CH704284B1 - Piezoelectric shock wave source. - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine piezoelektrische Stosswellenquelle mit einer Vielzahl von Piezoelementen (2) und einem flächigen Träger (4), welcher eine Vielzahl von Durchgangslöchern aufweist, wobei jedes Piezoelement (2) in einem der Durchgangslöcher gefasst ist.The invention relates to a piezoelectric shock wave source having a plurality of piezo elements (2) and a planar support (4), which has a plurality of through holes, each piezo element (2) being gripped in one of the through holes.
Description
Beschreibung description
[0001 ] Die Erfindung betrifft eine piezoelektrische Stosswellenquelle. The invention relates to a piezoelectric shock wave source.
[0002] Lithotriptoren bzw. Stosswellentherapiegeräte sind seit etwa 25 Jahren erfolgreich im klinischen Einsatz zur nicht invasiven Behandlung von Steinleiden oder Schmerzen im Weichteilbereich. Diese Geräte weisen u. a. piezoelektrische Stosswellenerzeuger bzw. Stosswellenquellen auf. Diese beinhalten eine Vielzahl von Piezoelementen, welche entsprechend befestigt und elektrisch kontaktiert werden müssen. Lithotriptors or shock wave therapy devices have been successfully in clinical use for non-invasive treatment of stone ailments or soft tissue pain for about 25 years. These devices have u. a. piezoelectric shock wave generator or shock wave sources. These include a plurality of piezoelectric elements, which must be appropriately secured and electrically contacted.
[0003] Beispielsweise DE 19 624 443 zeigt eine solche bekannte piezoelektrische Stosswellenquelle. For example, DE 19 624 443 shows such a known piezoelectric shock wave source.
[0004] Bei der Befestigung ergibt sich das Problem, dass sich die Piezoelemente nach längerem Betrieb von dem Träger, an welchem sie befestigt sind, lösen können. Darüber hinaus besteht die Problematik, dass die Piezoelemente ausreichend elektrisch isoliert werden müssen, um einen Hochspannungsüberschlag zu verhindern. When mounting the problem arises that the piezoelectric elements after prolonged operation of the carrier to which they are attached, can solve. In addition, there is the problem that the piezoelectric elements must be sufficiently electrically isolated in order to prevent a high-voltage flashover.
[0005] Im Hinblick auf den Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, bei einer piezoelektrischen Stosswellenquelle die Befestigung der einzelnen Piezoelemente zu verbessern. In view of the prior art, it is an object of the invention to improve the attachment of the individual piezoelectric elements in a piezoelectric shock wave source.
[0006] Diese Aufgabe wird durch eine piezoelektrische Stosswellenquelle mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren. This object is achieved by a piezoelectric shock wave source having the features specified in claim 1. Preferred embodiments will become apparent from the dependent claims of the following description and the accompanying drawings.
[0007] Die erfindungsgemässe piezoelektrische Stosswellenquelle weist eine Vielzahl einzelner Piezoelemente auf, welche an einem Träger befestigt sind. Die einzelnen Piezoelemente werden in bekannter Weise elektrisch kontaktiert, sodass durch Anlegen einer Spannung aufgrund des piezoelektrischen Effektes eine Formänderung erfolgt, welche die gewünschte Stosswelle erzeugt. Dabei sind die Piezoelemente an dem Träger vorzugsweise so angeordnet, dass mehrere Piezoelemente auf einen gemeinsamen Therapiefokus gerichtet sind, sodass sich in dem Fokus die Druck- bzw. Stosswellen, welche von den einzelnen Piezoelementen erzeugt werden, addieren. Dies kann beispielsweise ein punkt- oder linienförmiger Fokus sein. The inventive piezoelectric shock wave source has a plurality of individual piezo elements, which are fastened to a carrier. The individual piezoelectric elements are electrically contacted in a known manner, so that by applying a voltage due to the piezoelectric effect, a change in shape takes place, which generates the desired shock wave. In this case, the piezoelectric elements on the carrier are preferably arranged such that a plurality of piezoelectric elements are directed to a common therapy focus, so that in the focus, the pressure or shock waves, which are generated by the individual piezoelectric elements, add. This can be, for example, a point or line-shaped focus.
[0008] Die einzelnen Piezoelemente sind erfindungsgemäss an einem flächigen Träger befestigt, wobei der Träger plan oder auch gekrümmt ausgebildet sein kann. The individual piezo elements are according to the invention attached to a flat carrier, wherein the carrier may be flat or curved.
[0009] Erfindungsgemäss erfolgt die Befestigung der Piezoelemente in der Weise, dass in dem Träger eine Vielzahl von Durchgangslöchern ausgebildet sind. Dabei erstrecken sich diese Durchgangslöcher im Wesentlichen normal zur Erstreckungsrichtung des flächigen Trägers durch diesen hindurch. Die einzelnen Durchgangslöcher dienen der Fassung einzelner Piezoelemente. Die Piezoelemente sind in die Durchgangslöcher eingesetzt und werden in den Durchgangslagern gehalten. Die Piezoelemente liegen dabei vorzugsweise mit ihrem Aussenumfang am Innenumfang der Durchgangslöcher an. Die Durchgangslöcher weisen dazu eine Querschnittsform auf, welche im Wesentlichen der Querschnittsform bzw. der Aussenumfangskontur der Piezoelemente entspricht, sodass die Piezoelemente in den Durchganglöchern gehalten werden können. Die Piezoelemente erstrecken sich dabei bevorzugt an beiden Enden des Durchgangsloches über die Oberfläche des Trägers hinaus, d.h., die Piezoelemente ragen an beiden entgegengesetzten Oberflächen des Trägers über die Oberflächen hinaus bzw. stehen gegenüber der Oberfläche vor. Dadurch, dass die Piezoelemente in den Durchgangslöchern gehalten werden, wird eine bessere Befestigung der Piezoelemente erreicht und die Piezoelemente können sich nicht so leicht von dem Träger lösen. Neben einer formschlüssigen Verbindung in den Durchgangslöchern können die einzelnen Piezoelemente zusätzlich mit dem Träger insbesondere am Innenumfang der Durchgangslöcher oder angrenzend an die Durchgangslöcher mit der Oberfläche des Trägers verklebt sein. According to the invention, the attachment of the piezoelectric elements in such a way that in the carrier a plurality of through holes are formed. In this case, these through-holes extend through this substantially normal to the direction of extension of the flat carrier. The individual through holes serve the version of individual piezo elements. The piezo elements are inserted into the through holes and held in the through bearings. The piezo elements preferably lie with their outer circumference on the inner periphery of the through holes. For this purpose, the through-holes have a cross-sectional shape which essentially corresponds to the cross-sectional shape or the outer circumferential contour of the piezoelements, so that the piezoelements can be held in the through-holes. The piezoelectric elements preferably extend beyond the surface of the carrier at both ends of the through-hole, that is to say the piezo-elements protrude beyond the surfaces on both opposite surfaces of the carrier or protrude with respect to the surface. The fact that the piezoelectric elements are held in the through holes, a better attachment of the piezoelectric elements is achieved and the piezoelectric elements can not easily detach from the carrier. In addition to a form-fitting connection in the through-holes, the individual piezo elements can additionally be bonded to the carrier, in particular on the inner circumference of the through-holes or adjacent to the through-holes, with the surface of the carrier.
[0010] Durch die Fassung der Piezoelemente in den Durchgangslöchern kann darüber hinaus die Kriechstrecke von einem Axialende zum entgegengesetzten Axialende der Piezoelemente verlängert werden, sodass ein Hochspannungsüberschlag verhindert werden kann. Die axiale Erstreckungsrichtung der Piezoelemente ist dabei diejenige Richtung, in welcher die Stoss- bzw. Druckwelle erzeugt wird, d.h. die sich zum Fokus der Stosswellenquelle erstreckende Achse des jeweiligen Piezoelementes. Diese Längsachsen der Piezoelemente erstrecken sich vorzugsweise normal zur Oberfläche des flächigen Trägers. By the version of the piezoelectric elements in the through holes beyond the creepage distance can be extended from an axial end to the opposite axial end of the piezoelectric elements, so that a high-voltage flashover can be prevented. The axial extension direction of the piezo elements is that direction in which the shock wave is generated, i. E. the axis of the respective piezo element extending to the focus of the shock wave source. These longitudinal axes of the piezoelectric elements preferably extend normal to the surface of the flat carrier.
[0011 ] Besonders bevorzugt sind die Piezoelemente in ihrer axialen Richtung gesehen in ihrem Mittelbereich in jeweils einem der Durchgangslöcher gefasst. D.h., die Piezoelemente stehen zu beiden Seiten des Trägers im Wesentlichen um dasselbe Mass gegenüber der Trägeroberfläche vor. Im Mittelbereich können die einzelnen Piezoelemente besonders sicher gehalten werden. Particularly preferably, the piezoelectric elements seen in their axial direction are taken in its central region in each case one of the through holes. That is, the piezoelectric elements project on both sides of the carrier substantially at the same dimension with respect to the carrier surface. In the middle region, the individual piezoelectric elements can be kept particularly secure.
[0012] Weiter bevorzugt sind die Piezoelemente jeweils von zumindest einem Isolationsring am Aussenumfang ummantelt. Besonders bevorzugt sind die Piezoelemente jeweils von zwei Isolationsringen umfänglich ummantelt, wobei die beiden Isolationsringe axial, d.h. in axialer Richtung bzw. Längsrichtung des Piezoelementes, welche oben definiert wurde, derart voneinander beabstandet sind, dass der Träger zwischen den beiden Isolationsringen gelegen ist. So kann der Träger zwischen den beiden Isolationsringen geklemmt werden. Die Isolationsringe können so auch der Befestigung bzw. Fixierung der Piezoelemente an dem Träger dienen. Darüber hinaus dienen sie vor allem der elektrischen Isolation und verlängern die Kriechstrecke von einem Axialende zum entgegengesetzten Axialende des Piezoelementes, sodass Hochspannungsüberschläge verhindert werden können. Die Isolationsringe liegen vorzugsweise kraftschlüssig an der Aussenumfangsfläche des Piezoelementes an. Zusätzlich können sie mit der Oberfläche der Piezoelemente verklebt werden, More preferably, the piezoelectric elements are each encased by at least one insulating ring on the outer circumference. Particularly preferably, the piezoelectric elements are each surrounded by two insulating rings circumferentially, wherein the two insulating rings axially, i. in the axial direction or longitudinal direction of the piezoelectric element, which has been defined above, are spaced apart from one another such that the carrier is located between the two insulating rings. Thus, the carrier can be clamped between the two insulation rings. The insulation rings can thus also serve to attach or fix the piezoelectric elements to the carrier. In addition, they serve above all the electrical insulation and extend the creepage distance from one axial end to the opposite axial end of the piezoelectric element, so that high-voltage flashovers can be prevented. The insulation rings are preferably non-positively on the outer peripheral surface of the piezoelectric element. In addition, they can be glued to the surface of the piezo elements,
2 beispielsweise mittels Heisskleber. Die Isolationsringe selber sind aus einem elektrisch nicht leitenden Material wie z.B. Kunststoff oder Keramik gefertigt. Insbesondere können sie aus Kunststoff mit elastischen Eigenschaften gefertigt sein. Auch ist es möglich, die Isolationsringe aus einem Material zu fertigen, welches ein Aufschrumpfen auf die Piezoelemente ermöglicht, beispielsweise kann ein Schrumpfschlauchmaterial verwendet werden, welches gegebenenfalls zusätzlich mit einem Klebstoff versehen werden kann. Die elektrischen Anschlusspole, d.h., der positive und der negative Pol sind an den axial entgegengesetzten Enden des Piezoelementes angeordnet. Der Isolationsring, welcher fest an der Umfangsfläche des Piezoelementes anliegt, erhöht so die Kriechstrecke zwischen beiden Polen. Da zwei Isolationsringe vorgesehen sind, welche im Mittelbereich zur Aufnahme des Trägers beabstandet sind, verlängert sich gegenüber einem einteiligen Isolationsring die Kriechstrecke um die vierfache Wandstärke der Isolationsringe. 2 for example by means of hot glue. The insulating rings themselves are made of an electrically non-conductive material such as e.g. Made of plastic or ceramic. In particular, they can be made of plastic with elastic properties. It is also possible to produce the insulation rings from a material which allows shrinkage on the piezo elements, for example, a shrink tube material can be used, which may optionally be additionally provided with an adhesive. The electrical terminal poles, i.e., the positive and negative poles, are disposed at the axially opposite ends of the piezoelectric element. The insulation ring, which rests firmly against the peripheral surface of the piezoelectric element, thus increases the creepage distance between the two poles. Since two insulating rings are provided, which are spaced apart in the central region for receiving the carrier, the creepage distance is increased by four times the wall thickness of the insulating rings relative to a one-piece insulating ring.
[0013] Weiter bevorzugt sind der Träger und die in diesem gefassten Piezoelemente in einer Vergussmasse eingebettet. Diese Vergussmasse umhüllt die einzelnen Piezoelemente, den Träger und die elektrischen Anschlüsse der Piezoelemente. Dabei kann die Vergussmasse zum einen ebenfalls der elektrischen Isolation dienen, zum anderen bewirkt sie jedoch besonders bevorzugt den mechanischen Zusammenhalt der einzelnen Bauteile, d.h. insbesondere der einzelnen Piezoelemente und des Trägers. D.h., die umhüllende Vergussmasse dient der Fixierung der Piezoelemente in dem Träger. Die Vergussmasse kann beispielsweise ein Kunststoffmaterial sein und ist insbesondere flexibel, sodass die Formänderungen der Piezoelemente nicht zu einem Reissen der Vergussmasse oder einem Abreissen der Piezoelemente von der Vergussmasse führen. Um eine feste Verbindung zwischen Träger und Vergussmasse zu erreichen, kann der Träger mit zusätzlichen Durchbrechungen oder Löchern versehen sein, in welche die Vergussmasse eintritt. More preferably, the carrier and the captured in this piezo elements are embedded in a potting compound. This potting compound envelops the individual piezo elements, the carrier and the electrical connections of the piezo elements. On the one hand, the potting compound can likewise serve for electrical insulation, but on the other hand, it particularly preferably brings about the mechanical cohesion of the individual components, i. in particular the individual piezoelectric elements and the carrier. That is, the encapsulating compound is used to fix the piezoelectric elements in the carrier. The potting compound may for example be a plastic material and is particularly flexible, so that the shape changes of the piezo elements do not lead to a rupture of the potting compound or a tearing of the piezoelectric elements of the potting compound. In order to achieve a firm connection between carrier and potting compound, the carrier may be provided with additional openings or holes into which enters the potting compound.
[0014] Wie oben beschrieben, sind die Piezoelemente vorzugsweise jeweils an ihren axialen Enden, d.h. den beiden axial entgegengesetzten Enden, elektrisch kontaktiert. Dazu sind die Piezoelemente weiter bevorzugt jeweils am zumindest einen Axialende über einen elektrischen Anschlussdraht kontaktiert. Diese elektrischen Anschlussdrähte sind zum einen vorzugsweise flexibel ausgebildet, müssen jedoch zum anderen eine solche Dicke aufweisen, dass ein guter Stromfluss möglich ist. Um den Skin-Effekt zu vermeiden, ohne die Flexibilität einzuschränken, kann auch eine aus feinen Metalldrähten gewebte Litze als Anschlussdraht verwendet werden. As described above, the piezo elements are preferably each at their axial ends, i. the two axially opposite ends, electrically contacted. For this purpose, the piezo elements are more preferably each contacted at least one axial end via an electrical connecting wire. On the one hand, these electrical connection wires are preferably flexible, but on the other hand they must have a thickness such that a good current flow is possible. In order to avoid the skin effect, without restricting the flexibility, a wire woven from fine metal wires can also be used as a connecting wire.
[0015] Gemäss einer besonderen Ausführungsform ist an den Piezoelementen jeweils an einem Axialende ein Stützkörper angebracht. Dies ist dabei vorzugsweise dasjenige Axialende, welches dem Therapiefokus abgewandt ist. Durch die vorangehend beschriebene Halterung der Piezoelemente in den Durchgangslöchern des Trägers und die Einbettung in eine elastische Vergussmasse sind die Piezoelemente relativ kräftefrei eingebettet, und es ist kein rückseitig an den Piezoelementen angebrachtes Trägermaterial, welches eine Stützfunktion übernehmen könnte, vorhanden. Dadurch tritt bei einer generierten Stosswelle ein erhöhter Zuganteil auf. Für einige Anwendungen, wie zum Beispiel die Gewebestimulation, ist dies sogar vorteilhaft, für andere Anwendungen, wie zum Beispiel bei der Steinzertrümmerung, sollte der Zuganteil jedoch vorzugsweise geringer sein. Zur Reduzierung dieses Zuganteils dient ein jeweils an einem Axialende, insbesondere dem dem Therapiefokus abgewandten Axialende angeordnete Stützkörper bzw. ein Backing. Dieser Stützkörper besteht vorzugsweise aus einem vergleichsweise steifen Material, welches sich bei Erzeugen der Stosswelle weniger verformt als die umgebende Vergussmasse. Durch die Auswahl des Materials und die Geometrie des Stützkörpers lässt sich die Grösse des Zuganteils der Stosswellenquelle beeinflussen, sodass durch Auswahl und Gestaltung dieser Stützkörper eine Stosswellenquelle mit gewünschtem Zuganteil geschaffen werden kann. Darüber hinaus kann die Formgebung des Stützkörpers verschiedenartig sein, z.B. konisch oder kugelförmig. Es können auch Formen zusammengesetzter Körper wie Zylinder und Halbkugel oder Zylinder und Kegelstumpf und so weiter gewählt werden. Der Stützkörper kann in seinem Umfangsbereich auch nut- oder wellenförmige Vertiefungen aufweisen, wodurch eine verbesserte Verankerung in der Vergussmasse erreicht werden kann, welche in die jeweiligen Vertiefungen eingreift. So wird ein Formschluss zwischen Vergussmasse und Stützkörper erreicht. According to a particular embodiment, a support body is attached to the piezo elements in each case at an axial end. This is preferably that axial end which is remote from the therapy focus. Due to the above-described mounting of the piezo elements in the through holes of the carrier and the embedding in an elastic potting the piezo elements are embedded relatively force-free, and there is no attached to the back of the piezoelectric elements support material, which could take a support function available. As a result, an increased shock component occurs in the case of a generated shock wave. For some applications, such as tissue stimulation, this is even advantageous, but for other applications, such as in stone fragmentation, the tensile contribution should preferably be lower. To reduce this Zuganteils serves a respectively at an axial end, in particular the treatment focus remote axial end arranged supporting body or a backing. This support body is preferably made of a comparatively stiff material, which deforms less when generating the shock wave than the surrounding potting compound. By selecting the material and the geometry of the support body, the size of the tensile component of the shock wave source can be influenced, so that by selection and design of this support body, a shock wave source can be created with the desired Zuganteil. In addition, the shape of the support body may be varied, e.g. conical or spherical. It is also possible to choose shapes of composite bodies such as cylinder and hemisphere or cylinder and truncated cone and so on. The support body may also have nut- or wave-shaped recesses in its peripheral region, whereby an improved anchoring in the potting compound can be achieved, which engages in the respective recesses. Thus, a positive connection between the potting compound and the support body is achieved.
[0016] Besonders bevorzugt ist der Stützkörper aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigt, um gleichzeitig die elektrische Kontaktierung des Piezoelementes an dem Axialende, an welchem der Stützkörper angeordnet ist, zu ermöglichen. Wenn der Stützkörper aus einem nicht elektrisch leitfähigen Material gefertigt wird, kann er mit einer elektrisch leitfähigen Oberfläche versehen sein und so ebenfalls zur Kontaktierung des Piezoelementes dienen. So kann der Stützkörper aus einem elektrisch leitenden Material gefertigt sein und mit einem Leitkleber mit dem Piezoelement verbunden sein. Alternativ können nichtmetallische Materialien wie beispielsweise Glas, Keramik, Kunststoffe oder Verbundstoffe Verwendung finden, welche dann mit einer elektrisch leitfähigen Oberfläche versehen sind, welche dann wiederum mittels eines Leitklebers mit der Axialseite des Piezoelementes verklebt wird. Particularly preferably, the support body is made of an electrically conductive material to simultaneously allow the electrical contacting of the piezoelectric element at the axial end, on which the support body is arranged. If the support body is made of a non-electrically conductive material, it may be provided with an electrically conductive surface and thus also serve to contact the piezoelectric element. Thus, the support body may be made of an electrically conductive material and be connected to the piezoelectric element with a conductive adhesive. Alternatively, non-metallic materials such as glass, ceramics, plastics or composites can be used, which are then provided with an electrically conductive surface, which in turn is glued by means of a conductive adhesive with the axial side of the piezoelectric element.
[0017] Wie oben beschrieben, kann der Träger zur Erzeugung eines gewünschten Therapiefokus gekrümmt ausgebildet sein, beispielsweise kalottenförmig gekrümmt sein, um einen punktförmigen Therapiefokus zu erzielen. Um einen linienförmigen Therapiefokus zu erreichen, kann der Träger auch nur in eine Richtung gekrümmt sein. Der Träger kann dabei eine vorgegebene Krümmung aufweisen und starr ausgebildet sein, sodass die Piezoelemente dann in einen entsprechend vorgekrümmten Träger eingesetzt werden. Es ist jedoch auch möglich, dass der Träger eine gewisse Flexibilität aufweist und der Träger nach Einsetzen der Piezoelemente in eine gewünschte Form gebogen oder gekrümmt wird. Der Träger kann auch eine Kombination aus den vorgenannten Formen aufweisen. Anschliessend wird er dann in die Vergussmasse eingebettet, wobei dann die gewünschte Form durch die ausgehärtete Vergussmasse beibehalten wird. As described above, the carrier may be curved to produce a desired therapy focus, for example, be curved dome-shaped in order to achieve a punctiform therapy focus. In order to achieve a linear therapy focus, the carrier can also be curved in one direction only. The carrier may have a predetermined curvature and be rigid, so that the piezoelectric elements are then inserted into a corresponding pre-curved carrier. However, it is also possible that the carrier has a certain flexibility and the carrier is bent or curved after insertion of the piezo elements in a desired shape. The carrier may also comprise a combination of the aforementioned forms. Subsequently, it is then embedded in the potting compound, in which case the desired shape is maintained by the cured potting compound.
[0018] Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, zwei oder mehr Träger vorzusehen, in welchen die Piezoelemente in der vorangehend beschriebenen Weise gefasst sind, wobei die Träger mit den Piezoelementen According to a further embodiment of the invention, it is possible to provide two or more carrier in which the piezoelectric elements are taken in the manner described above, wherein the carrier with the piezoelectric elements
3 in axialer Richtung der Piezoelemente übereinanderliegend angeordnet sind. Dabei können die mehreren Träger gemeinsam in die Vergussmasse eingebettet sein. So wird ein «Multischichtenwandler» geschaffen, welcher mehrere übereinanderliegende Schichten einzelner Stosswellenerzeuger aufweist. 3 are arranged one above the other in the axial direction of the piezoelectric elements. In this case, the plurality of carriers can be jointly embedded in the potting compound. Thus, a "multilayer converter" is created which has a plurality of superimposed layers of individual shock wave generators.
[0019] Vorzugsweise besteht der Träger aus einem elektrisch nicht leitenden, mechanisch jedoch ausreichend stabilen Material. Dabei ist das Material derart mechanisch stabil gewählt, dass es der Stosswellenquelle die definierte Form gibt und diese selbstständig hält. Auf diese Weise wird durch den Träger sichergestellt, dass die Piezoelemente in definierter Position relativ zueinander gehalten werden. Preferably, the carrier consists of an electrically non-conductive, but mechanically stable enough material. In this case, the material is selected to be mechanically stable such that it gives the shock wave source the defined shape and holds it independently. In this way, it is ensured by the carrier that the piezo elements are held in a defined position relative to each other.
[0020] Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben. In diesen zeigt: The invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawings. In these shows:
Fig. 1 schematisch einen Querschnitt durch eine kalottenförmige Stosswelle gemäss der Erfindung, 1 shows schematically a cross section through a dome-shaped shock wave according to the invention,
Fig. 2 vergrössert den Ausschnitt II in Fig. 1 , 2 enlarges the detail II in FIG. 1,
Fig. 3 vergrössert ein Piezoelement, 3 enlarges a piezo element,
Fig. 4 eine schematische Draufsicht auf den Träger, 4 is a schematic plan view of the carrier,
Fig. 5 einen schematischen Querschnitt einer kalottenförmigen Stosswellenquelle gemäss einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, 5 shows a schematic cross section of a dome-shaped shock wave source according to a second embodiment of the invention,
Fig. 6 vergrössert den Ausschnitt VI in Fig. 5 und Fig. 6 increases the detail VI in Fig. 5 and
Fig. 7 eine schemafische Schnittansicht einer kalottenförmigen Stosswellenquelle gemäss einer dritten Ausführungsform der Erfindung. 7 is a schematic sectional view of a dome-shaped shock wave source according to a third embodiment of the invention.
[0021 ] Die piezoelektrische Stosswellenquelle gemäss Fig. 1 weist eine kalottenförmige bzw. sphärisch gekrümmte Anordnung von Piezoelementen 2 auf. Die einzelnen Piezoelemente 2 sind in einem Träger 4 gefasst bzw. gehalten und gemeinsam mit dem Träger 4 in eine Vergussmasse 6 eingegossen. Die Piezoelemente 2 sind in einer derart gekrümmten bzw. kalottenförmigen Anordnung platziert, dass ihre Längsachsen X, entlang derer sie Stosswellen erzeugen, auf den gemeinsamen Therapiefokus 8 gerichtet sind. The piezoelectric shock wave source according to FIG. 1 has a dome-shaped or spherically curved arrangement of piezoelectric elements 2. The individual piezoelectric elements 2 are held or held in a carrier 4 and cast together with the carrier 4 in a potting compound 6. The piezoelectric elements 2 are placed in such a curved or dome-shaped arrangement that their longitudinal axes X along which they generate shock waves are directed to the common therapy focus 8.
[0022] Der Träger 4 ist flächig ausgebildet und weist, wie in Fig. 4 gezeigt ist, eine Vielzahl von Durchgangslöchern 10 auf. Die einzelnen Piezoelemente 2 sind jeweils in einem dieser Durchgangslöcher 10 gefasst. Dabei liegen die Piezoelemente mit ihrer Umfangsfläche bezogen auf die Längsachse bzw. axiale Richtung X des jeweiligen Piezoelementes 2 am Innenumfang der Durchgangslöcher 10 an. Die einzelnen Piezoelemente 2 sind, wie in Fig. 2 zu sehen ist, in axialer Richtung jeweils in ihrem Mittelbereich gefasst. D.h., die beiden axialen Enden 12 und 14 stehen in axialer Richtung X im Wesentlichen jeweils um dasselbe Mass gegenüber den Oberflächen des Trägers 4 vor. An den Axialenden 12 und 14 sind die Piezoelemente 2 über elektrische Anschlussdrähte 16 kontaktiert. Dazu sind die elektrischen Anschlussdrähte 16 über Lötpunkte 18 mit den jeweiligen Axialenden 12 und 14 der Piezoelemente 2 verbunden. Die Anschlussdrähte 16 sind flexibel ausgebildet und mit in die flexible Vergussmasse 6 eingebettet. The carrier 4 is formed flat and has, as shown in Fig. 4, a plurality of through holes 10. The individual piezo elements 2 are each held in one of these through holes 10. In this case, the piezo elements lie with their peripheral surface relative to the longitudinal axis or axial direction X of the respective piezoelectric element 2 on the inner circumference of the through holes 10. As can be seen in FIG. 2, the individual piezoelectric elements 2 are gripped in the axial direction, in each case in their middle region. That is, the two axial ends 12 and 14 project in the axial direction X essentially by the same amount relative to the surfaces of the carrier 4. At the axial ends 12 and 14, the piezoelectric elements 2 are contacted via electrical connection wires 16. For this purpose, the electrical connection wires 16 are connected via solder points 18 to the respective axial ends 12 and 14 of the piezo elements 2. The connecting wires 16 are flexible and embedded in the flexible potting compound 6.
[0023] Wie in Fig. 4 zu erkennen ist, weist der Träger 4 neben den Durchgangslöchern 10 zur Aufnahme der Piezoelemente 2 weitere, im Durchmesser kleiner ausgebildete Durchgangslöcher 20 auf, welche von der Vergussmasse 6 durchdrungen werden und somit für eine sichere Verbindung zwischen Vergussmasse 6 und Träger 4 sorgen. Darüber hinaus könnten diese Durchgangslöcher 20 auch dazu genutzt werden, elektrische Anschlussdrähte durch den Träger 4 hindurchzuführen. As can be seen in Fig. 4, the support 4 in addition to the through holes 10 for receiving the piezoelectric elements 2 further, smaller diameter formed through holes 20, which are penetrated by the potting compound 6 and thus for a secure connection between potting compound 6 and carrier 4 provide. In addition, these through holes 20 could also be used to pass electrical leads through the carrier 4.
[0024] Wie am besten in der Vergrösserung von Fig. 2 und Fig. 3 zu erkennen ist, ist jedes Piezoelement 2 an seinem Aussenumfang von zwei Isolationsringen 22 umgeben. Die Isolationsringe 22 sind dabei in der Axialrichtung X voneinander beabstandet, sodass zwischen den Isolationsringen 22 ein ringförmiger Spalt 24 ausgebildet wird, in welchen der Träger 4 eingreift. D.h., der Träger 4 wird in axialer Richtung zwischen den Isolationsringen 22 fixiert. Die Isolationsringe 22 dienen damit neben der elektrischen Isolation zusätzlich der mechanischen Fixierung der Piezoelemente 2 in den Durchgangslöchern 10 des Trägers 4. Die Isolationsringe 22 können auf dem Aussenumfang der Piezoelemente 2 aufgeschrumpft sein. Dazu kann beispielsweise ein Schrumpfschlauchmaterial Verwendung finden, welches gegebenenfalls mit einem Klebstoff versehen sein kann, bevorzugt einem Heisskleber. As best seen in the enlargement of Fig. 2 and Fig. 3, each piezoelectric element 2 is surrounded on its outer circumference by two insulating rings 22. The insulation rings 22 are spaced apart in the axial direction X, so that between the insulation rings 22, an annular gap 24 is formed, in which the carrier 4 engages. That is, the carrier 4 is fixed in the axial direction between the insulation rings 22. The insulating rings 22 thus serve in addition to the electrical insulation in addition to the mechanical fixation of the piezoelectric elements 2 in the through holes 10 of the carrier 4. The insulating rings 22 may be shrunk on the outer circumference of the piezoelectric elements 2. For this purpose, for example, find a shrink tubing use, which may optionally be provided with an adhesive, preferably a hot melt adhesive.
[0025] Darüber hinaus verlängert sich durch die Verwendung zweier beanstandeter Isolationsringe 22 die Kriechstrecke zwischen den Axialenden 12 und 14, d.h. den beiden Polen des Piezoelementes 2. In addition, by using two spaced insulation rings 22, the creepage distance between the axial ends 12 and 14, i. E. the two poles of the piezoelectric element 2.
[0026] Die Fig. 5 und 6 zeigen eine abgewandelte zweite Ausführungsform, welche sich von der zuvor beschriebenen Ausführungsform darin unterscheidet, dass an den Axialenden 14, d.h. den dem Therapiefokus abgewandten Axialenden 14 der Piezoelemente 2, jeweils ein Stützkörper 26 angebracht ist. Die Stützkörper 26 bestehen aus einem gegenüber der Vergussmasse 6 steifen, d.h. weniger elastischen Material, welches entweder elektrisch leitend ausgebildet ist oder mit einer elektrisch leitenden Oberflächenschicht versehen ist. Die Stützkörper 26 sind auf die Axialenden 14 der Piezoelemente 2 elektrisch leitend aufgeklebt. Die Stützkörper 26 dienen dazu, den Zuganteil bei der Stosswellenerzeugung zu reduzieren und sind gemeinsam mit dem Träger 4 und den Piezoelementen 2 in die Vergussmasse 6 eingebettet. Die Figures 5 and 6 show a modified second embodiment which differs from the previously described embodiment in that, at the axial ends 14, i. the axial ends 14 of the piezo elements 2 facing away from the therapy focus, in each case a support body 26, is attached. The support bodies 26 consist of a rigid relative to the potting compound 6, i. less elastic material which is either electrically conductive or provided with an electrically conductive surface layer. The support body 26 are adhesively bonded to the axial ends 14 of the piezoelectric elements 2. The support bodies 26 serve to reduce the tensile component in the shock wave generation and are embedded together with the carrier 4 and the piezoelectric elements 2 in the potting compound 6. The
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