DE19509005C1 - Akustischer Druckimpulsgenerator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen akustischen Druckimpulsgenerator mit einer zur Erzeugung von akustischen Druckimpulsen stoß­ artig antreibbaren Membran, welche durch den statischen Druck einer in einem an die Membran angrenzenden Raum aufge­ nommenen, als akustisches Ausbreitungsmedium vorgesehenen Flüssigkeit nach Erzeugung eines akustischen Druckimpulses in ihre Ausgangslage zurückgeführt wird, wobei eine Zuleitung und eine Ableitung in den Raum münden, und eine zwischen die Zuleitung und die Ableitung geschaltete Pumpe vorgesehen ist, welche im normalen Betrieb die Flüssigkeit umwälzt.

Eine elektromagnetische Ausführung eines solchen Druckim­ pulsgenerators ist in der EP 0 483 396 A1 beschrieben. Die bei diesem Druckimpulsgenerator verwendete Druckimpulsquelle besteht aus einer elektrisch leitfähigen Membran und einer dieser gegenüberliegenden Flächenspule. Dabei werden die Druckimpulse dadurch erzeugt, daß die Flächenspule an eine Spannungsversorgung angeschlossen ist, die einen auf mehrere kV aufgeladenen Kondensator enthält. Dieser entlädt sich stoßartig über die Flächenspule, wobei der in dieser fließende Entladungsstrom äußerst schnell ein Magnetfeld auf­ baut. Dieses wiederum induziert gleichzeitig in der Membran einen dem der Flächenspule entgegengesetzten Strom, der dem­ zufolge ein magnetisches Gegenfeld erzeugt, unter dessen Wir­ kung die Membran von der Spule schlagartig wegbewegt wird. Der resultierende Druckimpuls kann z. B. zur nichtinvasiven Zertrümmerung von im Körper eines Lebewesens befindlichen Konkrementen oder zur ebenfalls nichtinvasiven Behandlung von pathologischen Gewebeveränderungen verwendet werden.

Um einen hohen Wirkungsgrad, d. h. eine möglichst weitgehende Umwandlung der aufgewendeten elektrischen Energie in Druck­ impulsenergie zu erzielen, ist es erforderlich, die Membran auf der Spule flach aufliegen zu lassen. Weiterhin muß ge­ währleistet sein, daß die Membran nach einem Druckimpuls vor Erzeugung des nächsten in ihre Ausgangslage zurückkehrt.

Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, daß, wie in EP 0 483 396 A1 beschrieben, der an die Membran angrenzende Raum, in dem sich das akustische Ausbreitungsmedium befindet, unter einem gegenüber dem Umgebungsdruck erhöhten statischen Druck steht. Da jedoch in der medizinischen Anwendung herkömmlicher Druckimpulsgeneratoren üblicherweise das aku­ stische Ausbreitungsmedium, wie z. B. Wasser, zur Kühlung und zur Abführung von die Ausbreitung der Stoßwellen störenden Luftblasen umgewälzt wird, kann die Situation eintreten, daß der Druckimpulsgenerator über dem zugehörigen Wasservorrats­ behälter positioniert wird. Es kann dann im akustischen Aus­ breitungsmedium entsprechend des Höhenunterschiedes zwischen Druckimpulsgenerator und Vorratsbehälter ein Unterdruck gegenüber der Atmosphäre auftreten, welcher zu Zugkräften führt, die die Membran von der Flächenspule wegziehen. Dies kann zur Bildung eines Luftpolsters in dem Raum zwischen Membran und Flächenspule führen. Hat sich über einen genügend langen Zeitraum hinweg auf diese Weise ein größeres Luftpolster gebildet, so bleibt die Luft auch eingeschlossen, wenn sich der Druckimpulsgenerator inzwischen wieder unterhalb des Versorgungsreservoirs befindet, im akustischen Ausbreitungsmedium also wieder der normale Druck herrscht. Wegen des aufgrund des Luftpolsters auftretenden Verlustes an elektromagnetischer Energie ist die Funktion der Druckimpuls­ quelle damit nicht mehr gewährleistet. Weiterhin kann bei längerer Einwirkung von Zugkräften eine plastische Material­ verformung der Membran stattfinden, die die für die Anwendung sehr wichtige Reproduzierbarkeit der Druckimpulse zunichte macht. Zudem ist die Evakuierung und hermetische Abdichtung des Zwischenraumes mit einem erheblichen technischen Aufwand verbunden.

Das Auftreten eines Unterdruckes im akustischen Ausbreitungs­ mediums gegenüber des Zwischenraumes kann zwar nach der DE 41 33 327 A1 dadurch verhindert werden, daß der Raum, in dem sich das akustische Ausbreitungsmedium befindet, zur Um­ gebung abgeschlossen ist und unter einem gegenüber dem Um­ gebungsdruck erhöhten statischen Druck steht. In diesem Fall muß jedoch die Kühlung des akustischen Ausbreitungsmediums und die Abführung von bei der Anwendung auftretenden Luftbla­ sen auf andere Weise gelöst werden, was unter Umständen einen höheren technischen Aufwand erfordert.

Die Rückführung der Membran kann auch da­ durch erfolgen, daß, wie in DE-OS 37 42 500 beschrieben, der Raum zwischen Membran und Flächenspule bei der Fertigung der Druckimpulsquelle evakuiert und durch geeignete Mittel herme­ tisch abgeschlossen wird. Trotz des mit dieser Vorgehensweise verbundenen hohen Fertigungsaufwandes ist aber dennoch nicht ausgeschlossen, daß sich ein Luftpolster in dem Raum zwischen Membran und Flächenspule bildet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Druck­ impulsgenerator der eingangs genannten Art so auszubilden, daß vor der Erzeugung eines Druckimpulses ein Aufliegen der Membran auf dem Stoßerregungssystem und nach der Erzeugung eines Druckimpulses die Rückkehr der Membran in ihre Aus­ gangslage mit geringem technischen Aufwand auch dann gewähr­ leistet ist, wenn in dem akustischen Ausbreitungsmedium ein Unterdruck gegenüber der dem akustischen Ausbreitungsmedium abgewandten Seite der Membran auftritt.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch einen aku­ stischen Druckimpulsgenerator mit einer zur Erzeugung von akustischen Druckimpulsen stoßartig antreibbaren Membran, welche durch den statischen Druck einer in einem an die Mem­ bran angrenzenden Raum aufgenommenen, als akustisches Aus­ breitungsmedium vorgesehenen Flüssigkeit nach Erzeugung eines akustischen Druckimpulses in ihre Ausgangslage zurückgeführt wird, wobei eine Zuleitung und eine Ableitung in den Raum münden, aufweisend

• - eine zwischen die Zuleitung und die Ableitung geschaltete Pumpe, welche im normalen Betrieb die Flüssigkeit umwälzt,
• - in die Ableitung (15) geschaltete Ventilmittel (18), welche die Ableitung (15) in einen in den Raum führenden Abschnitt und einen zu der Pumpe (16) führenden Abschnitt unterteilen, wobei mittels der Ventilmittel (18) in einer ersten, dem normalen Betrieb entsprechenden Schaltstellung die beiden Abschnitte der Ableitung (15) verbunden sind und mittels der Ventilmittel (18) in einer zweiten Schaltstellung der zu der Pumpe (16) führende Abschnitt der Ableitung (15) mit einem Vorratsbehälter (19) verbunden und der andere Abschnitt verschlossen ist,
• - einen dicht bei dem Raum angeordneten Drucksensor,
• - einen ständig mit dem Raum verbundenen Druckspeicher, und
• - eine Steuereinheit, die das Signal des Drucksensors über­ wacht und die Ventilmittel von der ersten in die zweite Schaltstellung bringt, falls ein erster Grenzdruck unter­ schritten wird, und die Ventilmittel von der zweiten in die erste Schaltstellung bringt, wenn der Grenzdruck wie­ der erreicht ist.

Da der Druckspeicher ständig mit dem Raum verbunden ist, herrscht also in dem Raum stets wenigstens im wesentlichen der gleiche Druck wie in dem im Druckspeicher. Solange der in dem Raum herrschende Druck, der mit dem Drucksensor gemessen wird, den ersten Grenzdruck nicht unterschreitet, nehmen die Ventilmittel ihre erste Schaltstellung ein, in der die Flüs­ sigkeit mittels der Pumpe umgewälzt wird, so daß die erfor­ derliche Kühlung des Druckimpulsgenerators gewährleistet ist. Wird dagegen der erste Grenzdruck, der demjenigen Druck ent­ spricht, der erforderlich ist, um unter allen Umständen ein Aufliegen der Membran auf dem Stoßerregungssystem und nach der Erzeugung eines Druckimpulses die Rückkehr der Membran in ihre Ausgangslage zu gewährleisten, unterschritten, werden die Ventilmittel zur Korrektur des in dem Druckspeicher herr­ schenden Druckes in die zweite Schaltstellung gebracht. Da sich der Drucksensor dicht bei dem Raum befindet, werden auch durch Lageänderungen des Druckimpulsgenerators verursachte Druckänderungen erfaßt und erforderlichenfalls eine Korrektur des Druckes vorgenommen. Infolge des Umstandes, daß der Druckspeicher ständig mit dem Raum verbunden ist, ist der Druck in dem Raum von der Förderleistung der Pumpe weitgehend unabhängig. Auch wenn der Druckimpulsgenerator außer Betrieb gesetzt und die Pumpe abgeschaltet wird, ist also sicherge­ stellt, daß in dem Raum wenigstens im wesentlichen der in dem Druckspeicher vorliegende Druck herrscht.

Die Gründe, warum eine Unterschreitung des ersten Grenz­ druckes unzulässig ist, wurden bereits erläutert. Eine nen­ nenswerte Überschreitung des ersten Grenzdruckes ist uner­ wünscht, weil dann die Gefahr der Schädigung von Komponenten des Druckimpulsgenerators, z. B. von Dichtungen, besteht. Eine Variante der Erfindung sieht deshalb vor, daß die Steuerein­ heit die Ventilmittel auch dann in die zweite Schaltstellung bringt, falls ein zweiter Grenzdruck überschritten wird, und die Ventilmittel von der zweiten in die erste Schaltstellung bringt, wenn der zweite Grenzdruck wieder erreicht ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Steuereinheit in der zweiten Schaltstel­ lung der Ventilmittel im Falle der Überschreitung des zweiten Grenzdruckes die Pumpe deaktiviert und bei Rückkehr zum nor­ malen Betrieb die Pumpe aktiviert. Durch die Deaktivierung der Pumpe kann sich der Druck in dem Druckspeicher und damit dem Raum so weit abbauen, daß eine Überschreitung des zweiten Grenzdruckes nicht mehr vorliegt, worauf zum normalen Betrieb übergegangen wird, d. h., die Ventilmittel in ihre erste Schaltstellung gebracht werden und die Pumpe wieder aktiviert wird. Unter Umständen genügt es auch, die Förderleistung der Pumpe so weit abzusenken, daß der erforderliche Druckabbau erfolgt und anschließend bei Rückkehr zum normalen Betrieb die Förderleistung der Pumpe wieder anzuheben.

Für den Fall, daß der erste Grenzdruck unterschritten wird, sind an sich keine besonderen Maßnahmen erforderlich, da in­ folge des Umstandes, daß der andere Abschnitt der Ableitung in der zweiten Schaltstellung verschlossen ist, durch die Pumpe ein Druckaufbau in dem Raum und dem Druckspeicher er­ folgt, solange die Ventilmittel ihre zweite Schaltstellung einnehmen. Es genügt also, bei Erreichen des ersten Grenz­ druckes die Ventilmittel wieder in ihre dem normalen Betrieb entsprechende erste Schaltstellung zu bringen. Lediglich dann, wenn die Leistung der Pumpe im normalen Betrieb nicht für einen Druckaufbau ausreicht, kann gemäß einer Ausfüh­ rungsform der Erfindung vorgesehen sein, daß die Steuerein­ heit in der zweiten Schaltstellung der Ventilmittel im Falle der Unterschreitung des ersten Grenzdruckes die Förderlei­ stung der Pumpe anhebt und bei Rückkehr zum normalen Betrieb die Förderleistung wieder absenkt.

Um sicherzustellen, daß der mittels des Drucksensors gemes­ sene Druck dem in dem Raum herrschenden Druck möglichst genau entspricht, ist gemäß einer Variante der Erfindung vorge­ sehen, daß der Drucksensor an dem Druckimpulsgenerator fest angebracht ist, also eventuellen Lageänderungen des Druck­ impulsgenerators folgt.

Nach einer wegen ihrer Einfachheit und Funktionssicherheit bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Membran Be­ standteil des Stoßerregungssystems. Der Druckimpulsgenerator ist dann als elektromagnetischer Druckimpulsgenerator ausge­ bildet, d. h. die Membran enthält ein elektrisch leitendes Material und ist durch eine ihr gegenüberliegende Flächen­ spule elektromagnetisch stoßartig antreibbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der einzigen Figur der beigefügten Zeichnung dargestellt, die einen erfin­ dungsgemäß ausgebildeten Stoßwellengenerator in schematische Darstellung im Längsschnitt zeigt.

Bei dem in der Figur dargestellten erfindungsgemäßen Druckim­ pulsgenerator handelt es sich um einen zur Zertrümmerung von Konkrementen im Körper eines Lebewesens dienenden Stoßwellengenerator, der ein rohrförmiges Gehäuse 1 aufweist, das an seinem einen Ende durch eine kreisscheibenförmige, ebene Mem­ bran 2 und an seinem anderen Ende durch eine flexible Koppel­ membran 3 verschlossen ist. Im Falle des beschriebenen Aus­ führungsbeispiels besteht die Membran 2 aus einem elektrisch leitenden Material, beispielsweise Kupfer. Es genügt aber auch, wenn die Membran 2 nur in einzelnen Bereichen elek­ trisch leitfähiges Material enthält.

An die eine Seite der Membran 2 grenzt eine als akustisches Ausbreitungsmedium vorgesehene Flüssigkeit an. Dicht bei der anderen Seite der Membran ist unter Zwischenfügung einer Iso­ lierfolie 4 eine auf einer ebenen Auflagefläche eines Spu­ lenträgers 5 angeordnete Spule 6 vorgesehen. Diese besitzt die Anschlüsse 7 und 8, wobei die die Anschlüsse 7 und 8 ver­ bindenden Windungen der Spule 6, eine der Windungen ist mit dem Bezugszeichen 9 versehen, spiralförmig verlaufen. Der Spulenträger 5 ist aus einem elektrisch isolierenden Werk­ stoff, z. B. Aluminiumoxidkeramik, gebildet. Der Raum zwischen den Windungen 9 der Spule 6 ist mit einem elektrisch isolie­ renden Gießharz ausgefüllt. Die Anschlüsse 7 und 8 der Spule 6 sind mit einem elektrischen Hochspannungs-Impulsgenerator 10 verbunden.

Die Membran 2, die Isolierfolie 4 und die Spule 6 sind mit dem Spulenträger 5 mittels eines an diesem angebrachten Zen­ trierrandes zu einer Einheit zusammengefaßt. Diese Einheit ist mittels eines an dem Spulenträger 5 anliegenden Ringes 11 und mehrerer Schrauben, es sind lediglich die Mittellinien zweier Schrauben strichpunktiert angedeutet, gegen einen in der Bohrung des Gehäuses l vorgesehenen Absatz 12 gepreßt. Dabei liegt die Membran 2, eventuell unter Zwischenfügung ge­ eigneter, nicht dargestellter Dichtmittel, flüssigkeitsdicht an dem Absatz 12 an.

An der von der Membran 2 abgewandten Seite des Absatzes 12 liegt eine plan-konkave akustische Sammellinse 13, die bei­ spielsweise aus Polystyrol besteht, mit ihrer planen Seite flüssigkeitsdicht an. Die Sammellinse 13 ist mittels eines schematisch angedeuteten, in die Bohrung des Gehäuses 1 ein­ gesetzten Halteringes axial fixiert. Ein zwischen der Sammel­ linse 13 und der Membran 2 befindlicher erster Raum enthält das an die eine Seite der Membran 2 angrenzende akustische Ausbreitungsmedium, beispielsweise Wasser.

In einem zwischen der Sammellinse 13 und der Koppelmembran 3 befindlichen zweiten Raum, der von dem ersten Raum mittels der Sammellinse 13 flüssigkeitsdicht getrennt ist, ist als akustisches Ausbreitungsmedium ebenfalls eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, enthalten.

Mittels des beschriebenen Stoßwellengenerators werden Stoß­ wellen in an sich bekannter Weise erzeugt, indem die Spule 6 mittels des Hochspannungs-Impulsgenerators 10 mit einem Hochspannungsimpuls beaufschlagt wird. Die Spule 6 baut dar­ aufhin äußerst rasch ein Magnetfeld auf, welches in die Mem­ bran 2 einen Strom induziert, der dem durch die Spule 6 fließenden Strom entgegengesetzt ist. Dieser Strom ist von einem Magnetfeld begleitet, das dem zu dem durch die Spule 6 fließenden Strom gehörigen Magnetfeld entgegengesetzt ist.

Infolge der hierbei auftretenden Abstoßungskräfte wird die Membran 2 schlagartig von der Spule 6 wegbewegt, wodurch in das in dem ersten Raum als akustisches Ausbreitungsmedium befindliche, an die Membran 2 angrenzende Wasser ein zunächst ebener Druckimpuls eingeleitet wird. Dieser wird mittels der Sammellinse 13 in der in der Figur strichpunktiert angedeute­ ten Weise auf eine Fokuszone F fokussiert, die auf der Mit­ telachse M des Stoßwellengenerators liegt. Der fokussierte Druckimpuls breitet sich dann in dem in dem zweiten Raum als akustisches Ausbreitungsmedium enthaltenen Wasser aus. Wird der Stoßwellengenerator mittels der Koppelmembran 3 unter Zuhilfenahme einer an sich bekannten Ortungsvorrichtung, z. B. einer Röntgen-Ortungsvorrichtung, in einer solchen Position an den Körper des zu behandelnden Lebewesens 37 angepreßt, daß sich ein zu zertrümmerndes Konkrement K, beispielsweise der Stein einer Niere N, in der Fokuszone F befindet, kann das Konkrement K durch eine Serie von Druckimpulsen in Fragmente zertrümmert werden, die so klein sind, daß sie auf natürlichem Wege ausgeschieden werden können. Übrigens steilen sich die von der Membran 2 ausgehenden Druckimpulse auf ihrem Weg durch das im ersten und im zweiten Raum befindliche Wasser sowie das Körpergewebe des Lebewesens 37 allmählich zu sogenannten Stoßwellen auf, bei denen es sich um Druckimpulse mit sehr steiler Anstiegsfront handelt.

Der von der Membran und der Sammellinse 13 begrenzte erste Raum weist einen Zulauf und einen Ablauf auf, an die eine Zu­ leitung 14 und eine Ableitung 15 angeschlossen sind, so daß im normalen Betrieb mittels einer zwischen die Ableitung 15 und die Zuleitung 14 geschalteten, elektrisch angetriebenen Pumpe 16 das Wasser umgewälzt werden kann, das dabei durch ein elektrisch betriebenes Kühlaggregat 17 geleitet wird.

In die Ableitung 15 sind Ventilmittel 18 in Form eines elek­ tromagnetisch betätigbaren 3/2-Wege-Ventils geschaltet. In einer ersten, in der Figur dargestellten, dem normalen Be­ trieb entsprechenden Schaltstellung sind durch die Ventilmit­ tel 18 die beiden Abschnitte der Ableitung 15 miteinander verbunden, so daß das Wasser in der beschriebenen Weise umge­ wälzt werden kann.

In der zweiten, nicht dargestellten Schaltstellung der Ven­ tilmittel 18 ist der zu der Pumpe 16 führende Abschnitt der Ableitung 15 mit einem Vorratsbehälter 19 verbunden. Der andere Abschnitt der Ableitung 15 ist verschlossen. An den verschlossenen Abschnitt der Ableitung 15 ist ein Druckspei­ cher 20, der teils mit Luft, teils mit Wasser gefüllt ist, angeschlossen.

Ein Drucksensor 21, der an dem Gehäuse 1 angebracht ist, und sich somit dicht bei dem an die Membran 2 angrenzenden ersten Raum befindet, mißt den in der Ableitung 5 herrschenden sta­ tischen Druck, der wenigstens im wesentlichen dem in dem ersten Raum herrschenden Druck entspricht, und liefert ein entsprechendes elektrisches Signal.

Zwischen dem ersten Raum und dem Druckspeicher 20 sind in die Ableitung 15 ein Blasenabscheider 22 mit integriertem Filter 23 und automatischem Entlüftungsventil 24 sowie ein Durch­ flußsensor 26 und ein Temperatursensor 27 geschaltet. Die beiden Sensoren liefern der Durchflußmenge pro Zeiteinheit bzw. der Temperatur des Wassers entsprechende elektrische Signale.

An die Zuleitung 14 ist an geeigneter Stelle ein Druckschal­ ter 29 angeschlossen.

Um das System entleeren zu können, ist an geeigneter, mög­ lichst tiefer Stelle ein Ablaßhahn 30 vorgesehen.

Ein weiteres Filter 25 ist zwischen die Ventilmittel 18 und den Vorratsbehälter 19 geschaltet.

Die Pumpe 16, das Kühlaggregat 17, die Ventilmittel 18, der Drucksensor 21, der Durchflußsensor 26 und der Temperatursen­ sor 27 sind an eine elektrische bzw. elektronische Steuerein­ heit 31 angeschlossen.

Die Steuereinheit 31 stellt durch Überwachung des Signals des Drucksensors 21 sicher, daß in dem ersten Raum stets ein sta­ tischer Überdruck von beispielsweise 1 bar ± 10% gegenüber dem Umgebungsdruck herrscht. Hierdurch ist zum einen gewähr­ leistet, daß die Membran 2, deren Dicke in der Figur über­ trieben dargestellt ist, nach Erzeugung eines Druckimpulses bzw. einer stoßwelle jeweils in ihrer Ausgangslage, in der sie unter Zwischenfügung der Isolierfolie 4 satt an der Ober­ fläche der Spule anliegt, zurückgeführt wird und dort gehal­ ten wird. Es wird so erreicht, daß aufeinanderfolgend er­ zeugte Druckimpulse bzw. stoßwellen jeweils die gleichen aku­ stischen Kenngrößen aufweisen. Zum anderen ist gewährleistet, daß keine Beschädigungen von vom Flüssigkeitsdruck beauf­ schlagten Bauteilen auftreten können. Die Steuereinheit 31 überwacht also den Druck auf Unterschreitung eines ersten Grenzdruckes (1 bar -10%) und auf Überschreitung eines zwei­ ten Grenzdruckes (1 bar +10%).

Der erste und/oder der zweite Grenzdruck, mit denen die Steuereinheit 31 das Signal des Drucksensors 21 vergleicht, sind/ist in nicht dargestellter Weise einstellbar, um den in dem ersten Raum vorliegenden statischen Druck den jeweiligen Bedürfnissen anpassen zu können.

Stellt die Steuereinheit 31 fest, daß weder der zweite Grenz­ druck über- noch der erste Grenzdruck unterschritten ist, liegt normaler Betrieb vor, in dem die Ventilmittel 18 ihre in der Figur dargestellte erste Schaltstellung einnehmen.

Das Wasser wird dann im Kreislauf umgewälzt. Dabei überwacht die Steuereinheit 31 das Signal des Durchflußsensors 26 und regelt die Förderleistung (l/min) der Pumpe 16 derart, daß die Durchflußrate des Wassers innerhalb eines bestimmten, in nicht dargestellter Weise einstellbaren Bereiches liegt. Außerdem regelt die Steuereinheit 31 die Kühlleistung des Kühlaggregats 17 unter Überwachung des Signals des Tempera­ tursensors 27 derart, daß die Wassertemperatur am Temperatur­ sensor 27 innerhalb eines in nicht dargestellter Weise den jeweiligen Bedürfnissen entsprechend einstellbaren Tempera­ turbereiches liegt.

Sowie der zweite Grenzdruck über- oder der erste unterschrit­ ten wird, betätigt die Steuereinheit 31 die Ventilmittel 18 derart, daß diese ihre zweite Schaltstellung einnehmen.

Im Falle einer Unterschreitung des ersten Grenzdruckes läßt die Steuereinheit 31 die Pumpe 16 auch in Betrieb, nachdem die Ventilmittel 18 in ihre zweite Schaltstellung gebracht wurden. Demnach steigt infolge der Pumpwirkung, erforder­ lichenfalls erhöht die Steuereinheit 31 die Förderleistung der Pumpe 16, der Druck im System, also auch in dem ersten Raum und in dem Druckspeicher 20, an. Sobald der erste Grenz­ druck erreicht ist, bringt die Steuereinheit 31 die Ventil­ mittel 18 wieder in ihre erste Schaltstellung und senkt er­ forderlichenfalls unter Überwachung des Signals des Durch­ flußsensors 26 die Förderleistung der Pumpe 16 wieder ab.

Im Falle einer Überschreitung des zweiten Grenzdruckes deak­ tiviert die Steuereinheit 31 die Pumpe 16 oder senkt deren Förderleistung ab, so daß der im System und damit der in dem ersten Raum und dem Druckspeicher 20 herrschende Druck ab­ fällt. Ist der zweite Grenzdruck erreicht, bringt die Steuer­ einheit 31 die Ventilmittel 18 wieder in ihre erste Schalt­ stellung und aktiviert die Pumpe 16 bzw. hebt deren Förder­ leistung unter Berücksichtigung des Signals des Durchflußsen­ sors 26 wieder an.

Aus den vorstehenden Ausführungen wird deutlich, daß dann, wenn sich infolge von Lageänderungen des Druckimpulsgenera­ tors der Druck in dem ersten Raum ändert, diese Druckänderung von dem Drucksensor 21 erfaßt wird und von der Steuereinheit 31 im Falle einer Über- oder Unterschreitung des zweiten bzw. ersten Grenzdruckes die jeweils erforderliche Druckkorrektur bewirkt wird. Es ist also unabhängig von der Lage des Druck­ impulsgenerators sichergestellt, daß in dem ersten Raum der erforderliche Druck herrscht.

Der zuletzt eingestellte Druck bleibt übrigens auch dann er­ halten, wenn das Gerät abgeschaltet wird, da dieser Druck in dem Druckspeicher 20 gespeichert ist. Es besteht also keine Gefahr, daß der Druck in dem ersten Raum während Betriebspau­ sen auf unzulässig niedrige Werte abfällt, sofern sicherge­ stellt ist, daß die Lage des Druckimpulsgenerators nicht gra­ vierend verändert wird, was in einer Betriebspause jedoch nicht zu erwarten ist.

Beim erstmaligen Befüllen des Systems werden übrigens die Ventilmittel 18 ebenfalls in ihre zweite Schaltstellung ge­ bracht. Die Pumpe 16 fördert dann Wasser aus dem Vorratsbe­ hälter 19 in das System und die in dem System befindliche Luft entweicht über das automatische Entlüftungsventil 25. Dies gilt auch für einzelne Luftblasen. Nach dem Entlüften des Systems schließt der Schwimmer des automatischen Entlüf­ tungsventils 25 das System zur umgebenden Atmosphäre ab. In­ folge abgeführter Luftblasen im System fehlendes Volumen wird als Druckverlust erkannt und durch weitere Zufuhr von Wasser aus dem Vorratsbehälter 19 korrigiert. Dieser Vorgang wieder­ holt sich unter Steuerung durch die Steuereinheit 31 so lange, bis das System blasenfrei gefüllt und der erste Grenz­ druck erreicht ist.

Die Filter 23 und 25 dienen übrigens dazu, Verschmutzungen von der Pumpe 16 und den Ventilmitteln 18 fern zu halten.

Der Druckschalter 29 dient in in der Figur schematisch ange­ deuteter Weise dazu, die Stromversorgung der Pumpe 16 zu un­ terbrechen, falls beim Befüllen des Systems oder bei der im Anschluß an einer Unterschreitung des Grenzdruckes auftreten­ den Druckerhöhung der für das System zulässige Maximaldruck überschritten wird.

Im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispieles ist ein be­ sonderer Druckspeicher 20 vorgesehen. Auf einen besonderen Druckspeicher kann jedoch verzichtet werden, wenn die Zulei­ tung 14 und/oder die Ableitung 15 zumindest teilweise als flexibler Schlauch ausgeführt sind/ist.

Auch der zweite Raum weist übrigens einen Zulauf und einen Ablauf auf, an die eine Zuleitung 32 und eine Ableitung 33 angeschlossen sind, so daß mittels einer elektrisch angetrie­ benen Pumpe 34 das Wasser durch ein thermostatisch geregel­ tes, elektrisches Heizaggregat 35 geleitet wird. Dieses dient dazu, die Temperatur des Wassers in dem zweiten Raum etwa auf die Körpertemperatur des zu behandelnden Lebewesens 37 anzu­ heben. An die Ableitung 33 ist ein Ausgleichsbehälter 36 an geschlossen, der dazu dient, die beim Anpressen des Stoßwel­ lengenerators an den Körper des Lebewesens 37 aus dem zweiten Raum verdrängte Wassermenge aufzunehmen.

Im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels ist in dem ersten und dem zweiten Raum das gleiche akustische Ausbrei­ tungsmedium, nämlich Wasser, vorhanden. Dies muß nicht not­ wendigerweise der Fall sein. Vielmehr können in den beiden Räumen auch unterschiedliche akustische Ausbreitungsmedien enthalten sein.

Außerdem ist im Falle des Ausführungsbeispieles eine ebene Membran vorgesehen. Es kann aber auch eine von der ebenen Form abweichende Membran vorgesehen sein.

Anstelle des im beschriebenen Ausführungsbeispiel vorgesehe­ nen elektromagnetischen Antriebes der Membran können nach an­ deren Prinzipien, beispielsweise perkussiv oder pneumatisch, funktionierende Antriebe vorgesehen sein.

Obwohl die Erfindung ausschließlich am Beispiel eines medizi­ nischen Zwecken dienenden Stoßwellengenerators beschrieben ist, kann sie auch bei anderen Druckimpulsgeneratoren, die anderen Zwecken dienen, Verwendung finden.

Zusammenfassend sind als wesentliche Vorteile der Erfindung zu nennen:

• 1. Wirksamer Schutz gegen vorzeitiges Ausfallen des Druckim­ pulsgenerators durch Über- oder Unterdruck in dem ersten Raum.
• 2. Auch bei abgeschaltetem Gerät bleibt der zuletzt einge­ stellte Druck in dem ersten Raum erhalten.
• 3. Während des Betriebes des Druckimpulsgenerators (auch während der Behandlung eines Patienten) erfolgt eine au­ tomatische Druck- und Volumenkorrektur sowie die automa­ tische Entlüftung des Systems.
• 4. Lageunabhängige Regelung des Druckes in dem ersten Raum.
• 5. Automatische Füllung des Systems.
• 6. Der Flüssigkeitsdurchsatz im System ist im wesentlichen druckunabhängig.

Claims (7)

1. Akustischer Druckimpulsgenerator mit einer zur Erzeugung von akustischen Druckimpulsen stoßartig antreibbaren Membran (2), welche durch den statischen Druck einer in einem an die Membran (2) angrenzenden Raum aufgenommenen, als akustisches Ausbreitungsmedium vorgesehenen Flüssigkeit nach Erzeugung eines akustischen Druckimpulses in ihre Ausgangslage zurück­ geführt wird, wobei eine Zuleitung (14) und eine Ableitung (15) in den Raum münden, aufweisend

• - eine zwischen die Zuleitung (14) und die Ableitung (15) geschaltete Pumpe (16), welche im normalen Betrieb die Flüssigkeit umwälzt,
• - in die Ableitung (15) geschaltete Ventilmittel (18), wel­ che die Ableitung (15) in einen in den Raum führenden Ab­ schnitt und einen zu der Pumpe (16) führenden Abschnitt unterteilen, wobei mittels der Ventilmittel (18) in einer ersten, dem normalen Betrieb entsprechenden Schaltstellung die beiden Abschnitte der Ableitung (15) verbunden sind und mittels der Ventilmittel (18) in einer zweiten Schalt­ stellung der zu der Pumpe (16) führende Abschnitt der Ab­ leitung (15) mit einem Vorratsbehälter (19) verbunden und der andere Abschnitt verschlossen ist,
• - einen dicht bei dem Raum angeordneten Drucksensor (21),
• - einen ständig mit dem Raum verbundenen Druckspeicher (20), und
• - eine Steuereinheit (31), die das Signal des Drucksensors (21) überwacht und die Ventilmittel (18) von der ersten in die zweite Schaltstellung bringt, falls ein erster Grenz­ druck unterschritten wird, und die Ventilmittel (18) von der zweiten in die erste Schaltstellung bringt, wenn der erste Grenzdruck wieder erreicht ist.

2. Druckimpulsgenerator nach Anspruch 1, dessen Steuereinheit (31) die Ventilmittel (18) von der ersten in die zweite Schaltstellung bringt, falls ein zweiter Grenzdruck überschritten wird, und die Ventilmittel (18) von der zweiten in die erste Schaltstellung bringt, wenn der zweite Grenzdruck wieder erreicht ist.

3. Druckimpulsgenerator nach Anspruch 2, dessen Steuereinheit (31) in der zweiten Schaltstellung der Ventilmittel (18) im Falle der Überschreitung des zweiten Grenzdruckes die Pumpe (16) deaktiviert und bei Rückkehr zum normalen Betrieb die Pumpe (16) aktiviert.

4. Druckimpulsgenerator nach Anspruch 2, dessen Steuereinheit (31) in der zweiten Schaltstellung der Ventilmittel (18) im Falle der Überschreitung des zweiten Grenzdruckes die Förder­ leistung der Pumpe (16) absenkt und bei Rückkehr zum normalen Betrieb die Förderleistung der Pumpe (16) wieder anhebt.

5. Druckimpulsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dessen Steuereinheit (31) in der zweiten Schaltstellung der Ventilmittel (18) im Falle der Unterschreitung des ersten Grenzdruckes die Förderleistung der Pumpe (16) anhebt und bei Rückkehr zum normalen Betrieb die Förderleistung der Pumpe (16) wieder absenkt.

6. Druckimpulsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, an dem der Drucksensor (21) fest angebracht ist.

7. Druckimpulsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dessen Membran (2) elektrisch leitfähiges Material enthält, durch eine ihr gegenüberliegende Flächenspule (6) stoßartig antreibbar ist und in ihrer Ausgangslage an der Flächenspule (6) anliegt.