DE102022126987A1

DE102022126987A1 - Federeinrichtung zum Zwischenspeichern einer Bewegungsenergie und/oder Verlängern einer Stoßdauer eines Projektils einer Lithotripsievorrichtung, Lithotripsievorrichtung, Nachrüstsatz und Verfahren zum Aufprägen einer Verformungswelle auf eine Sonotrode

Info

Publication number: DE102022126987A1
Application number: DE102022126987.6A
Authority: DE
Inventors: Beat Krattiger
Original assignee: Karl Storz SE and Co KG
Current assignee: Karl Storz SE and Co KG
Priority date: 2022-10-14
Filing date: 2022-10-14
Publication date: 2024-04-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Federeinrichtung zum Zwischenspeichern einer Bewegungsenergie und/oder Verlängern einer Stoßdauer eines Projektils einer Lithotripsievorrichtung, wobei die Federeinrichtung eine Längsrichtung und ein Gehäuse und/oder eine Halteeinheit für das Gehäuse aufweist, und das Gehäuse in der Längsrichtung ein proximales Ende und ein distales Ende aufweist, wobei die Federeinrichtung zwei oder mehrere Folienelemente in dem Gehäuse aufweist, wobei die Folienelemente in der Längsrichtung gestapelt sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Lithotripsievorrichtung zum Zertrümmern von Körpersteinen, einen Nachrüstsatz zum Nachrüsten einer bestehenden Lithotripsievorrichtung und ein Verfahren zum Aufprägen einer Verformungswelle auf eine Sonotrode einer Lithotripsievorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Federeinrichtung zum Zwischenspeichern einer Bewegungsenergie und/oder Verlängern einer Stoßdauer eines Projektils einer Lithotripsievorrichtung, wobei die Federeinrichtung eine Längsrichtung und ein Gehäuse und/oder eine Halteeinheit für das Gehäuse aufweist, und das Gehäuse in der Längsrichtung ein proximales Ende und ein distales Ende aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Lithotripsievorrichtung zum Zertrümmern von Körpersteinen, einen Nachrüstsatz zum Nachrüsten einer bestehenden Lithotripsievorrichtung und ein Verfahren zum Aufprägen einer Verformungswelle auf eine Sonotrode.
Die Lithotripsie ist ein bekanntes Verfahren zum Zertrümmern von Körpersteinen, welche sich z.B. durch Kondensation und/oder Auskristallisation von Salzen und Eiweißen als sogenanntes Konkrement in Körperorganen, wie beispielsweise in der Blase oder Niere, bilden. Wenn die Körpersteine zu groß für einen natürlichen Abgang sind und Beschwerden verursachen, müssen diese mit einem Lithotripter zerkleinert werden, sodass die zerkleinerten Steine durch natürliche Ausscheidung und/oder mittels einer Saug-Spül-Pumpe entfernt werden können. Die zu zertrümmernden Körpersteine sind häufig inhomogen mit unterschiedlichen Bestandteilen und/oder Festigkeiten aufgebaut.
Pneumatische Lithotripter beruhen auf dem Schlaghammer-Prinzip, bei dem ein Projektil innerhalb eines Beschleunigungsrohrs beschleunigt und die kinetische Energie des Projektils über einen elastischen Stoß auf das proximale Ende einer Sonde und/oder Sonotrode und weiter auf dessen distales Ende zum Fragmentieren des Körpersteins übertragen wird. Um eine optimale Zertrümmerung eines Körpersteins mit der distalen Spitze der Sonde zu erreichen, wird üblicherweise versucht, möglichst viel Energie mit jedem Schlag des Projektils auf das proximale Ende der Sonde zu übertragen. Hierbei kann das Projektil lediglich eine begrenzte maximale Geschwindigkeit erreichen, da es ansonsten zu einem Ermüdungsbruch am proximalen Ende der Sonde kommt. Aufgrund der üblicherweise sehr kurzen Stoßzeit beim Auftreffen des Projektils wird nur eine sehr kurze Verformungszone, beispielsweise von 1,5 bis 6,0 cm am proximalen Ende des Sondenrohrs aufgeprägt, welche in distaler Richtung durch die Sonde durchwandert, bis diese auf den zu zertrümmernden Körperstein trifft. Aufgrund dieser sehr kurzen Verformungszone ist die Bewegungsamplitude entsprechend begrenzt. Würde zur Amplitudensteigerung die maximal mögliche Kraft beim Auftreffen des Projektils auf das proximale Ende der Sonotrode überschreitet, käme es nach einer gewissen Anzahl von Stößen zu einem Ermüdungsbruch, da die Spannung der ausgelösten Verformungswelle die Belastungsgrenze und/oder Wechsellastfestigkeit des Materials des Sondenkopfes und/oder der Sonde übersteigt.
Nach gängiger Auffassung ist die Wirkung der Steinzerstörung direkt abhängig von der Geschwindigkeit und/oder der Schnelle der Sonden-Wirkfläche und ebenfalls direkt abhängig von der Amplitude und/oder der Auslenkung der ersten Schwingungsperiode der Sonde nach dem Anregungsstoß mittels des Projektils. Die Obergrenze der Schnelle und somit der Wirkung der Steinzerstörung der Sonde wird technisch durch die maximal mögliche Materialbelastung, insbesondere der Wechsellastfestigkeit, der Sonde begrenzt. Bei einer Erhöhung der Auslenkung der Sonde, beispielsweise durch eine Erhöhung der Projektilgeschwindigkeit, versagen herkömmliche Sonden durch Ermüdungs- und/oder Spontanbruch. Die Materialwahl und die Fügung des Sondenrohrs und/oder des Einführteils zu dem Sondenkopf sind nach dem Stand der Technik offensichtlich an ihre technischen Grenzen angelangt und folglich sind die maximal möglichen Schnellen am distalen Ende von herkömmlichen Sonden erreicht. Herkömmliche Sonden können zwar bei oder nahe der maximalen Schnelle betrieben werden, jedoch ist aufgrund der kurzen Stoßdauer zwischen Projektil und Sondenkopf noch nicht das Amplitudenmaximum erreicht.
Aus der DE 43 13 768 A1 ist ein elektromagnetischer ballistischer Stoßwellen-Lithotripter bekannt, bei dem ein Massekörper aus Weicheisen durch ein mittels einer Spule erzeugtes Magnetfeld beschleunigt wird und seine aufgenommene kinetische Energie beim Aufprall an einen Stoßaufnehmer als Stoßimpuls schlagartig überträgt. Diese kinetische Energie durchläuft in Form einer Stoßwelle den Stoßaufnehmer und einen am distalen Ende des Stoßaufnehmers angeordneten Impulsleitungsdraht und tritt am distalen Ende des Impulsleitungsdrahtes zum Zerstören von Körpersteinen aus. Der Stoßaufnehmer aus mechanisch widerstandsfähigem Material ist an seinem distalen Ende mittels einer Kunststofffassung elastisch gedämpft in einem Gehäuse gehalten, während der Impulsleitungsdraht durch die Kunststofffassung durchgeführt ist. Da sich der Stoßaufnehmer und der Impulsleitungsdraht beim Aufprall selbst nicht gegenständlich bewegen, schlägt der Massekörper relativ hart auf den Stoßaufnehmer auf und es besteht die oben beschriebene Gefahr eines Bruches im Bereich des Stoßaufnehmers und des Impulsleitungsdrahtes.
Die DE 196 18 972 A1 beschreibt ein Handgerät zur Verwendung bei der Lithotripsie, in dem die Stoßkraft eines Projektils auf einen Massekörper am proximalen Ende einer Sonde übertragen wird, welche als Wellenleiter zur Übertragung von Stoßwellen ausgebildet ist. Der Massekörper dient der Abdichtung eines Führungsrohrs des Projektils und der direkten Übertragung der Stoßkraft von dem Projektil an die Sonde aufgrund eines gleichen Materials und einer etwa übereinstimmenden Masse des Massekörpers mit dem Projektil.
In der DE 196 17 398 A1 wird eine Vorrichtung zum Einwirken auf ein Objekt mit einer Stoßsonde offenbart, wobei ein Massekörper mittels einer Impuls-Erzeugungseinrichtung in Richtung des proximalen Endes der Stoßsonde beschleunigt wird. Durch Auftreffen des Massekörpers auf eine am proximalen Sondenende angeordnete Aufprallfläche werden Energie und/oder Impulse in die Stoßsonde einleitet, von dieser übertragen und in Richtung auf das einzuwirkende Objekt geleitet, wobei durch ein Dämpfungsmittel eine gedämpfte Impuls- und/oder Energieübertragung von dem Massekörper auf die Stoßsonde erfolgt. Hierbei kann das Dämpfungsmittel zwischen dem Massekörper und der Stoßsonde angeordnet sein oder der Massekörper und/oder die Stoßsonde weisen ein Dämpfungsmittel auf. Mittels des Dämpfungsmittels für eine Energie- und/oder Impulsübertragung erfolgt ein gedämpfter Stoß, wodurch die Vorrichtung einem geringeren Verschleiß unterliegt und die Geräuschbildung verringert wird. Dieses Dämpfungsmittel geht aufgrund seiner dämpfenden Funktion stets mit einer irreversiblen Energieumwandlung, beispielsweise in Wärme, einher, wodurch übertragene kinetische Energie des Massekörpers verloren geht.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Federeinrichtung zum Zwischenspeichern einer Bewegungsenergie und/oder Verlängern einer Stoßdauer eines Projektils einer Lithotripsievorrichtung, wobei die Federeinrichtung eine Längsrichtung und ein Gehäuse und/oder eine Halteeinheit für das Gehäuse aufweist, und das Gehäuse in der Längsrichtung ein proximales Ende und ein distales Ende aufweist, wobei die Federeinrichtung zwei oder mehrere Folienelemente in dem Gehäuse aufweist, wobei die Folienelemente in der Längsrichtung gestapelt sind.
Somit wird eine Federeinrichtung für eine tempierte Stoßanregung einer Sonotrode und/oder Sonde einer Lithotripsievorrichtung mittels eines beschleunigten Projektils bereitgestellt, welches die Bewegungsenergie des Projektils zwischenspeichert und die Stoßdauer im Vergleich zu einer Lithotripsievorrichtung ohne Federeinrichtung deutlich verlängert.
Durch das Tempieren und somit die Verlängerung der Stoßdauer wird eine längere Verformungszone der Sonotrode und/oder des Sondenrohrs ermöglicht, sodass optimal die Sonotrode (Sonde) und/oder des Sondenrohrs als Einführteil mit maximal möglicher Spannung über einen möglichst langen Weg verformt wird. Die Länge der Verformungszone der Sonotrode bei Verwendung der Tempierfeder ist größer 6,0 cm, insbesondere größer 8,0 cm, bevorzugt größer 10,0 cm. Da die Amplitude das Integral der Verformung über die Länge der Sonde darstellt und die Federeinrichtung als Tempierfeder eine optimale Anregung der Sonde durch das aufschlagende Projektil in der Grundmode ermöglicht, liegt eine maximale Amplitude der Sonde bei vorgegebener Belastung der Sonde vor. Dies bedeutet, dass das Verhältnis von Amplitude (innerhalb der ersten Schwingungsperiode der Sonde) zu Belastung durch eine optimale Stoßdauer maximiert werden kann. Entsprechend umgekehrt kann bei vorgegebener Amplitude die Belastung minimiert werden. Gleichzeitig steigt das Abtragspotential zum Zertrümmern von Körpersteinen mit der ansteigenden Amplitude, sodass aufgrund der Federeinrichtung das Zertrümmern von Körpersteinen mittels der Lithotripsievorrichtung verbessert wird.
Somit wird die Entstehung und Ausbreitung der Verformungswelle mittels der Federeinrichtung optimal beeinflusst, wobei die Federeinrichtung zwischen Projektil und proximalem Ende der Sonde frei anordenbar ist.
Dadurch, dass die Federeinrichtung zwei oder mehrere, insbesondere eine Vielzahl, in Längsrichtung gestapelter Folienelemente aufweist, wird verhindert, dass in der Folge einer Reflektion eines positiven Druckpulses kein negativer Druckpuls, d.h. keine gegebenenfalls zerstörerische Zugphase durch das Federelement verläuft. Ferner wird eine massenarme, verlustarme einfach dimensionierbare und kleinbauende Feder bereitgestellt, welche potentielle Energie speichert, die später in der vollständig ausgelenkten und/oder belasteten, in Resonanz schwingenden Sonde enthalten ist. Somit weist die Federeinrichtung eine ausreichend kleine Federkonstante auf, um eine lange Stoßdauer und eine lange Verformungswelle zu ermöglichen. Hierzu weist die Federeinrichtung bevorzugt die gleiche bis vierfache Federkonstante und etwa die halbe bis doppelte Ermüdungskraftbeständigkeit wie das Sondenrohr auf. Prinzipiell ist herauszustellen, dass die Federeinrichtung aufgrund der in Längsrichtung gestapelten Folienelemente kleiner und leichter baut als herkömmliche Metallfedern. Dadurch ist die Federeinrichtung nicht nur in einer Lithotripsievorrichtung anordenbar und/oder einsetzbar, sondern in jeglicher Art von medizinischen Instrumenten, bei denen eine kinetische Energie übertragen und/oder potentielle Energie zwischengespeichert wird und der Durchmesser und/oder die Länge einer Sonde und/oder des medizinischen Instrumentes aufgrund seiner Anwendung begrenzt ist oder sind.
Durch die gestapelten Folienelemente wird Bewegungsenergie innerhalb der Federeinrichtung zwischengespeichert. Durch eine Anpassung des Belastungsdruckes im Einführteil und/oder der Aufschlagskraft des Projektils ist die Lithotripsievorrichtung mit Federeinrichtung bis kurz vor der Ermüdungsgrenze der Sonde ohne deren Bruch anwendbar. Dies stellt die Betriebsart der Lithotripsievorrichtung mit der größten Steinzerstörungswirkung dar. Auf der anderen Seite kann die Federeinrichtung vorteilhaft eine übermäßige Fügestellenbelastung zwischen einem Sondenrohr und einem Sondenkopf oder einer andersartigen Halterung des Sondenrohrs bei gleichbelassener Projektilgeschwindigkeit reduzieren, wobei der Steinabtrag allerdings nicht unbedingt maximiert wird. Die Stoßdauer wird durch Tempieren der Stoßanregung mittels der Federeinrichtung als Tempierfeder in die Länge gezogen, sodass die Sonde bei minimaler Kraft in Resonanz gebracht wird. Durch die Verlängerung der Stoßdauer gegenüber einem hart aufschlagenden Projektil und angepasster Projektilgeschwindigkeit ist das distale Sondenende zur Körpersteinzertrümmerung auf maximalmögliche Amplitude und/oder maximalmögliche Schnelle anregbar, ohne dass es z.B. an Fügestellen und/oder Stufen zur Materialermüdung kommt. Durch ein gleichzeitiges Betreiben bei maximaler Schnelle und maximaler Amplitude ist die Abtragsleistung an Körpersteinen maximierbar, ohne dass die Standzeit der Sonde verkürzt wird.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung beruht darauf, dass die Federeinrichtung aufgrund ihrer gestapelten Folienelemente einen Zwischenspeicher für die Bewegungsenergie eines Stoßes auf die Federeinrichtung darstellt und dadurch eine Verlängerung der Stoßdauer bewirkt. Diese Verlängerung führt wiederum bei direkter oder indirekter Übertragung der Bewegungsenergie von der Federeinrichtung auf eine Sonde und/oder Sonotrode zu einer verlängerten Verformungszone und ermöglicht die Maximierung der Amplitude der angeregten Sonde und/oder Sonotrode, wodurch eine Art „Energiemaximierung“ und/oder „Wirkungsmaximierung“ am distalen Ende der Sonde bereitgestellt wird. Hierbei sind aufgrund der Eigenschaften und/oder Anzahl der Folienelemente optimal die Stoßeigenschaften beeinflussbar und an die Erfordernisse des jeweiligen medizinischen Instrumentes und/oder der Sonde anpassbar. Durch die Maximierung der Amplitude ist die Reichweite bei der Steinabtragung verbesserbar oder ein sehr nachgiebiger Stein kann aufgrund maximaler Amplitude noch ausreichend für sein Zerplatzen komprimiert werden.
Folgendes Begriffliche sei erläutert:
Eine „Federeinrichtung“ (auch „Tempierfeder“ genannt) ist insbesondere eine Einrichtung, welche zwei oder mehrere in Längsrichtung gestapelte Folienelemente aufweist, welche elastisch verformbar sind. Bei der Verformung handelt es sich insbesondere um eine Stauchung unter Normalkraft und somit unter Druckkraft, welche zu Druckspannung führt. Dadurch, dass die gestapelten Folienelemente in einem Gehäuse der Federeinrichtung angeordnet sind, wird eine Verformung durch Biegung, Torsion und/oder Scherung verhindert und/oder reduziert. Mittels der gestapelten Folienelemente ist eine Bewegungsenergie, beispielsweise durch Aufprallen eines bewegten Projektils auf ein proximales Ende der Federeinrichtung, zwischenspeicherbar, dadurch eine Stoßdauer des Projektils verlängerbar und die Bewegungsenergie und/oder der Stoß auf ein proximales Ende einer Sonde und/oder Sonotrode optimal übertragbar. Die Federeinrichtung ist insbesondere frei zwischen dem Projektil und der Sonde positionierbar. Die Federeinrichtung weist insbesondere eine geringe Eigenmasse und/oder Dichte, vor allem im Vergleich zur Masse des Projektils und/oder der Sonde, auf. Für eine optimal lange Stoßdauer weist die Federeinrichtung insbesondere eine hinreichend kleine Federkonstante auf, wobei die Federeinrichtung dennoch hohe Kräfte aufnehmen kann. Je nach gewünschtem Maß der Zwischenspeicherung der Bewegungsenergie und/oder der Verlängerung der Stoßdauer kann jede Federeinrichtung eine unterschiedliche Länge in Längsrichtung und somit eine unterschiedliche Anzahl von gestapelten Folienelementen aufweisen. Beispielsweise weist die Federeinrichtung eine Länge in einem Bereich von 5 mm bis 60 mm, bevorzugt von 10 mm bis 25 mm, auf. Ebenso ist der Durchmesser der Federeinrichtung frei wählbar. Bevorzugt ist der Durchmesser der Folienelemente und/oder der Federeinrichtung kleiner als der Durchmesser des Projektils. Der Durchmesser der Folienelemente und/oder der Federeinrichtung kann aber auch gleich oder größer als der Durchmesser des Projektils sein. Bevorzugt weist die Federeinrichtung einen kleineren Durchmesser als der Innendurchmesser eines Führungsrohrs der Lithotripsievorrichtung auf, in dem das Projektil beschleunigt wird. Bevorzugt weist die Federeinrichtung wiederrum einen größeren Durchmesser als das Einführteil der Sonde auf. Beispielsweise kann die Federeinrichtung einen Durchmesser in einem Bereich von 3,0 mm bis 8,0 mm, bevorzugt von 5,0 mm bis 6,0 mm, aufweisen. Diese vorteilhafte Ausgestaltung ermöglicht die einfache Montage der Federeinrichtung durch einfaches Hinzufügen der Federeinrichtung zum Projektil in einem Führungsrohr des Projektils.
Eine „Längsrichtung“ ist insbesondere die Richtung der längsten Ausdehnung und/oder längsten Abmessung der Federeinrichtung.
Ein „Gehäuse“ ist insbesondere eine feste Hülle der Federeinrichtung, welche die gestapelten Folienelemente teilweise oder vollständig umgibt. Bei einem Gehäuse kann es sich beispielsweise um ein Hüllrohr handeln, in dem die Folienelemente entlang der Rohrmittelachse gestapelt sind. Hierbei können die proximalseitigen und distalseitigen Rohröffnungen offen, durch Nachbearbeitung des Gehäusematerials selbst und/oder mittels weiterer Bauteile geschlossen sein. Ebenso kann es sich bei dem Gehäuse um einen allseits geschlossenen Hohlzylinder handeln, in dessen Hohlraum die Folienelemente gestapelt angeordnet sind. Selbstverständlich kann das Gehäuse im Querschnitt sämtliche Formen aufweisen, wie beispielsweise rund, rechteckig oder quadratisch. Anstelle eines separaten Gehäuses kann das Gehäuse auch direkt durch ein Gehäuserohr der Lithotripsievorrichtung ausgebildet sein.
Eine „Halteeinheit“ ist insbesondere eine Vorrichtung zum Halten und/oder Befestigen des Gehäuses. Mittels der Halteeinheit kann das Gehäuse der Federeinrichtung insbesondere in einem medizinischen Instrument und/oder eine Lithotripsievorrichtung aufgenommen und/oder eingebaut sein. Mittels der Halteeinheit können insbesondere Federeinrichtungen mit unterschiedlicher Länge jeweils gehalten und einfach gegeneinander ausgetauscht werden. Das Gehäuse der Federeinrichtung und die Halteeinheit können auch einstückig ausgebildet sein. Eine Federeinrichtung kann durch eine andere Federeinrichtung mit unterschiedlicher Länge mit dem Gehäuse oder komplett mit dem Gehäuse und Halter zusammen in einer Lithotripsievorrichtung ausgetauscht werden.
Unter „distalseitig“ und „distal“ wird eine körpernahe und somit benutzerferne Anordnung und/oder ein entsprechendes Ende oder Abschnitt verstanden. Dementsprechend wird unter „proximalseitig“ oder „proximal“ eine benutzernahe und somit körperferne Anordnung oder ein entsprechendes Ende oder Abschnitt verstanden.
Ein „Folienelement“ ist insbesondere ein Flächengebilde aus einem sehr dünnen Material. Das Folienelement weist insbesondere Kunststoff, Metall und/oder einen Verbundwerkstoff auf. Bevorzugt ist das Folienelement ein dünnes Blatt mit einer Wandstärke in einem Bereich von 2 µm bis 0,5 mm. Bevorzugt ist das Folienelement oder sind die Folienelemente aus Kunststoff. Jedes Folienelement weist insbesondere zwei sich gegenüberliegende Flächen auf, wobei die beidseitigen Flächen jedes gestapelten Folienelementes quer zur Längsrichtung angeordnet sind, sodass die Flächen gestapelter Folienelemente jeweils zueinander ausgerichtet sind. Somit sind in Längsrichtung die Wandstärken der gestapelten Folienelemente nacheinander angeordnet. Prinzipiell können die Folienelemente im Querschnitt jegliche Form aufweisen, wie beispielsweise rund, rechteckig oder quadratisch. Bevorzugt weisen die Folienelemente die gleiche Form wie ein Innenquerschnitt des Gehäuses der Federeinrichtung auf, sodass die Folienelemente an ihrem Außendurchmesser im Querschnitt bündig in dem Gehäuse aufgenommen sind.
Die sich gegenüberliegenden Flächen der Folienelemente können eine glatte, gewellte und/oder strukturierte Oberfläche aufweisen. Insbesondere kann die jeweilige Fläche eines Folienelementes auch inhomogen ausgebildet sein und beispielsweise druckverstärkende oder - verringernde Strukturen, wie beispielsweise Noppen oder Rillen, aufweisen. Solche Strukturierungen können in der Mitte des Folienelementes und/oder gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilt über die Oberfläche des jeweiligen Folienelementes sein. Damit kann somit die Ausgestaltung der Oberfläche der Folienelemente an die jeweilige Druckbelastung beim Aufprall eines Projektils angepasst werden. Die Folienelemente können unabhängig von oberflächlichen Strukturen auch innere Strukturen aufweisen wie z.B. Gewebe, Gestricke und/oder Geflechte aus Fasern, vliesartig angeordnete Fasern und/oder ungekreuzt angeordnete Fasern, insbesondere Kohlefasern, Glasfasern, Keramikfasern, Kunststofffasern oder Metallfasern.
Die Folienelemente können insbesondere trocken aufgestapelt sein und/oder ein Schmierstoff kann zwischen den Folienelementen angeordnet sein. Ebenso können die Folienelemente mittels eines Klebstoffs zu einem Verbundmaterial gefertigt sein, wodurch die Verarbeitung und Montage erleichtert sind. Bei der trockenen Stapelung der Folienelemente sind in der Federeinrichtung insbesondere nicht Wellen mit Zugbelastungen in Längsrichtung ermöglicht, da sich die flächigen Folienelemente einfach voneinander lösen. Dieses Lösen kann vorteilhaft sein, da allgemein die Zugphasen kritischer sind als die Druckphasen, wenn ein Material einer Verformungswelle oder einer Schwingung unterzogen wird. Andererseits kann bei der Trockenmontage der gestapelten Folienelemente später bei der Verwendung der Federeinrichtung eine Reibung und somit ein Abrieb und gegebenenfalls ein Energieverlust entstehen. Durch Verwendung eines Schmierstoffes, beispielsweise eines Trockenschmierstoffes, bei der Montage der gestapelten Folienelemente können die unterschiedlichen Ausdehnungen der Folienelemente bei der Druckeinleitung erleichtert und örtliche Belastungsspitzen gesenkt werden, wodurch die Standzeit der Federeinrichtung erhöht werden kann. Als Schmierstoff können auch Öle oder Fette verwendet werden. Trockenschmiermittel können insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn bei Ölen oder Fetten der Schmierfilm durch den aufgebrachten Druck zu gering wird.
Unter „Zwischenspeichern“ wird verstanden, dass die Bewegungsenergie, beispielsweise durch Aufprall eines Projektils auf die proximale Seite der Federeinrichtung, nicht unmittelbar an das distale Ende der Federeinrichtung und/oder zu einer distalseitig angeordneten Sonde übertragen wird, sondern die Übertragung der aufgenommenen Bewegungsenergie zeitlich verzögert erfolgt. Hierbei dienen die gestapelten Folienelemente als Energiezwischenspeicher. Aufgrund der Ausgestaltung der gestapelten Folienelemente tritt insbesondere primär eine Energiezwischenspeicherung auf und eben nicht eine Dämpfung im Sinne von einer Energieabsorption und somit einem Energieverlust. Die Federeinrichtung ist gerade derart ausgelegt, dass keine oder nur eine sehr geringe Dämpfung auftritt. Dadurch kann beispielsweise der Luftbedarf für die Projektil-Bewegung in der Lithotripsievorrichtung reduziert werden.
Unter einer „Verlängerung einer Stoßdauer“ wird insbesondere eine längere Stoßdauer bei Verwendung der Federeinrichtung zwischen einem Projektil und einer Sonde im Vergleich zu einer Lithotripsievorrichtung ohne Federeinrichtung verstanden. Eine möglichst lange Verformungszone geht mit einer möglichst langen Wellenlänge der Verformungswelle der Sonde einher. Demgemäß sollte die Stoßdauer optimal derart verlängert werden, dass die Sonde mit maximal möglicher Spannung über einen möglichst langen Weg verformt wird. Dies wird insbesondere erreicht, wenn die Sonde in Grundresonanz steht und somit die Stoßdauer etwa einer viertel bis ganzen Periode entspricht. Da dabei auch eine Geometrieabhängigkeit und eine Schwerpunktbewegung vorliegt, ist eine exakte Angabe einer optimalen, verlängerten Stoßdauer allgemein nicht möglich. Prinzipiell ist herauszustellen, dass die Stoßdauer unabhängig von der Projektilgeschwindigkeit ist, denn die Resonanzfrequenz der Sonde als harmonischer Oszillator ist unabhängig von der Amplitude. Die Stoßdauer ist insbesondere eine Funktion der lokalen Federkonstanten im Kollisionsbereich. Beispielsweise beträgt die optimale verlängerte Stoßzeit unter der Voraussetzung, dass die optimale Stoßzeit etwa der halben Periode der Grundresonanz des Sondenstabes entspricht, bei einer Sonde mit 0,3 m Länge $t = \frac{L \ddot{a} n g e}{S c h a l l g e s c h w i n d i g k e i t} = \frac{0, 3 m}{5000 m / s} = 60 μ s$
Bei einer „Lithotripsievorrichtung“ (auch „Lithotripter“ genannt) handelt es sich insbesondere um eine Vorrichtung zum Zertrümmern von Körpersteinen durch Stöße, Stoßwellen und/oder Verformungswellen. Unter einer Lithotripsievorrichtung werden insbesondere verschiedene Bestandteile, Bau- und/oder Funktionskomponenten eines Lithotripters verstanden. Die Lithotripsievorrichtung kann einen Lithotripter vollständig oder teilweise ausbilden. Bei einer Lithotripsievorrichtung kann es sich insbesondere um eine intrakorporale oder extrakorporale Lithotripsievorrichtung handeln. Im Falle einer intrakorporalen Lithotripsievorrichtung kann diese zusätzlich eine Spül-/Saugpumpe aufweisen. Die Lithotripsievorrichtung kann als Handgerät ausgebildet sein und/oder ein Endoskop aufweisen oder in ein Endoskop eingeschoben werden. Die Lithotripsievorrichtung ist insbesondere autoklavierbar und weist beispielsweise Instrumentenstahl und/oder Kunststoff auf. Die Lithotripsievorrichtung kann weitere Komponenten, wie ein Steuer- und/oder Versorgungsgerät aufweisen oder diese sind der Lithotripsievorrichtung zugeordnet. Eine Lithotripsievorrichtung ist insbesondere eine pneumatische Lithotripsievorrichtung.
Unter „Körpersteinen“ (auch „Konkrement“ genannt) werden insbesondere alle Steine in einem menschlichen oder tierischen Körper verstanden, welche sich z.B. aus Salzen und Eiweißen durch Kristallisation und/oder Kondensation bilden. Bei Körpersteinen kann es sich beispielsweise um Gallensteine, Harnsteine, Nierensteine und/oder Speichelsteine handeln.
Ein „Projektil“ ist insbesondere ein Körper, welcher innerhalb eines Hohlraums eines Führungsrohres einer Lithotripsievorrichtung frei entlang einer Beschleunigungsstrecke beweglich ist. Das Projektil ist insbesondere zwischen einem proximalseitigen Anschlagselement und einem distalseitigen Anschlagselement innerhalb des dazwischen angeordneten Hohlraums des Führungsrohrs hin- und zurückbewegbar. Das Projektil kann auch innerhalb des Führungsrohres von einer Steuerhülse umgeben sein. Prinzipiell kann das Projektil jegliche Form aufweisen. Beispielsweise kann das Projektil die Form eines Bolzens oder einer Kugel aufweisen. Das Projektil weist insbesondere harten Stahl und/oder magnetische Eigenschaften auf. Für die freie Beweglichkeit weist das Projektil insbesondere einen etwas geringeren Außendurchmesser als der Durchmesser des Hohlraums des Führungsrohrs und/oder der Steuerhülse auf. Beispielsweise kann das Projektil einen Außendurchmesser von 8 mm, bevorzugt von 6 mm, aber auch von 4 mm aufweisen. Das Projektil kann insbesondere zwischen dem proximalseitigen Anschlagselement und dem distalseitigen Anschlagselement und somit entlang einer Beschleunigungsstrecke stetig mittels eines Druckmediums der Antriebseinrichtung hin- und/oder herbewegt werden. Bevorzugt wird das Projektil kontinuierlich intermittierend und/oder oszillierend zwischen dem proximalseitigen Anschlagselement und dem distalseitigen Anschlagselement hin- und herbewegt. Hierbei kann das proximale Ende der Federeinrichtung direkt das distalseitige Anschlagselement ausbilden, sodass das Projektil beim Anschlagen direkt auf die Federeinrichtung einwirkt.
Bei einer „Antriebseinrichtung“ kann es sich prinzipiell um jegliche Art von Einrichtung handeln, welche eine Kraft auf das Projektil und somit eine Bewegung des Projektils bewirkt. Bei der Antriebseinrichtung kann es sich beispielsweise um eine Vorrichtung handeln, welche mittels Lasers, eines Druckmediums, beispielsweise pneumatisch mithilfe von Druckluft, mittels eines elektromagnetischen Feldes und/oder mittels einer mechanischen Vorrichtung das Projektil beschleunigt. Eine Antriebseinrichtung kann insbesondere mittels eines Zuführens und/oder Abführens eines Druckmediums eine Kraft auf das Projektil und somit eine Bewegung des Projektils bewirken. Die Antriebseinrichtung ermöglicht insbesondere ein kontinuierliches und gleichmäßiges Einströmen des Druckmediums durch proximalseitige und distalseitige Durchgangsöffnungen des Führungsrohrs und proximalseitige und distalseitige Öffnungen der Steuerhülse und eine Beschleunigung des Projektils innerhalb des Hohlraums der Steuerhülse und/oder des Führungsrohrs.
Eine „Sonotrode“ (auch „Sonde“ genannt) ist insbesondere ein Bauteil, welches durch Einwirken und/oder Einleiten von mechanischen Schwingungen selbst in Schwingung, Resonanzschwingung und/oder Verformungsschwingung versetzt wird. Eine Sonotrode weist insbesondere ein Kopfstück (auch „Nippel“, „Haltenippel“ oder „Grundkörper“ genannt) und ein längliches Einführteil, beispielsweise ein Sondenrohr oder Sondenstab, auf. Das Einführteil ist insbesondere in einer Aufnahmeeinheit in dem dickerem Kopfstück aufgenommen. Bei der Aufnahmeeinheit handelt es sich beispielsweise um eine Bohrung im Kopfstück, in welcher das proximale Ende und/oder der proximale Endabschnitte des Einführteils fest und/oder unlösbar gefügt, beispielweise verlötet, ist. Bei einer Sonotrode handelt es sich insbesondere um ein längliches Bauteil. Eine Sonotrode ist beispielsweise zumindest teilweise stab-, röhren- und/oder schlauchförmig ausgebildet. Die Sonotrode kann eine Hohlsonde sein. Die Sonotrode kann einstückig oder mehrteilig ausgebildet sein. Die Sonotrode weist im Sondenrohr insbesondere einen Durchmesser in einem Bereich von 0,5 mm bis 4,5 mm, insbesondere von 0,8 mm bis 3,8 mm, auf. Die Sonotrode weist insbesondere Stahl-, Eisen-, Cobalt-, Chrom-, Nickel-, Molybdän-, Titan-, Magnesium- und/oder Aluminiumlegierungen und/oder Carbon- oder Glasverbundwerkstoffe auf. Mittels der Stoßenergie beim Anschlagen des Projektils an dem distalseitigen Anschlagselement und/oder dem proximalen Ende der Federeinrichtung mit Zwischenspeichern und Übertragen der Bewegungsenergie wird insbesondere der Sonotrode eine gezielt geformte Verformungswelle aufgeprägt. Die Verformungswelle bewirkt insbesondere eine translatorische Bewegung des distalen Sonotrodenendes, welche aufgrund der großen Auslenkung eine verbesserte Steinzertrümmerung bewirkt. Neben dem mechanischen Stoß kann die Sonotrode zusätzlich insbesondere mittels einer Schwingungsanregungseinrichtung, beispielsweise mit einem Ultraschallschwingungsanreger, in eine Schwingung, insbesondere longitudinale Schwingung, angeregt werden. Somit ist die Sonotrode insbesondere als Wellenleiter für die Schwingungswellen erzeugt von einer Schwingungsanregungseinrichtung und/oder für die Stoßwellen und/oder Verformungswellen des Projektils ausgebildet. Das proximale Ende der Sonotrode kann insbesondere direkt oder indirekt am distalen Anschlagselement anliegen. Bevorzugt ist das Kopfstück der Sonotrode beweglich gelagert. Die Sonotrode ist insbesondere derart geformt, dass diese optimal die Schwingungswellen, Verformungswellen, Stoßwellen und/oder die Ultraschallschwingung an ihrem distalen Ende in den Körper, die zu behandelnde Körperregion und/oder direkt auf den zu zertrümmernden Körperstein einleitet. Vorliegend sei herausgestellt, dass in der Lithotripsievorrichtung, in welcher die Federeinrichtung verwendet wird, üblicherweise nicht Stoßwellen, sondern Verformungswellen auftreten, da in dieser Lithotripsievorrichtung nicht eine Schnelle und/oder Teilchengeschwindigkeit vorliegt, die schneller als der Schall ist (in Metallen circa 5.000 m/s). Somit wird die Sonde durch die mittels der Federeinrichtung verzögert übertragene Bewegungsenergie aufgrund des Aufschlagens des Projektils zu einer Verformungswelle angeregt, wobei die Ausbreitung und Form der Verformungswelle gezielt mittels der Federeinrichtung beeinflussbar ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Federeinrichtung ist ein jeweiliges Folienelement und/oder sind die Folienelemente druckfest mit einer Druckstoßbelastung in einem Bereich von 40 MPa bis 180 MPa, insbesondere von 60 MPa bis 150 MPa, bevorzugt von 80 MPa bis 130 MPa, ausgebildet.
Somit wird aufgrund der gestapelten Folienelemente eine massenarme und dennoch druckfeste Federeinrichtung bereitgestellt, welche bei Druckbelastung eine hohe Energiemenge speichern kann.
Unter einer „Druckstoßbelastung“ wird insbesondere die Belastung verstanden, welche das Folienelement und/oder die Folienelemente während der Belastung durch sich wiederholende Stöße quasi unendlich oft ermüdungsfest und dauerhaft widersteht oder widerstehen. Somit unterscheidet sich die Druckstoßbelastung von der üblichen Materialeigenschaft der Druckfestigkeit.
Um ein optimales elastisches Verhalten bei einer Verformung bereitzustellen, weist ein jeweiliges Folienelement und/oder weisen die Folienelemente ein E-Modul in einem Bereich von 1,00 GPa bis 7,00 GPa, insbesondere von 1,20 GPa bis 6,00 GPa, bevorzugt von 1,40 GPa bis 3,00 GPa, auf.
Aufgrund des niedrigen E-Moduls stellt der Folienelementstapel eine optimale Feder in der Federeinrichtung dar und dementsprechend liegt die speicherbare Federenergie pro Volumen, welche sich aus dem Quadrat der Druckstoßbelastung geteilt durch den zweifachen Wert des E-Moduls errechnet, vergleichbar mit Metallen und die speicherbare Energie pro Masse, welche sich aus dem Quadrat der Druckstoßbelastung geteilt durch das Produkt aus zweimal der Dichte mal dem E-Modul berechnet, deutlich höher als bei vielen Metallen. Aufgrund des niedrigeren E-Moduls weist die polymere Federeinrichtung vorteilhaft eine kürzere Baulänge gegenüber herkömmlichen Metallfedern auf.
Unter „E-Modul“ (auch „Elastizitätsmodul“ genannt) wird insbesondere ein Materialkennwert verstanden, welcher bei linear-elastischem Verhalten den proportionalen Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung bei der Verformung eines festen Körpers und/oder der gestapelten Folienelemente beschreibt. Die Größe des E-Moduls wird insbesondere als mechanische Spannung angegeben. Bei einem niedrigen E-Modul setzt ein Material und/oder die gestapelten Folienelemente insbesondere seiner oder ihrer elastischen Verformung einen niedrigen Widerstand entgegen.
In einer weiteren Ausführungsform der Federeinrichtung weist ein jeweiliges Folienelement und/oder weisen die Folienelemente ein polymeres Material, insbesondere ein gerecktes und/oder wärmebehandeltes polymeres Material, auf.
Aufgrund der Verwendung von polymeren Material, bevorzugt von gereckten und/oder wärmebehandelten, polymeren Material, erfüllen die Folienelemente die Anforderung an hohe Druckfestigkeit, geringe Dichte und geringes E-Modul, wodurch optimal mittels der Stoßzeitverlängerung durch die Folienelemente die Verformungszone der Verformungswelle entlang der Sonde maximiert wird.
Unter einem „polymeren Material“ wird insbesondere ein Material verstanden, welches Makromoleküle aufweist. Unter einem polymeren Material wird insbesondere Kunststoff verstanden. Ein „gerecktes polymeres Material“ ist insbesondere ein Material, welches einem Recken unterzogen wurde. Unter „Recken“ wird insbesondere das Strecken und somit die Längsverformung eines Materials über seine elastische Streckgrenze hinaus zum Erzielen besonderer mechanischer Eigenschaften verstanden. Beim Recken von Kunststoff richten sich die ungeordneten Polymere und/oder teilkristallinen Bereiche parallel zur Zugrichtung aus, wodurch sich die Berührungsflächen der Makromoleküle vergrößern und sich ihr Abstand verringert, wodurch Sekundärbindungen gefördert werden. Dadurch hat der gereckte Kunststoff eine höhere mechanische Zug- und/oder Druckfestigkeit. Durch ein ein- und/oder zweiachsiges Recken und/oder Strecken der Folie, aus welcher die Folienelemente gefertigt werden, und/oder einer anschließenden Wärmebehandlung, wird somit die Druckfestigkeit der gefertigten Folienelemente erhöht. Zum Recken wird beispielsweise das Streckblasverfahren, wie zur Herstellung von PET-Flaschen aus PET-Rohlingen, verwendet, bei dem der PET-Rohling erwärmt, gestreckt und aufgeblasen wird. Die Folienelemente können beispielsweise aus streckgeblasenen und gereckten kugelförmigen oder zylinderförmigen Flaschen als Halbzeug ausgestanzt werden.
Um optimale Eigenschaften bezüglich Druckstoßbelastung, E-Modul und Dichte des Materials bereitzustellen und eine einfache Fertigung der Federeinrichtung zu ermöglichen, weist ein jeweiliges Folienelement und/oder weisen die Folienelemente Polyethylenterephthalat, Polyethylennaphthalat und/oder Polyester auf.
Dadurch können die Folienelemente ohne plastische Verformung viel Kraft aufnehmen und somit Bewegungsenergie speichern. Vor allem weisen Polyethylenterephthalat, Polyethylennaphthalat und Polyester eine höhere Druckstoßbelastbarkeit und konventionelle Druckfestigkeit als beispielsweise Polyetheretherketon (PEEK) und Polyphenylensulfon (PPSU) auf. Zudem lassen sich diese Kunststoffarten PET, PEN und/oder Polyester als Folie maximal in zwei Richtung recken, um daraus die Folienelemente mit den gewünschten Materialeigenschaften herzustellen. Die Folienelemente können auch Flüssigkristallpolymer (liquid crystal polymer, LCP), wie aromatische Polyamide und/oder aromatische Polyester, aufweisen. Die aromatischen Polyester können beispielsweise mit Glas- Kohlenstoff- und/oder Mineralfasern gefüllt sein. LCP sind insbesondere höher temperaturfest und ähnlich zugwie druckfest, weisen jedoch ein höheres E-Modul als konventionelle Polyester auf.
Unter „Polyethylenterephthalat“ (PET) wird insbesondere ein durch Polykondensation hergestellter thermoplastischer Kunststoff aus der Familie der Polyester verstanden. „Polyethylennaphthalat“ (PEN) ist insbesondere ein durch Polykondensation hergestellter thermoplastischer Kunststoff aus der Familie der Polyester. Polyethylennaphthalat weist insbesondere eine höhere Temperaturbeständigkeit sowie eine höhere mechanische Festigkeit als PET auf. Unter „Polyester“ werden insbesondere Polymere mit Esterfunktion in ihrer Hauptkette verstanden. Zu den Polyestern gehören auch synthetische Kunststoffe mit Esterfunktionen, wie Polycarbonate (PC) und thermoplastisches Polyethylenterephthalat (PET).
In einer weiteren Ausführungsform der Federeinrichtung ist an dem proximalen Ende und/oder dem distalen Ende des Gehäuses eine Abschlusseinheit angeordnet.
Somit können die Folienelemente zunächst einzeln lose in das Innere des Gehäuses eingebracht und gestapelt werden. Anschließend wird bei der Fertigung der Federeinrichtung das Gehäuse mittels einer proximalseitigen Abschlusseinheit und/oder distalseitigen Abschlusseinheit geschlossen. Dadurch kann die Federeinrichtung als geschlossene Kapsel bereitgestellt werden, um diese in einem medizinischen Instrument und/oder einer Lithotripsievorrichtung einzusetzen.
Zudem kann mittels der proximalseitigen Abschlusseinheit optimal die Bewegungsenergie beim Aufprallen des Projektils auf die gestapelten Folienelemente übertragen und mittels des distalseitigen Abschlusselementes die zwischengespeicherte Bewegungsenergie von dem Folienelement-Stapel direkt oder indirekt weiter auf die Sonotrode übertragen werden. Folglich kann mittels der jeweiligen Abschlusseinheit eine optimale Kraftverteilung erreicht werden. Hierzu kann die proximalseitige Abschlusseinheit insbesondere konisch oder gestuft sich in Richtung auf die Folienelemente erweitern, sodass die Druckkraft beim Aufprall des Projektils auf das proximalseitige Ende der Abschlusseinheit optimal über die gesamte Fläche der Folienelemente verteilt wird. Ebenso kann die distalseitige Abschlusseinheit in distaler Richtung und somit in Richtung auf die Sonotrode konisch oder unstetig zulaufen, sodass der Durchmesser der distalseitigen Abschlusseinheit sich in Richtung auf die Sonotrode verringert, um die in den Folienelement-Stapel gespeicherte Bewegungsenergie optimal weiter auf die Sonotrode zu übertragen und eine maximale Verformungswelle der Sonotrode anzuregen.
Bei einer „Abschlusseinheit“ kann es sich um einen Bestandteil des Gehäuses handeln, welches teilweise oder vollständig quer zur Längsrichtung ausgerichtet ist. Bei einer Abschlusseinheit kann es sich auch um ein separates Bauteil handeln, welches am proximalen Ende und/oder am distalen Ende des Gehäuses und/oder der Federeinrichtung jeweils angeordnet ist. Bei einer Abschlusseinheit kann es sich beispielsweise um eine Endkappe handeln. Die Abschlusseinheit weist insbesondere Metall, beispielsweise Ti6Al4V, auf.
Um die gestapelten Folienelemente im Gehäuse vorzuspannen, ist zwischen dem Gehäuse und der Abschlusseinheit oder der jeweiligen Abschlusseinheit ein elastisches Element angeordnet.
Dadurch kann bereits bei der Montage der Federeinrichtung eine gewünschte Vorspannung der gestapelten Folienelemente angelegt werden.
Bei dem elastischen Element kann es sich beispielsweise um eine O-Ring handeln, wobei das elastische Element nicht eine Dichtigkeit zwischen Gehäuse und einer Abschlusseinheit bewirken muss, sondern aufgrund seines elastischen Verhaltens beim Ein- und/oder Anbringen der Abschlusseinheit in und/oder an dem Gehäuse ein Vorspannen und somit ein Zusammenpressen der gestapelten Folienelemente unter Druck ermöglicht.
In einer weiteren Ausführungsform der Federeinrichtung ist das Gehäuse an der Abschlusseinheit oder an der jeweiligen Abschlusseinheit gebördelt.
Durch das Bördeln werden die an dem proximalen und/oder distalen Ende des Gehäuses jeweils an- und/oder eingesetzten Abschlusseinheiten befestigt, indem die endständigen Wandungen des Gehäuses im Wesentlichen quer zur Längsrichtung der Federeinrichtung umgebogen werden. Dadurch wird die jeweilige Abschlusseinheit von außen vom gebördelten Gehäuseteil gefasst und gleichzeitig wird ein Druck auf die innenliegenden gestapelten Federelemente aufgebracht, wodurch diese vorgespannt werden. Hierbei ist das elastische Element bevorzugt zwischen dem gebördelten Bereich des Gehäuses und der Abschlusseinheit angeordnet.
Unter „Bördeln“ wird insbesondere das Umbiegen des Endes und/oder Randes des Gehäuses verstanden. Durch das Bördeln wird insbesondere die in das offene Ende des Gehäuses eingesetzte Abschlusseinheit von außen gefasst und kann nicht mehr aus dem Gehäuse fallen.
Um eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Gehäuse und der jeweiligen Abschlusseinheit auszubilden, ist das Gehäuse an der Abschlusseinheit und/oder der jeweiligen Abschlusseinheit verschweißt.
Das Gehäuse und die jeweilige Abschlusseinheit können direkt verschweißt sein oder indirekt, beispielsweise mittels eines Schweißringes, welcher die jeweilige Abschlusseinheit fasst. Das Gehäuse und die jeweilige Abschlusseinheit können beispielsweise mittels eines Lasers oder elektrisch punktverschweißt sein. Dadurch wird bei der Fertigung nur eine geringe Erwärmung erzeugt und somit eine Schädigung des elastischen Elementes und der gestapelten Folienelemente vermieden.
Prinzipiell können beide Enden des Gehäuses gebördelt und dadurch beide Abschlusseinheiten gefasst sein. Ebenso können auch beide Gehäuseenden mit der jeweiligen Abschlusseinheit verschweißt sein oder eine Abschlusseinheit ist verschweißt und die andere Abschlusseinheit ist gebördelt.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Halteeinheit und/oder das Gehäuse mindestens eine Entlastungsöffnung auf.
Durch die Entlastungsöffnung oder mehrere Entlastungsöffnungen kann im Fall einer Fehlfunktion der Lithotripsievorrichtung ein Überdruck abgelassen und somit ein Überdruck in einem Patienten bei der Anwendung der Lithotripsievorrichtung verhindert werden. Bei einer Entlastungsöffnung kann es sich beispielsweise um eine Bohrung handeln. Bevorzugt ist die Entlastungsöffnung am distalen Ende der Federeinrichtung angeordnet.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine Lithotripsievorrichtung, insbesondere intrakorporale Lithotripsievorrichtung, zum Zertrümmern von Körpersteinen, wobei die Lithotripsievorrichtung einen langgestreckten Hohlraum mit einer Beschleunigungsstrecke, einem proximalen Ende und einem distalen Ende und ein bewegbares Projektil innerhalb des langgestreckten Hohlraumes aufweist, und der Lithotripsievorrichtung eine Antriebseinrichtung zum Erzeugen einer Kraft zum Hin- und/oder Zurückbewegen des Projektils entlang der Beschleunigungsstrecke zwischen dem proximalen Ende und dem distalen Ende und eine Sonotrode zuordenbar sind, wobei die Sonotrode mit ihrem proximalen Ende mit dem distalen Ende der Lithotripsievorrichtung verbindbar ist, und zwischen dem Projektil und der Sonotrode eine zuvor beschriebene Federeinrichtung angeordnet ist, sodass mittels der Federeinrichtung durch ein Zwischenspeichern einer Bewegungsenergie des Projektils und/oder ein Verlängern einer Stoßdauer des Projektils eine definierte Verformungswelle der Sonotrode aufprägbar ist.
Somit wird eine Lithotripsievorrichtung bereitgestellt, bei der mittels der Federeinrichtung eine optimale Zwischenspeicherung der Bewegungsenergie eines aufgeschlagenen Projektils, eine Verlängerung der Stoßdauer und eine Anregung einer ausgedehnten Verformungswelle einer distalseitig von der Federeinrichtung angeordneten Sonotrode für eine effiziente Körpersteinzerstörung realisiert ist.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Federeinrichtung in einer distalen Richtung nach dem distalen Ende und/oder der Halteeinheit am distalen Ende eine Führungseinrichtung zum Aufnehmen eines Kopfstückes der Sonotrode auf.
Durch die Führungseinrichtung wird ein insbesondere beweglich gelagertes Kopfstück der Sonotrode gefasst und/oder gehalten und somit die zwischengespeicherte Bewegungsenergie von der Federeinrichtung auf das Kopfstück und nachfolgend auf das Sondenrohr der Sonotrode übertragen.
Um die Sonotrode kombiniert sowohl durch eine konstante Schwingungsanregung als auch durch eine sich wiederholende Schlaganregung mittels Aufprägung von Verformungswellen gleichzeitig anzuregen, weist die Lithotripsievorrichtung die Sonotrode, die Antriebseinrichtung und/oder eine Schwingungsanregungseinrichtung zur Schwingungsanregung der Sonotrode auf.
Es ist besonders vorteilhaft, dass mittels der Schwingungsanregungseinrichtung der Sonotrode gleichzeitig oder abwechselnd eine im Wesentlichen konstante Ultraschallenergie zugeführt werden kann, während mittels der Antriebseinrichtung eine sich wiederholende, intermittierende, jedoch sehr gleichmäßige ballistische Verformungswellenenergie auf die Sonotrode übertragbar ist.
Eine „Schwingungsanregungseinrichtung“ ist insbesondere ein Bauteil eines Ultraschallwandlers und/oder einer Lithotripsievorrichtung, welcher die zugeführte Wechselspannung mit einer bestimmten Frequenz in eine mechanische Schwingungsfrequenz umsetzt. Die Schwingungsanregungseinrichtung ist insbesondere ein elektromechanischer Wandler unter Ausnutzung des piezoelektrischen Effekts. Durch Anlegen der von einem Ultraschallgenerator erzeugten elektrischen Wechselspannung wird eine mechanische Schwingung aufgrund eines Verformens der Schwingungsanregungseinrichtung erzeugt. Die Schwingungsanregungseinrichtung weist insbesondere ein Piezoelement oder mehrere Piezoelemente auf. Bevorzugt weist der Schwingungsanregungseinrichtung mindestens zwei Piezoelemente auf, wobei zwischen den Piezoelementen ein elektrischer Leiter, beispielsweise eine Kupferscheibe, angeordnet ist. Im Falle der Ultraschallanregung arbeitet die Sonotrode insbesondere im Ultraschallbereich mit einem Frequenzbereich von 20 kHz bis 90 kHz, bevorzugt von 20 kHz bis 34 kHz.
In einem zusätzlichen Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch einen Nachrüstsatz zum Nachrüsten einer bestehenden Lithotripsievorrichtung, wobei die bestehende Lithotripsievorrichtung ein Projektil und eine Sonotrode aufweist, und der Nachrüstsatz mindestens eine zuvor beschriebene Federeinrichtung oder zwei oder mehrere zuvor beschriebene Federeinrichtungen aufweist, wobei die zwei oder mehreren Federeinrichtungen unterschiedliche Längen aufweisen.
Somit ist mittels des Nachrüstsatzes eine bestehende Lithotripsievorrichtung sowohl erstmalig mittels einer Federeinrichtung ausstattbar, als auch eine vorhandene Federeinrichtung durch eine Federeinrichtung mit einer unterschiedlichen Eigenschaft, insbesondere unterschiedlicher Länge, austauschbar. Dies ist beispielsweise vorteilhaft, wenn bei einer spezifischen Anwendung die gestapelten Folienelemente zu schwach sind und sich unter dem Druck des aufschlagenden Projektils zu stark plastisch verformen. Selbstverständlich kann der Nachrüstsatz auch zwei oder mehrere Federeinrichtungen mit unterschiedlichen Durchmessern ergänzend und/oder alternativ zu zwei oder mehreren Federeinrichtungen mit unterschiedlichen Längen aufweisen. Folglich kann mittels des Nachrüstsatzes durch Austausch und/oder Einsetzen einer Federeinrichtung mit einer unterschiedlichen Eigenschaft spezifisch die Menge der gespeicherten Bewegungsenergie, die Verlängerung der Stoßdauer und somit das Ausmaß der Verformungszone der Sonotrode angepasst werden.
In einem zusätzlichen Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Aufprägen einer Verformungswelle auf eine Sonotrode einer Lithotripsievorrichtung, wobei die Lithotripsievorrichtung eine zuvor beschriebene Lithotripsievorrichtung ist oder eine zuvor beschriebene Federeinrichtung zwischen einem Projektil und der Sonotrode aufweist, mit folgenden Schritten:

- Beschleunigen des Projektils entlang einer Beschleunigungstrecke innerhalb eines langgestreckten Hohlraums mittels einer Antriebseinrichtung,
- Aufschlagen des Projektils mit einer Bewegungsenergie auf ein proximales Ende der Federeinrichtung,
- Zwischenspeichern der Bewegungsenergie und/oder Verlängern einer Stoßdauer des Projektils mittels der Federeinrichtung, und
- Aufprägen einer Verformungswelle mittels der Federeinrichtung auf die Sonotrode.

Somit kann ein Anwender mittels des Verfahrens sehr spezifisch eine definierte Verformungswelle der Sonotrode einer Lithotripsievorrichtung aufprägen. Da aufgrund der Zwischenspeicherung der Bewegungsenergie und der Stoßverlängerung mittels der Federeinrichtung die Wellenlänge der Verformungswelle, und somit die Deformationszone, verlängert wird, kann der Anwender bei derselben Sonotrodenbelastung eine größere Amplitude und somit eine verbesserte Steinzertrümmerung bewirken.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen

1 eine stark schematische dreidimensionale Darstellung einer Lithotripsievorrichtung,
2 eine schematische Darstellung der Lithotripsievorrichtung mit einem Führungsrohr und einer Steuerhülse im Längsschnitt bei einer Bewegung eines Projektils in distaler Richtung und mit einer Tempierfeder,
3 eine vergrößerte Darstellung eines distalen Bereiches der Lithotripsievorrichtung der 2 mit der Tempierfeder,
4 eine stark schematische Darstellung einer Alternative einer Verbindung des Führungsrohrs mit einem proximalen Ende der Tempierfeder, und
5 eine schematische Darstellung von Verfahrensschritten eines Verfahrens zum Aufprägen einer Verformungswelle auf eine Sonotrode einer Lithotripsievorrichtung.

Eine Lithotripsievorrichtung 101 weist eine Trägereinheit 103 mit einem mittigen Gehäuserohr 105 auf. An einem proximalen Ende des Gehäuserohrs 105 ist eine proximale Endkappe 107 mittels einer proximalen Gegenmutter 109 auf das Gehäuserohr 105 aufgeschraubt. Ebenso ist am distalen Ende des Gehäuserohrs 105 eine distale Endkappe 111 mittels einer distalen Gegenmutter 113 aufgeschraubt (siehe 1 und 2). Am proximalen Ende der proximalen Endkappe 107 ist ein erster Abluftanschluss 151 und ein in 1 nicht sichtbarer zweiter Abluftanschluss 153 angeordnet. Des Weiteren ist proximalseitig der proximalen Endkappe 107 ein erster Zuluftanschluss 155 und ein nicht in den 1 und 2 sichtbarer zweiter Zuluftanschluss angeordnet. Vom distalen Endabschnitt der distalen Endkappe 111 ist eine Absaugleitung 119 zum Absaugen von Körpersteinbruchstücken entgegen einer distalen Richtung 115 zum proximalen Ende der Lithotripsievorrichtung 101 geführt. Die Absaugleitung 119 ist in der 1 lediglich symbolisch dargestellt und weist nicht praktikable enge Biegeradien auf. Ebenso ist in der 1 ein Bedienelement 117 am proximalen Ende der Trägereinheit 103 lediglich symbolisch dargestellt, wobei das Bedienelement 117 in einer alternativen Ausgestaltung optimal ergonomisch am Gehäuserohr 105 angeordnet ist. Das Bedienelement 117 ist mit einer innen im Gehäuserohr 105 angeordneten Steuerhülse 131 zum Starten und Ausschalten sowie für einen Einzel- und/oder Dauerbeschuss mittels der ballistischen Lithotripsievorrichtung 101 ausgelegt. Am distalen Ende der Trägereinheit 103 ist eine langgestreckte als Hohlsonde ausgebildete Sonotrode 211 mit einer Sonotrodenspitze 213 angeordnet.
Im Inneren des Gehäuserohrs 105 der Trägereinheit 103 ist ein Führungsrohr 121 beabstandet zum Gehäuserohr 105 angeordnet, wobei zwischen einer Innenwand des Gehäuserohrs 105 und einer Außenwand des Führungsrohrs 121 jeweils zwei symmetrisch über den Querschnitt angelegte Zuluftkammern 157 und Abluftkammern 159 angeordnet sind, welche über Bohrungen in der proximalen Endkappe 107 mit den über Kreuz angeordneten ersten Abluftanschluss 151 und dem zweiten Abluftanschluss 153 sowie dem ersten Zuluftanschluss 155 und dem in 2 nicht gezeigten zweiten Zuluftanschluss verbunden sind (in 2 liegt die eine Zuluftkammer 157 hinter einer fünften Durchgangsbohrung 127 und ist nur durch diese sichtbar, während die zweite Zuluftkammer vor der Betrachtungsebene liegt). Die Zuluftkammern 157 und die Abluftkammern 159 erstrecken sich über die gesamte Länge des Führungsrohrs 121. Die beiden Abluftanschlüsse 151, 153 und der erste Zuluftanschluss 155 und der zweite nicht gezeigte Zuluftanschluss sind jeweils über ein nicht gezeigtes Y-Verbindungsstück mit einem Abluftschlauch und einem Zuluftschlauch einer nicht gezeigten Antriebsvorrichtung verbunden.
Das Führungsrohr 121 weist proximalseitig eine erste Durchgangsbohrung 123 und eine vierte Durchgangsbohrung 126 auf, welche jeweils mit einer der beiden Abluftkammern 159 verbunden sind. Distalseitig weist das Führungsrohr 121 eine zweite Durchgangsbohrung 124 und eine dritte Durchgangsbohrung 125 auf, welche jeweils mit einer der beiden Abluftkammern 159 verbunden sind. Des Weiteren weist das Führungsrohr 121 proximalseitig die fünfte Durchgangsbohrung 127 und eine gegenüberliegende und deshalb in 2 nicht sichtbare weitere Durchgangsbohrung auf, welche jeweils mit einer der beiden Zuluftkammern 157 verbunden sind (die beiden entsprechenden distalseitigen Durchgangsbohrungen verbunden mit den Zuluftkammern 157 sind in 2 nicht gezeigt). Alle Durchgangsbohrungen 123, 124, 125, 126, 127 gehen jeweils quer durch die Mantelfläche des Führungsrohrs 121 durch und weisen einen Durchmesser von jeweils 3 mm auf.
Innenliegend in dem Führungsrohr 121 ist die Steuerhülse 131 angeordnet, welche proximalseitig korrespondierend zu den proximalseitigen Durchgangsbohrungen 123, 126 des Führungsrohrs 121 eine erste Ventilbohrung 133 und eine vierte Ventilbohrung 136 aufweist. Dementsprechend ist distalseitig eine zweite Ventilbohrung 134 und eine dritte Ventilbohrung 135 in der Steuerhülse 131 eingebracht. Die Steuerhülse 131 ist verdrehsicher innerhalb des Führungsrohres 121 angeordnet, sodass die korrespondierenden Durchgangsbohrungen des Führungsrohrs 121 und die Ventilbohrungen der Steuerhülse 131 in einer jeweiligen Ventilöffnungsstellung frei durchgängig sind. Die Steuerhülse 131 weist innenliegend einen Hohlraum 141 auf, welcher gleichzeitig eine Beschleunigungsstrecke für ein Projektil 143 ausbildet. Das Projektil 143 weist an seiner Außenoberfläche einen Mitnehmerring 145 auf, welcher außen an einer Innenfläche der Steuerhülse 131 anliegt. Die Steuerhülse 131 ist um 4 mm kürzer als das Führungsrohr 121.
Proximalseitig von der Steuerhülse 131 ist eine Rückholfeder 171 in einem Hüllrohr angeordnet, welche in der proximalen Endkappe 107 mittels einer Halterung 173 gehalten ist.
Am distalen Ende der Steuerhülse 131 ist eine Tempierfeder 181 zum Aufprägen einer definierten Verformungswelle auf die Sonotrode 211 aufgrund des mechanischen Stoßes des Projektils 143 angeordnet. Die Tempierfeder 181 weist eine Länge von 2 cm und 100 gestapelte Polymer-Scheiben 191 mit jeweils einer Wandstärke von 0,2 mm in distaler Richtung 115 auf, welche außen von einem Hüllrohr 185 umgeben sind. Das Hüllrohr 185 ist mittels eines Halters 183 in der distalen Endkappe 111 gehalten. Am proximalen Ende des Hüllrohrs 185 ist eine proximale Abschlusskappe 187 angeordnet, welche innenliegend einen O-Ring 193 aufweist und mittels eines Schweißrings 195 beweglich gefangen und gefasst ist, welcher mit dem Hüllrohr 185 verschweißt ist. Distalseitig ist eine distale Abschlusskappe 189 angeordnet, welche mittels einer Umbördelung 197 des Hüllrohrs 185 ebenfalls beweglich gefasst ist und innenliegend einen O-Ring 193 aufweist.
Die Polymer-Scheiben 191 sind aus einer zweifach gereckten PET-Folie mit jeweils einem runden Querschnitt von 5,5 mm ausgestanzt und gestapelt in den Hohlraum des Hüllrohrs 185 eingebracht worden. Durch das bewegliche Befestigen und Fassen der proximalen Abschlusskappe 187 und der distalen Abschlusskappe 189 mittels Verschweißen und Bördeln sind die im Hüllrohr 185 gestapelten Polymer-Scheiben 191 druckbelastet und somit vorgespannt (siehe 3).
Somit stellt das distale Ende der Rückholfeder 171 ein proximales Anschlagselement und die proximale Abschlusskappe 187 der Tempierfeder 181 ein distalseitiges Anschlagselement für das Projektil 143 dar. Die 2 zeigt den Zustand, bei dem die Steuerhülse 131 in einer distalen Richtung 115 gegen das distalseitige Anschlagselement ausgebildet durch die proximale Abschlusskappe 187 der Tempierfeder 181 angeschlagen ist. Da die Steuerhülse 131 um 4 mm kürzer als das Führungsrohr 121 ist, ist der Hohlraum des Führungsrohres 121 im Bereich der proximalseitigen fünften Durchgangsöffnung 127 frei von der Steuerhülse 131. Nach Repulsation des Projektils 143 an der Abschlusskappe 187 der Tempierfeder 181 bewegt sich das Projektil 143 zurück entgegen der distalen Richtung 115 und nimmt mittels des Mitnehmerringes 145 die Steuerhülse 131 mit. Durch diese Rückbewegung werden die in 2 nicht gezeigten gegenüberliegenden distalseitigen Durchgangsöffnungen des Führungsrohres 121 und die zugehörigen Ventilöffnungen für den Eintritt von Zuluft in den Hohlraum 141 der Steuerhülse 131 frei durchgängig und die eintretende Zuluft drückt das Projektil 143 weiter in die proximale Richtung. Aufgrund dieser Zurückbewegung des Projektils 143 und der Mitnahme der Steuerhülse 131 wird bei einem Weg von 4 mm die erste Ventilbohrung 133 der Steuerhülse 131 auf die erste Durchgangsbohrung 123 des Führungsrohres 121 und die vierte Ventilbohrung 136 der Steuerhülse 131 auf die vierte Durchgangsbohrung 126 des Führungsrohres 121 bei einem definierten Anschlag des proximalen Endes der Steuerhülse 131 gegen die distalseitige Stirnwand des Hüllrohres der Rückholfeder 171 geschoben, wodurch die jeweilige Durchgangsbohrung und Ventilbohrung durchgängig für den Austritt von Abluft in die Abluftkammern 159 sind. Gleichzeitig wird die fünfte Durchgangsbohrung 127 und die gegenüberliegende nicht sichtbare weitere Durchgangsbohrung für den Durchtritt von Zuluft geschlossen. Nach Repulsation des Projektils 143 am proximalen Anschlag mittels der Rückholfeder 171 und gefolgt von erneutem Hinbewegen in distaler Richtung 115 wird die Steuerhülse 131 mittels des Mitnehmerringes 145 erneut vom Projektil 143 mitgenommen und dadurch werden die fünfte Durchgangsbohrung 127 und die gegenüberliegende nicht sichtbare weitere Durchgangsbohrung geöffnet. Durch diese tritt Zuluft in den Hohlraum 141 der Steuerhülse 131 ein und bewegt das Projektil 143 weiter in distaler Richtung 115, bis der in 2 gezeigte Zustand wieder erreicht ist.
Distalseitig der Tempierfeder 181 ist ein Kopfstück 215 der Sonotrode 211 angeordnet, wobei das Kopfstück 215 an seinem proximalen Ende und seinem distalen Ende jeweils mittels O-Ringen 217 beweglich in einem Führungsteil 216 gelagert ist. Das Kopfstück 215 weist eine Querbohrung 221 auf, in der ein Stößel 223 als Verdrehsicherung und zum Entfernen von Körpersteinbruchstücken mit einem Betätigungsgriff 225 lose eingreift. Der Stößel 223 wird mittels einer nicht in 2 gezeigten Feder in Position gehalten. Durch Drücken des Stößels 223 mittels des Betätigungsgriffes 225 in die Querbohrung 221 hinein, können Bruchstücke von Körpersteinen aus dem Kopfstück 215 entfernt werden. Distalseitig am Kopfstück 215 ist ein Bremselement 219 zur Begrenzung einer Amplitude der Sonotrode 211 angeordnet.
In der distalen Endkappe 111 sind Entlastungsbohrungen 203 zum Kopfstück 215 der Sonotrode 211 und zum Halter 183 der Tempierfeder 181 eingebracht, welche gemeinsam mit einem jeweiligen Elastomer-Ring 205 jeweils ein Überdruckventil 201 zum Halter 183 der Tempierfeder 181 und zum Kopfstück 215 der Sonotrode 211 ausbilden, um ein Einwirken eines Überdruckes in dem Patienten bei Verwendung der Lithotripsievorrichtung 101 bei Auftreten eines Fehlers zu verhindern.
Proximalseitig der Tempierfeder 181 liegt das Führungsrohr 121 mit seinem distalen Ende direkt bündig an einer proximalseitigen Stirnfläche des Schweißringes 195 an. Hierbei wird das Führungsrohr 121 mit seinem distalen Ende kraftschlüssig gegen die proximalseitige Stirnwand des Schweißrings 195 aufgrund der Verschraubung der proximalen Endkappe 107 mittels der proximalen Gegenmutter 109 und der distalen Endkappe 111 mittels der distalen Gegenmutter 113 jeweils am Gehäuserohr 105 gepresst (siehe 3). Wie ebenfalls in 3 gezeigt ist, schlägt die Steuerhülse 131 am distalen Anschlag ebenfalls auf die Stirnseite des Schweißringes 159 auf. In einer nicht gezeigten Alternative, in welcher ebenfalls anstelle des Schweißrings 159 die proximale Abschlusskappe 187 mittels einer Bördelung gefasst ist, wie dies in 3 für die distale Abschlusskappe 189 gezeigt ist, liegt das Führungsrohr 121 bündig an dieser Bördelung an und die Steuerhülse 131 schlägt ebenfalls am distalen Anschlag auf diese Bördelung auf. In allen Fällen schlägt dadurch das Projektil 143 direkt auf die proximalseitige Stirnfläche der proximalen Abschlusskappe 187 auf, welche durch ihre bewegliche Lagerung mittels des O-Ringes 193 die Polymer-Scheiben 191 in distaler Richtung 115 komprimiert.
In einer in 4 gezeigten Alternative ist ein distales Ende 122 des Führungsrohrs 121 in einer rundumlaufenden Nut 199 des Schweißrings 195 aufgenommen, sodass eine formschlüssige Verbindung vorliegt. Alternativ kann das distale Ende des Führungsrohres auch durch eine stoffschlüssige Verbindung, wie Kleben oder Schweißen, mit dem Schweißring 195 der Tempierfeder 181 verbunden sein.
Im Vergleich zur 2 zeigt die 4 eine um 90° gedrehte Schnittdarstellung durch das Führungsrohr 121 und die Steuerhülse 131 in einem Zustand, in dem, wie oben beschrieben, nach Repulsation an der Abschlusskappe 187 der Tempierfeder 181 sich das Projektil 143 bereits entgegen der distalen Richtung 115 bewegt und mittels des Mitnehmerringes 145 die Steuerhülse 131 mitgenommen hat. Durch diese Mitnahme hat das distale Ende 132 der Steuerhülse 131 eine sechste Durchgangsbohrung 128 für Zuluft und eine siebte Durchgangsbohrung 129 für Zuluft freigegeben und die Zuluft strömt durch diese beiden Durchgangsbohrungen 128 und 129 des Führungsrohres 121 und durch die offene Stirnseite der Steuerhülse 131 in den Hohlraum 141 ein und drückt das Projektil 143 weiter in die proximale Richtung bis zum proximalen Anschlag an die in 4 nicht gezeigte Rückholfeder 171. Die distalseitige zweite Ventilbohrung 134 der Steuerhülse 131 ist hierbei durch das Führungsrohr 121 verschlossen.
Mit der Lithotripsievorrichtung 101 mit eingebauter Tempierfeder 181 werden folgende Arbeitsgänge in einem Verfahren 301 zum Aufprägen einer Verformungswelle auf die Sonotrode 211 durchgeführt:
Wie oben detailliert beschrieben, erfolgt ein Beschleunigen 303 des Projektils 143 mittels der zugeführten Zuluft innerhalb des Hohlraums 141 durch die Antriebseinrichtung. Beim Erreichen eines distalen Endes 122 des Führungsrohrs 121 erfolgt ein Aufschlagen 305 des Projektils 143 mit seiner Bewegungsenergie auf die proximale Abschlusskappe 187 als proximales Ende der Tempierfeder 181. Dadurch, dass das Projektil 143 eine flache Stirnfläche ebenso wie die proximalseitige Stirnfläche der proximalen Abschlusskappe 187 aufweist, wird die Bewegungsenergie optimal von dem Projektil 143 auf die proximale Abschlusskappe 187 übertragen und ebenso erfolgt eine optimale Übertragung der Bewegungsenergie aufgrund des größeren Durchmessers der proximalen Abschlusskappe 187 an ihrem distalen Ende und ihrer beweglichen Fassung, sodass die Polymer-Scheiben 191 optimal druckbelastet werden. Aufgrund der Eigenschaften des Stapels aus Polymer-Scheiben 191 mit einer minimalen Druckstoßbelastung von ca. 105 MPa und einem niedrigen E-Modul von ca. 1,41 GPa findet ein Zwischenspeichern der Bewegungsenergie und ein Verlängern einer Stoßdauer (Schritt 307) des Projektils 143 statt, bevor über die distale Abschlusskappe 189 der Tempierfeder 181 aufgrund ihrer gestuften, zulaufenden Form die zwischengespeicherte Bewegungsenergie auf das Kopfstück 215 und weiter auf das daran verbundene Sondenrohr der Sonotrode 211 übertragen wird. Dadurch erfolgt ein Aufprägen 309 einer Verformungswelle auf die Sonotrode 211, wobei durch das Zwischenspeichern der Bewegungsenergie und das Verlängern der Stoßdauer des Projektils (Schritt 307) mittels der Tempierfeder 181 der Sonotrode 211 eine langgestreckte Verformungswelle aufgeprägt wird. Durch die Zwischenschaltung der Tempierfeder 181 kann die Sonotrode 211 über eine längere Zeit die Druckkräfte aufnehmen und die Sonotrode 211 bis an ihre Belastungsgrenze betrieben werden, ohne dass es zu einem Bruch im Bereich der Fügung zwischen dem Kopfstück 215 und dem proximalen Ende der Sonotrode 211 kommt. Folglich kann der Steinabtrag mittels der Lithotripsievorrichtung 101 deutlich erhöht werden.
Für eine andere Anwendung der Lithotripsievorrichtung 101, bei welcher anschließend deutlich weichere Körpersteine zertrümmert werden sollen, wird die zuvor verwendete Tempierfeder 181 mit 2 cm Länge zusammen mit dem Hüllrohr 185 und dem Halter 183 nach Lösen der distalen Endkappe 111 mittels der distalen Gegenmutter 113 aus der Lithotripsievorrichtung 101 entnommen. Daraufhin wird aus einem Nachrüstsatz eine andere Tempierfeder mit 1 cm Länge mit ihrem zugehörigen Halter in die Lithotripsievorrichtung 101 eingesetzt und die distale Endkappe 111 mittels der distalen Gegenmutter 113 wird entsprechend weiter auf das Gehäuserohr 105 aufgeschraubt, sodass die kürzere Tempierfeder bündig in der Lithotripsievorrichtung 101 zwischen dem Führungsrohr 121 und dem Kopfstück 215 eingebaut ist. Anschließend kann bei einer geringeren Energiespeicherung der kürzeren Tempierfeder und somit bei einer geringeren Stoßdauerverlängerung optimal ein weicherer Körperstein zertrümmert werden.
Bezugszeichenliste

101: Lithotripsievorrichtung
103: Trägereinheit
105: Gehäuserohr
107: Proximale Endkappe
109: Proximale Gegenmutter
111: Distale Endkappe
113: Distale Gegenmutter
115: Distale Richtung
117: Bedienelement
119: Absaugleitung
121: Führungsrohr
122: Distales Ende des Führungsrohres
123: Erste Durchgangsbohrung für Abluft
124: Zweite Durchgangsbohrung für Abluft
125: Dritte Durchgangsbohrung für Abluft
126: Vierte Durchgangsbohrung für Abluft
127: Fünfte Durchgangsbohrung für Zuluft
128: Sechste Durchgangsbohrung für Zuluft
129: Siebte Durchgangsbohrung für Zuluft
131: Steuerhülse
132: Distales Ende der Steuerhülse
133: Erste Ventilbohrung
134: Zweite Ventilbohrung
135: Dritte Ventilbohrung
136: Vierte Ventilbohrung
141: Hohlraum/Beschleunigungstrecke
143: Projektil
145: Mitnehmerring
151: erster Abluftanschluss
153: zweiter Abluftanschluss
155: erster Zuluftanschluss
157: Zuluftkammer
159: Abluftkammer
171: Rückholfeder
173: Halterung
181: Tempierfeder
183: Halter
185: Hüllrohr
187: Proximale Abschlusskappe
189: Distale Abschlusskappe
191: Polymer-Scheiben
193: O-Ring
195: Schweißring
197: Umbördelung
199: Nut
201: Überdruckventil
203: Entlastungsbohrung
205: Elastomer-Ring
211: Sonotrode
213: Sonotrodenspitze
215: Kopfstück
216: Führungsteil
217: O-Ring
219: Bremselement
221: Querbohrung
223: Stößel
225: Betätigungsgriff
301: Verfahren zum Aufprägen einer Verformungswelle
303: Beschleunigen des Projektils
305: Aufschlagen des Projektils
307: Zwischenspeichern der Bewegungsenergie und/oder Verlängern einer Stoßdauer des Projektils
309: Aufprägen einer Verformungswelle auf die Sonotrode

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 4313768 A1 [0005]
DE 19618972 A1 [0006]
DE 19617398 A1 [0007]

Claims

Federeinrichtung (181) zum Zwischenspeichern einer Bewegungsenergie und/oder Verlängern einer Stoßdauer eines Projektils (143) einer Lithotripsievorrichtung (101), wobei die Federeinrichtung (181) eine Längsrichtung und ein Gehäuse (185) und/oder eine Halteeinheit (183) für das Gehäuse (185) aufweist, und das Gehäuse (185) in der Längsrichtung ein proximales Ende und ein distales Ende aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (181) zwei oder mehrere Folienelemente (191) in dem Gehäuse (185) aufweist, wobei die Folienelemente (191) in der Längsrichtung gestapelt sind.
Federeinrichtung (181) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliges Folienelement und/oder die Folienelemente (191) druckfest mit einer Druckstoßbelastung in einem Bereich von 40 MPa bis 180 MPa, insbesondere von 60 MPa bis 150 MPa, bevorzugt von 80 MPa bis 130 MPa, ausgebildet ist oder sind.
Federeinrichtung (181) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliges Folienelement und/oder die Folienelemente (191) ein E-Modul in einem Bereich von 1,00 GPa bis 7,00 GPa, insbesondere von 1,20 GPa bis 6,00 GPa, bevorzugt von 1,40 GPa bis 3,00 GPa aufweist oder aufweisen.
Federeinrichtung (181) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliges Folienelement und/oder die Folienelemente (191) ein polymeres Material, insbesondere ein gerecktes und/oder wärmebehandeltes polymeres Material, aufweist oder aufweisen.
Federeinrichtung (181) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliges Folienelement und/oder die Folienelemente (191) Polyethylenterephthalat, Polyethylennaphtalat und/oder Polyester aufweist oder aufweisen.
Federeinrichtung (181) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem proximalen Ende und/oder dem distalen Ende des Gehäuses (185) eine Abschlusseinheit (187, 189) angeordnet ist.
Federeinrichtung (181) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gehäuse (185) und der Abschlusseinheit oder der jeweiligen Abschlusseinheit (187, 189) ein elastisches Element (193) angeordnet ist.
Federeinrichtung (181) nach einem der vorherigen Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (185) an der Abschlusseinheit oder an der jeweiligen Abschlusseinheit (187, 189) gebördelt ist.
Federeinrichtung (181) nach einem der vorherigen Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (185) an der Abschlusseinheit oder der jeweiligen Abschlusseinheit (187, 189 verschweißt ist.
Federeinrichtung (181) nach einem der vorherigen Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinheit (183) und/oder das Gehäuse (185) mindestens eine Entlastungsöffnung (203) aufweist.
Lithotripsievorrichtung (101), insbesondere intrakorporale Lithotripsievorrichtung, zum Zertrümmern von Körpersteinen, wobei die Lithotripsievorrichtung (101) einen langestreckten Hohlraum (141) mit einer Beschleunigungstrecke, einem proximalen Ende und einem distalen Ende und ein bewegbares Projektil (143) innerhalb des langgestreckten Hohlraums (141) aufweist, und der Lithotripsievorrichtung (101) eine Antriebseinrichtung zum Erzeugen einer Kraft zum Hin- und/oder Zurückbewegen des Projektils (143) entlang der Beschleunigungsstrecke zwischen dem proximalen Ende und dem distalen Ende und eine Sonotrode (211) zuordenbar sind, wobei die Sonotrode (211) mit ihrem proximalen Ende mit dem distalen Endes der Lithotripsievorrichtung (101) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Projektil (143) und der Sonotrode (211) eine Federeinrichtung (181) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 angeordnet ist, sodass mittels der Federeinrichtung (181) durch ein Zwischenspeichern einer Bewegungsenergie des Projektils (143) und/oder ein Verlängern einer Stoßdauer des Projektils (143) eine definierte Verformungswelle der Sonotrode (211) aufprägbar ist.
Lithotripsievorrichtung (101) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (101) in einer distalen Richtung (115) nach dem distalen Ende und/oder der Halteeinheit am distalen Ende eine Führungseinrichtung zum Aufnehmen eines Kopfstückes der Sonotrode aufweist.
Lithotripsievorrichtung (101) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lithotripsievorrichtung (101) die Sonotrode (211), die Antriebseinrichtung und/oder eine Schwingungsanregungseinrichtung zur Schwingungsanregung der Sonotrode (211) aufweist.
Nachrüstsatz zum Nachrüsten einer bestehenden Lithotripsievorrichtung (101), wobei die bestehende Lithotripsievorrichtung (101) ein Projektil (143) und eine Sonotrode (211) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachrüstsatz mindestens eine Federeinrichtung (181) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder zwei oder mehrere Federeinrichtungen (181) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 aufweist, wobei die zwei oder mehreren Federeinrichtungen (181) unterschiedliche Längen aufweisen.
Verfahren (301) zum Aufprägen einer Verformungswelle auf eine Sonotrode (211) einer Lithotripsievorrichtung, wobei die Lithotripsievorrichtung eine Lithotripsievorrichtung (101) nach einem der Ansprüche 11 bis 13 ist oder eine Federeinrichtung (181) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zwischen einem Projektil (143) und der Sonotrode (211) aufweist, mit folgenden Schritten: - Beschleunigen (303) des Projektils (143) entlang einer Beschleunigungstrecke innerhalb eines langgestreckten Hohlraums (141) mittels einer Antriebseinrichtung, - Aufschlagen (305) des Projektils (143) mit einer Bewegungsenergie auf ein proximales Ende der Federeinrichtung (181), - Zwischenspeichern der Bewegungsenergie und/oder Verlängern einer Stoßdauer (307) des Projektils (143) mittels der Federeinrichtung (181), und - Aufprägen (309) einer Verformungswelle mittels der Federeinrichtung (181) auf die Sonotrode (211).