosswellenkopf nach Anspruch 1, bei dem die Kohlenstoff-Nanopartikel als Kohlenstoff-Nanoröhren vorliegen.

3. Ultraschall-Stosswellenkopf nach Anspruch 1, bei dem die Kohlenstoff-Nanopartikel als Graphene vorliegen.

4. Ultraschall-Stosswellenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die elektrische Spule (40) eine Flachspule ist.

5. Ultraschall-Stosswellenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der elektrische Leiter (50) ein Draht ist.

6. Ultraschall-Stosswellenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die elektromagnetische Stosswellenquelle (20) thermisch mit einer Heatpipe (60) gekoppelt ist.