DE102012220121B3

DE102012220121B3 - Gerät zur Druckwellenbehandlung und Verfahren zur Steuerung eines Geräts zur Druckwellenbehandlung

Info

Publication number: DE102012220121B3
Application number: DE201210220121
Authority: DE
Inventors: Manfred Schulz; Ernst Marlinghaus; Pavel Novak
Original assignee: Storz Medical AG
Current assignee: Storz Medical AG
Priority date: 2012-11-05
Filing date: 2012-11-05
Publication date: 2013-09-19
Anticipated expiration: 2032-11-06

Abstract

Ein Gerät zur Druckwellenbehandlung des menschlichen oder tierischen Körpers umfasst eine Druckluftquelle zur Bereitstellung von Druckluft eines konstanten Drucks, ein Magnetventil zur Erzeugung von Druckluftpulsen aus der Druckluft, einen Applikator zur Erzeugung therapeutisch wirksamer Druckpulse aus den Druckluftpulsen, und eine Steuereinheit. Die Steuereinheit erzeugt Steuerpulse zur Ansteuerung des Magnetventils. Diese Steuerpulse weisen unabhängig von dem Sollwert für die Druckluft eine konstante Dauer auf. Weiterhin wird an der Steuereinheit ein Sollwert für einen Luftdruck eingegeben. Die Steuereinheit korrigiert den Sollwert mittels einer Korrekturfunktion und erzeugt ein angepasstes Sollwertsignal für die Druckluft, so das bei niedrigen Luftdrücken das Sollwertsignal erhöht und bei hohen Luftdrücken das Sollwertsignal verringert wird.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Druckwellenbehandlung und ein Verfahren zur Steuerung eines Geräts zur Druckwellenbehandlung des menschlichen oder tierischen Körpers mit einem erweiterten Arbeitsbereich und besserer Reproduzierbarkeit der Arbeitspunkteinstellung.
Stand der Technik
Medizinische Druckwellengeräte zur Erzeugung therapeutisch wirksamer Druckpulse sind beispielsweise aus der DE 20 2009 001 238 U1 oder auch aus der EP 2 181 730 A1 bekannt. Die Druckpulse werden durch den Aufprall eines mit Druckluft beschleunigten Projektil auf einen ruhenden und vorzugsweise elastisch gelagerten Prallkörper erzeugt. Durch einen direkten Kontakt des Prallkörper zur Hautoberfläche werden diese Druckpulse in den Patientenkörper eingeleitet und breiten sich dort als Druckwelle radial aus.
Die Druckluft zur Beschleunigung des Projektils wird über ein Magnetventil gesteuert. Das Magnetventil wird für einen kurzen Zeitraum im Bereich einiger Millisekunden geöffnet und dann wieder geschlossen. Die Öffnungsdauer hängt von dem Druck der Druckluft ab. So wird bei einem hohen Druck eine kürzere Öffnungsdauer vorgegeben, um den Rückflug des Projektils durch nachströmende Luft nicht zu behindern. An einer Steuereinheit kann vom Bediener der maximale Druck der Druckluft sowie die Wiederholfrequenz der Pulse eingestellt werden.
Bei niedrigem Druck der Druckluft hat sich gezeigt, dass die Energie der Druckpulse nur schlecht reproduzierbar ist.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zur Druckwellenbehandlung des menschlichen oder tierischen Körpers mit einem erweiterten Arbeitsbereich und besserer Reproduzierbarkeit der Arbeitspunkteinstellung sowie ein Verfahren zur Steuerung eines solchen Geräts auszugestalten.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren nach Anspruch 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Detaillierte Untersuchungen von Druckwellengeräten entsprechend dem Stand der Technik haben gezeigt, dass die schlechte Reproduzierbarkeit der Druckpulse durch das Schaltverhalten der eingesetzten Magnetventil hervorgerufen wird. So konnte gezeigt werden, dass die Schaltzeiten der Magnetventile bei geringem Druck der Druckluft stark ansteigen und insbesondere die Reproduzierbarkeit der Schaltzeiten mit niedrigeren Drücken abnimmt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat das Gerät zur Druckwellenbehandlung des menschlichen oder tierischen Körpers eine steuerbare Druckluftquelle zur Bereitstellung von Druckluft, ein Magnetventil zur Erzeugung von Druckluftpulsen aus der Druckluft sowie einen Applikator zur Erzeugung von Druckpulsen. Hierzu wird im Applikator ein in einem Führungsrohr geführtes Projektil mit Druckluft beschleunigt. Beim Aufprall des Projektils auf einen ruhenden und elastisch gelagerten Prallkörper werden die Druckpulse erzeugt. Zur Steuerung der Energie der Druckpulse werden die Druckluftpulse in Ihrem Druck variiert, wobei die Dauer der Druckluftpulse konstant bleibt. Der Bediener des Geräts kann an einer Steuereinheit einen Luftdruck und eine Wiederholfrequenz der Druckpulse einstellen.
Bei den dem Stand der Technik entsprechenden Geräten wurde immer eine bestimmte Relation zwischen dem Luftdruck und der Energie der Druckpulse beibehalten. Damit auch bei niedrigen Luftdrücken genügend Luft zum beschleunigen des Projektils zugeführt wird, erhöhen die dem Stand der Technik entsprechenden Geräte die Dauer der Druckluftpulse.
Das erfindungsgemäße Gerät erzeugt im Gegensatz zum Stand der Technik Druckluftpulse konstanter Dauer, indem die Einschaltdauer des Magnetventils konstant gehalten wird. Gleichzeitig wird der Luftdruck durch einen Korrekturwert angepasst. Es wird also der vom Bediener eingestellte Luftdruckwert mit einem Korrekturwert bzw. einer Korrekturfunktion korrigiert und dieser korrigierte Luftdruck durch die Druckluftquelle abgegeben. Hierzu wird insbesondere bei niedrigen Energien der Druckpulse, also bei niedrigem Luftdruck, gegenüber dem Stand der Technik ein höherer Luftdruck und bei höheren Energien der Druckpulse, also bei hohem Luftdruck, ein niedrigerer Luftdruck verwendet. Durch die Korrektur des eingestellten Luftdrucks ergibt sich ein Verhalten des Druckwellengeräts, wie es aus den Geräten entsprechend dem Stand der Technik bekannt ist. Somit bleibt die Relation zwischen dem eingestellten Luftdruck und den Energien der Stoßwellen unverändert.
Durch eine konstante Dauer der Druckpulse kann die gesamte Ansteuerung wesentlich vereinfacht werden. Da nun bei niedrigeren Energien der Druckpulse ein gegenüber dem Stand der Technik höherer Luftdruck eingesetzt wird, ergeben sich hier bereits kurze und insbesondere reproduzierbare Schaltzeiten der Magnetventil. Durch die Reduzierung des Luftdrucks bei höheren Energien der Druckpulse gegenüber dem Stand der Technik ergibt sich insgesamt eine geringere Variation des Luftdrucks, was zu einer geringeren Variation der Ventilschaltzeiten und damit zu einer lediglich besseren Reproduzierbarkeit und höheren Genauigkeit der Dosierung der Energie der Druckpulse führt.
Entsprechend einer besonders vorteilhaft Ausgestaltung der Erfindung wird die Einschaltdauer des Magnetventils an das Magnetventil angepasst. Bevorzugt wird hierzu ein elektrischer Impuls in seiner Dauer zur Steuerung des Magnetventils angepasst. Hierzu kann beispielsweise das Magnetventil vor oder nach der Montage des Magnetventils, vor der Inbetriebnahme des Geräts oder auch während des Betriebs vermessen und die Einschaltdauer entsprechend angepasst werden. So könnte ein Wert entsprechend der gemessenen Einschaltdauer in einem Speicher des Geräts abgelegt werden. Besonders bevorzugt ist es, wenn Magnetventile in bestimmte Gruppen von Einschaltdauern eingeteilt werden. Hierzu könnte beispielsweise vor dem Einbau eines Magnetventil in das Gerät eine Vermessung der Magnetventile und eine Selektion zu den Gruppen erfolgen. In dem Gerät wird dann eine Konfigurationseinstellung entsprechend der Gruppe vorgenommen, so dass zur Gruppe passend eine Einschaltdauer ausgewählt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung eines Geräts zur Druckwellenbehandlung umfasst den Betrieb eines in das Gerät integrierten Magnetventils mit Pulsen konstanter Einschaltdauer. Parallel hierzu wird der Luftdruck durch einen Korrekturwert angepasst. Es wird hier auf die detaillierte Beschreibung oben Bezug genommen.
Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben.
1 zeigt eine Erfindungsgemäße Vorrichtung.
2 zeigt verschiedene Betriebsparameter entsprechend dem Stand der Technik.
3 zeigt die Betriebsparameter entsprechend der Erfindung.
In 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt. Das Gerät zur Druckwellenbehandlung des menschlichen oder tierischen Körpers umfasst einen Applikator 50 zur Erzeugung therapeutisch wirksamer Druckpulse. Hierzu wird ein in einem Führungsrohr 53 geführtes Projektil 52 mit Druckluft beschleunigt. Beim Aufprall des Projektils auf einen ruhenden und elastisch gelagerten Prallkörper 54 werden die Druckpulse erzeugt. Diese werden dann über die am Prallkörper anliegende Hautoberfläche in den Patientenkörper eingeleitet, um sich dort als Druckwelle radial auszubreiten. Zur gezielten Beschleunigung des Projektils werden dem Applikator 50 über eine Leitung 64 Druckluftpulse aus einem Magnetventil 61 über einen Anschluss 51 zugeführt. Zur Erzeugung der Druckluftpulse wird ein Magnetventil 61 aus einer Druckluftquelle 60 mittels einer Druckluftleitung 63 mit Druckluft gespeist. Das Magnetventil kann nun je nach Schaltstellung die Druckluft in den Applikator 50 leiten oder den Applikator über eine Entlüftungsleitung 62 entlüften.
Die Steuerung der Vorrichtung erfolgt über eine Steuereinheit 70, bei der ein Sollwert für einen Luftdruck und bevorzugt eine Wiederholfrequenz der Druckpulse eingestellt wird. Die Steuereinheit 70 gibt ein Sollwertsignal 71 für den Luftdruck, welches um einen Korrekturwert bzw. den Wert einer Korrekturfunktion gegenüber dem Sollwert korrigiert wurde an die Druckluftquelle ab, so dass Druckluft mit einem entsprechenden Luftdruck liefert. Weiterhin gibt die Steuereinheit 70 ein Steuersignal für das Magnetventil ab. Das Steuersignal für das Magnetventil ist bevorzugt ein gepulstes Signal mit Pulsen einer konstanten Dauer und der eingestellten Wiederholfrequenz. Bevorzugterweise wird die Anzahl der abgegebenen Pulse gezählt und besonders bevorzugt überwacht, so das das Erreichen einer bestimmten Pulsanzahl angezeigt wird bzw. zu einer Abschaltung der Pulse führt.
In der 2 sind verschiedene Betriebsparameter entsprechend dem Stand der Technik dargestellt. In dem Diagramm sind auf der Achse nach oben der Luftdruck und auf der Achse nach rechts die Energie eines einzelnen durch einen Druckluftpuls verursachten Druckpulses aufgetragen. Die Breiten der dargestellten Druckluftpulse sind ein Maß für die Dauer der Druckluftpulse. Es sind hier beispielhaft ein Druckluftpuls 10 mit niedrigem Luftdruck und ein Druckluftpuls 20 mit hohem Luftdruck dargestellt. Der Druckluftpuls 10 hat hier beispielsweise einen Luftdruck von 1 bar und eine Pulsdauer von 14 ms. Der daraus resultierende Druckpuls hat eine Energie von 30 mJ. Der Druckluftpuls 20 hat hier beispielhaft einen Luftdruck von 5 bar und eine Pulsdauer von 5 ms. Die daraus resultierende Energie des Druckpulses beträgt 160 mJ. Zwischen diesen beiden dargestellten Arten der Druckluftpulse sind beliebige andere Druckluftpulse möglich. Die Relation zwischen dem Luftdruck und der Energie der abgegebenen Druckpulse zeigt die Gerade 30.
In der 3 sind die Betriebsparameter wie in der vorhergehenden Figur, jedoch entsprechend der Erfindung dargestellt. Ein Druckluftpuls 11 zur Erzeugung eines Druckpulses mit einer Energie von 30 mJ hat nun eine Dauer von 7 ms und einen auf 1,8 bar erhöhten Luftdruck. Der Benutzer stellt hier immer noch entsprechend dem Stand der Technik einen Luftdruck von 1 bar an der Steuereinheit 70 ein. Es wird hier entsprechend der Erfindung ein Korrekturwert von 0,8 bar hinzu addiert, um bei einer kürzeren Pulsdauer die geforderte Energie des Druckpulses zu erreichen. Ein weiterer Druckluftpuls 21 zur Erzeugung eines Druckpulses von 160 mJ hat die für alle Pulse gleiche Dauer von 7 ms. Da diese Pulsdauer größer als die aus dem Stand der Technik bekannte Pulsdauer ist, wird zur Bereitstellung der geforderten Energie des Druckpulses der eingestellte Druckluft durch einen Korrekturwert von 0,2 bar auf 4,8 bar reduziert. Es wird entsprechend der Erfindung anstelle der Geraden 30 eine modifizierte Gerade 31 entsprechend der angepassten Relation zwischen Luftdruck und Energie der Druckpulse verwendet. Der Korrekturwert entspricht der Differenz der einzelnen Punkte der Geraden 31 und der Geraden 30.
Bezugszeichenliste

10: Druckluftpuls mit niedrigem Luftdruck nach dem Stand der Technik
11: Druckluftpuls mit niedrigem Luftdruck und konstanter Dauer
20: Druckluftpuls mit hohem Luftdruck nach dem Stand der Technik
21: Druckluftpuls mit hohem Luftdruck und konstanter Dauer
50: Applikator
51: Druckluftanschluss
52: Projektil
53: Führungsrohr
54: Prallkörper
60: Druckluftquelle
61: Magnetventil
62: Entlüftungsleitung
63: Druckluftleitung
64: Leitung für Druckluftpulse
70: Steuereinheit
71: Sollwertsignal für Luftdruck
72: Steuersignal für Magnetventil

Claims

Gerät zur Druckwellenbehandlung des menschlichen oder tierischen Körpers umfassend wenigstens – eine Druckluftquelle (60) zur Bereitstellung von Druckluft eines steuerbaren Drucks, – ein Magnetventil (61) zur Erzeugung von Druckluftpulsen aus der Druckluft, – einen Applikator (50) zur Erzeugung therapeutisch wirksamer Druckpulse aus den Druckluftpulsen, – eine Steuereinheit (70) zur Eingabe eines Sollwerts für einen Luftdruck und zur Erzeugung eines Sollwertsignals für die Druckluftquelle zur Abgabe eines bestimmten Luftdrucks sowie zur Steuerung des des Magnetventils zur Erzeugung von Druckluftpulsen einer vorgegebenen Dauer, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Dauer der Druckluftpulse unabhängig von der Eingabe eines Sollwerts für einen Luftdruck konstant ist, und das Sollwertsignal für die Druckluftquelle durch Anwendung einer Korrekturfunktion aus dem eingegebenen Sollwert errechnet wird, wobei entsprechend der Korrekturfunktion bei niedrigen Sollwerten das Sollwertsignal gegenüber dem Sollwert erhöht wird und bei hohen Sollwerten das Sollwertsignal gegenüber dem Sollwert reduziert wird.
Gerät zur Druckwellenbehandlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturfunktion als Wertetabelle gespeichert ist.
Gerät zur Druckwellenbehandlung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetventil durch Steuerpulse gesteuert wird, deren Pulsdauer an das Magnetventil angepasst ist.
Verfahren zur Steuerung eines Geräts zur Druckwellenbehandlung des menschlichen oder tierischen Körpers, mit – einer Druckluftquelle (60) zur Bereitstellung von Druckluft eines steuerbaren Drucks, – einem Magnetventil (61) zur Erzeugung von Druckluftpulsen aus der Druckluft, – einem Applikator (50) zur Erzeugung therapeutisch wirksamer Druckpulse aus den Druckluftpulsen, – einer Steuereinheit (70) zur Eingabe eines Sollwerts für einen Luftdruck und zur Erzeugung eines Sollwertsignals für die Druckluftquelle zur Abgabe eines bestimmten Luftdrucks sowie zur Steuerung des Magnetventils zur Erzeugung von Druckluftpulsen einer vorgegebenen Dauer, umfassend Konstanthalten der vorgegebenen Dauer der Druckluftpulse unabhängig von der Eingabe eines Sollwerts für einen Luftdruck, und Errechnen des Sollwertsignals für die Druckluftquelle durch Anwendung einer Korrekturfunktion aus dem eingegebenen Sollwert, wobei entsprechend der Korrekturfunktion bei niedrigen Sollwerten das Sollwertsignal gegenüber dem Sollwert erhöht wird und bei hohen Sollwerten das Sollwertsignal gegenüber dem Sollwert reduziert wird.