DE102010055836A1

DE102010055836A1 - Piezoelectric shock wave source

Info

Publication number: DE102010055836A1
Application number: DE102010055836A
Authority: DE
Inventors: Edgar Bauer; Mark Freier
Original assignee: Richard Wolf GmbH
Current assignee: Richard Wolf GmbH
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2012-06-28
Anticipated expiration: 2030-12-24
Also published as: FR2969895B1; CH704284B1; DE102010055836B4; CH704284A2; FR2969895A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine piezoelektrische Stoßwellenquelle mit einer Vielzahl von Piezoelementen und einem flächigen Träger, welcher eine Vielzahl von Durchgangslöchern aufweist, wobei jedes Piezoelement in einem der Durchgangslöcher gefasst ist.The invention relates to a piezoelectric shock wave source with a plurality of piezo elements and a planar support which has a plurality of through holes, each piezo element being held in one of the through holes.

Description

Die Erfindung betrifft eine piezoelektrische Stoßwellenquelle.The invention relates to a piezoelectric shock wave source.

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 and shock wave therapy devices have been successfully in clinical use for about 25 years for the non-invasive treatment of stone ailments or soft tissue pain. 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.

Beispielsweise DE 196 244 43 zeigt eine solche bekannte piezoelektrische Stoßwellenquelle.For example DE 196 244 43 shows such a known piezoelectric shock wave source.

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, there is the problem 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.

Im Hinblick auf den Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, bei einer piezoelektrischen Stoßwellenquelle die Befestigung der einzelnen Piezoelemente zu verbessern und gleichzeitig einen Hochspannungsüberschlag bei den Piezoelementen sicher zu verhindern.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 and at the same time to reliably prevent high-voltage flashover in the piezoelectric elements.

Diese Aufgabe wird durch eine piezoelektrische Stoßwellenquelle mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen, 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 subclaims, the following description and the accompanying figures.

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 piezoelectric shock wave source according to the invention 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 piezo elements, add. This can be, for example, a point or line-shaped focus.

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 fixed to a flat carrier, wherein the carrier may be flat or curved.

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 Durchgangslöchern 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 takes place in such a way that a plurality of through-holes are formed in the carrier. 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-holes. The piezoelectric elements preferably lie with their outer circumference on the inner circumference of the through holes. For this purpose, the through-holes have a cross-sectional shape which substantially 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, d. H. the piezoelectric elements protrude beyond the surfaces on both opposite surfaces of the carrier or protrude from 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.

Durch die Fassung der Piezoelemente in den Durchgangslöchern wird darüber hinaus die Kriechstrecke von einem Axialende zum entgegengesetzten Axialende der Piezoelemente verlängert, 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, the creepage distance is extended beyond an axial end to the opposite axial end of the piezo elements, so that a high-voltage flashover can be prevented. The axial extent direction of the piezo elements is that direction in which the shock or pressure wave is generated, d. H. 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.

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, as seen in their axial direction, the piezoelectric elements are gripped in their middle region in each case in one of the through-holes. Ie. the piezo elements protrude to both sides of the carrier substantially by the same amount relative to the carrier surface. In the middle region, the individual piezoelectric elements can be kept particularly secure.

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, 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.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, ie 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 frictionally against the outer peripheral surface of the piezoelectric element. In addition, they can be glued to the surface of the piezoelectric elements, for example by means of hot melt adhesive. The insulation rings themselves are made of an electrically non-conductive material such. As 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 connection poles, ie the positive and the negative pole are arranged 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.

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 effects the mechanical cohesion of the individual components, ie. H. in particular the individual piezoelectric elements and the carrier. Ie. the encapsulating compound is used to fix the piezoelectric elements in the carrier. The potting compound may be, for example, a plastic material and is particularly flexible, so that the changes in shape of the piezoelectric 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.

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 einem 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, d. H. the two axially opposite ends electrically contacted. For this purpose, the piezoelectric elements are further preferably each contacted on at least one axial end via an electrical connection 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.

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 Steinzertrümmung, 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. By the above-described mounting of the piezoelectric elements in the through holes of the carrier and the embedding in an elastic potting the piezoelectric elements are embedded relatively force-free and there is no back attached to the piezoelectric elements carrier material, which could take a support function available. As a result, an increased tensile component occurs in the case of a generated shockwave. For some applications, such as tissue stimulation, this is even advantageous, but for other applications, such as in stone fracture, 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 a shock wave source with a desired tensile component can be created by selecting and designing this support body. In addition, the shape of the support body may be varied, for. B. 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.

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 Piezoelemente 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, at the same time the electrical contacting of the piezoelectric element at the axial end, at which the Support body is arranged to allow. 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 elements. 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, ceramic, plastics or composites, find use, 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.

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 Einsetzten 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 support may be curved to produce a desired therapy focus, for example 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. Then it is then embedded in the potting compound, in which case the desired shape is maintained by the cured potting compound.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, zwei oder mehr Träger vorzusehen, in welchen die Piezoelemente in der vorangehend beschrieben Weise gefasst sind, wobei die Träger mit den Piezoelementen 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.According to a further embodiment of the invention, it is possible to provide two or more carriers, in which the piezoelectric elements are gripped in the manner described above, wherein the carriers are arranged with the piezoelectric elements in the axial direction of the piezoelectric elements superimposed. In this case, the plurality of carriers can be jointly embedded in the potting compound. Thus, a "multilayer transducer" is created which has a plurality of superimposed layers of individual shock wave generators.

Vorzugsweise besteht der Träger aus einem elektrisch nicht leitenden, mechanisch jedoch ausreichend stabilen Material. Dabei ist das Material derart mechanisch stabil gewählt, dass er 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 in such a way 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.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben. In diesen zeigt:The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings. In these shows:

1 schematisch einen Querschnitt durch eine kalottenförmige Stoßwelle gemäß der Erfindung, 1 FIG. 2 schematically shows a cross section through a dome-shaped shock wave according to the invention, FIG.

2 vergrößert den Ausschnitt II in 1, 2 enlarges the detail II in 1 .

3 vergrößert ein Piezoelement, 3 enlarges a piezo element,

4 eine schematische Draufsicht auf den Träger, 4 a schematic plan view of the carrier,

5 einen schematischen Querschnitt einer kalottenförmigen Stoßwellenquelle gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, 5 a schematic cross section of a dome-shaped shock wave source according to a second embodiment of the invention,

6 vergrößert den Ausschnitt VI in 5 und 6 enlarges the detail VI in 5 and

7 eine schematische Schnittansicht einer kalottenförmigen Stoßwellenquelle gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. 7 a schematic sectional view of a dome-shaped shock wave source according to a third embodiment of the invention.

Die piezoelektrischen Stoßwellenquelle gemäß 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 1 has a dome-shaped or spherically curved arrangement of piezo elements 2 on. The individual piezo elements 2 are in a carrier 4 taken or held and together with the carrier 4 in a potting compound 6 cast. The piezo elements 2 are placed in such a curved or dome-shaped arrangement that their longitudinal axes X along which they generate shock waves on the common therapy focus 8th are directed.

Der Träger 4 ist flächig ausgebildet und weist, wie in 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 2 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 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 flat and has, as in 4 is shown, a plurality of through holes 10 on. The individual piezo elements 2 are each in one of these through holes 10 caught. Here are the piezo elements 2 with its 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 at. The individual piezo elements 2 are, as in 2 can be seen, taken in the axial direction in each case in its central region. Ie. the two axial ends 12 and 14 are in the axial direction X substantially each by the same amount relative to the surfaces of the carrier 4 in front. At the axial ends 12 and 14 are the piezo elements 2 via electrical connection wires 16 contacted. These are the electrical connection wires 16 about solder points 18 with the respective axial ends 12 and 14 the piezo elements 2 connected. The connecting wires 16 are flexible and with in the flexible potting compound 6 embedded.

Wie in 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 in 4 can be seen, the carrier points 4 next to the through holes 10 for receiving the piezo elements 2 further, smaller in diameter formed through holes 20 on which of the potting compound 6 be penetrated and thus for a secure connection between potting compound 6 and carriers 4 to care. In addition, these through holes could 20 Also be used to electrical connection wires through the carrier 4 pass therethrough.

Wie am besten in der Vergrößerung von 2 und 3 zu erkennen ist, ist jedes Piezoelemente 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 in the enlargement of 2 and 3 it can be seen, is every piezo elements 2 on its outer periphery of two isolation rings 22 surround. The isolation 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 intervenes. Ie. the carrier 4 is in the axial direction between the isolation rings 22 fixed. The isolation rings 22 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 isolation rings 22 can on the outer circumference of the piezo elements 2 shrunk down. For this purpose, for example, find a shrink tubing use, which may optionally be provided with an adhesive, preferably a hot melt adhesive.

Darüber hinaus verlängert sich durch die Verwendung zweier beabstandeter Isolationsringe 22 die Kriechstrecke zwischen den Axialenden 12 und 14, d. h. den beiden Polen des Piezoelementes 2.In addition, extended by the use of two spaced isolation rings 22 the creepage distance between the axial ends 12 and 14 ie the two poles of the piezoelement 2 ,

Die 5 und 6 zeigen eine abgewandelte zweite Ausführungsform, welche sich von der zuvor beschriebene 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 Stützkörper 26 sind über Anschlussdrähte 16, welche an Lötpunkten 18 an den Stützkörpern 26 angebunden sind, elektrisch kontaktiert und dienen somit der elektrischen Kontaktierung der Piezoelemente 2.The 5 and 6 show a modified second embodiment, which differs from the previously described embodiment in that at the axial ends 14 , ie the axial ends facing away from the therapy focus 14 the piezo elements 2 each a supporting body 26 is appropriate. The supporting bodies 26 consist of one opposite the potting compound 6 stiff, ie less elastic material, which is either electrically conductive or provided with an electrically conductive surface layer. The supporting bodies 26 are on the axial ends 14 the piezo elements 2 glued electrically conductive. The supporting bodies 26 serve to reduce the train share in shock wave generation and are in common with the wearer 4 and the piezo elements 2 in the potting compound 6 embedded. The supporting bodies 26 are over connecting wires 16 , which at solder points 18 on the supporting bodies 26 are connected, electrically contacted and thus serve the electrical contacting of the piezoelectric elements 2 ,

7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, welche einen zweischichtigen Wandler darstellt. Der gezeigte Wandler weist zwei sich parallel bzw. konzentrisch zueinander erstreckende Träger 4 auf, in welche jeweils in der vorangehend beschrieben Weise, die Piezoelemente 2 eingesetzt sind. D. h. es sind zwei radial übereinanderliegende Träger mit darin eingefassten Piezoelementen 2 vorgesehen, welche gemeinsam in eine Vergussmasse 6 eingebettet sind. Durch die doppelte Anordnung von Piezoelementen wird eine größere Leistung des Stoßwellenwandlers erreicht. 7 shows a further embodiment of the invention, which is a two-layer transducer. The transducer shown has two parallel or concentric to each other extending carrier 4 on, in which in each case in the manner described above, the piezoelectric elements 2 are used. Ie. There are two radially superimposed carrier with piezo elements enclosed therein 2 provided, which together in a potting compound 6 are embedded. Due to the double arrangement of piezoelectric elements, a greater power of the shockwave converter is achieved.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22: Piezoelementepiezo elements
44: Trägercarrier
66: Vergussmassepotting compound
88th: Therapiefokustherapy focus
1010: DurchgangslöcherThrough holes
12, 1412, 14: Axialendenaxial ends
1616: Anschlussdrähteleads
1818: Lötpunkteplumb
2020: DurchgangslöcherThrough holes
2222: Isolationsringeinsulation rings
2424: Spaltgap
2626: Stützkörpersupport body
XX: Längsachselongitudinal axis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19624443 [0003]

Claims

Piezoelectric shock wave source with a plurality of piezo elements ( 2 ) and a flat carrier ( 4 ), which has a multiplicity of through holes ( 10 ), each piezo element ( 2 ) in one of the through holes ( 10 ).

Piezoelectric shock wave source in which the piezo elements ( 2 ) in each case in its axial direction (X) seen in its central region in one of the through holes ( 10 ).

Piezoelectric shock wave source according to Claim 1 or 2, in which the piezo elements ( 2 ) each of at least two isolation rings ( 22 ) are circumferentially sheathed, wherein the insulation rings ( 22 ) are axially spaced such that the carrier ( 4 ) between the two isolation rings ( 22 ) is located.

Piezoelectric shock wave source in which the carrier ( 4 ) and the piezo elements (in this 2 ) in a potting compound ( 6 ) are embedded.

Piezoelectric shock wave source according to one of the preceding claims, in which the piezo elements ( 2 ) each at their axial ends ( 12 . 14 ) are electrically contacted.

Piezoelectric shock wave source according to claim 5, in which the piezo elements ( 2 ) each at at least one axial end ( 12 . 14 ) via electrical connection wires ( 16 ) are contacted.

Piezoelectric shock wave source according to one of the preceding claims, in which on the piezo elements ( 2 ) each at an axial end ( 14 ) a supporting body ( 26 ) is attached.

A piezoelectric shock wave source according to claim 7, wherein the support body ( 26 ) is made of an electrically conductive material or provided with an electrically conductive surface and for contacting the piezoelectric element ( 2 ) serves.

A piezoelectric shock wave source according to any one of the preceding claims, wherein the support ( 4 ) is curved.

A piezoelectric shock wave source according to any one of the preceding claims, wherein at least two supports ( 4 ) with piezo elements ( 2 ) are arranged one above the other.

A piezoelectric shock wave source according to any one of the preceding claims, wherein the support ( 4 ) consists of an electrically non-conductive mechanically stable material.