DE19630180C1 - Stoßwellenquelle nach dem elektromagnetischen Prinzip - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stoßwellenquelle nach dem elektromagnetischen Prinzip mit definierter Fokussierung, gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruches 1.

Bei elektromagnetischen Stoßwellensystemen in sphärischer oder sonstiger Geometrie hängt der Wirkungsgrad entscheidend von der elektromagnetischen Kopplung von der Erregerspule zur leitfähigen Membran ab. Die gute Kopp­ lung, d. h. das Anschmiegen der Membran an die Spulenwindungen, wird bei bekannten Systemen durch Überdruck vor der Membran bzw. durch Unter­ druck im Zwischenraum zwischen Spule und Membran erreicht. Der erforder­ liche technische Aufwand, um diesen Unter- bzw. Überdruck aufzubauen, auf­ rechtzuerhalten und zu überwachen, ist entsprechend und erhöht die Herstell­ kosten sowie das Gewicht und das Volumen der Stoßwellenquelle.

Eine gattungsbildende Stoßwellenquelle ist bei einem ersten Ausführungsbei­ spiel gemäß der DE 33 12 014 A1 bekannt. Ein zweites Ausführungsbeispiel weist ein gummi- oder gelartiges Übertragungsmedium auf.

Aus der japanischen Veröffentlichung "Patent Abstracts of Japan, JP 1-317 431(A), Sect. C-697, March 6, 1990 Vol. 14/No. 118" ist eine Stoßwellen­ quelle mit definierter Fokussierung bekannt, bei welcher die Spule aus einem elektrisch leitfähigen Draht mit rechteckigem Querschnitt gewickelt ist, um ei­ ne glatte Spulenoberfläche mit konstantem, kleinem Abstand zur Membran zu erzielen und dadurch den Wirkungsgrad der Anordnung zu erhöhen.

Die DE 36 34 378 A1 beschreibt eine elektromagnetische Stoßwellenquelle mit zwei parallel und deckungsgleich angeordneten Spulen, welche durch gleich- oder gegensinnigen Stromfluß sowohl anziehend als auch abstoßend aufeinander wirken können. Eine Spule ist relativ unbeweglich (gehäusefest), die andere relativ leicht beweglich (mit einer Membran verbunden). Die An­ ordnung soll die Erzeugung von Stoß-(Druck-) und Unterdruckwellen ermögli­ chen.

Aus der EP 0 298 334 A1 ist eine elektromagnetische Stoßwellenquelle be­ kannt, welche eine flexible, mit einer Vielzahl von elektrisch leitenden Plätt­ chen gezielt belegte Membran aufweist. Über die Massenträgheit und Leitfä­ higkeit der Plättchen läßt sich der Stoßwellenverlauf örtlich gezielt beeinflus­ sen, im Gegensatz zu einer üblichen, homogenen Metallmembran.

Eine Stoßwellenquelle bekannter Art ist beispielsweise auch in der DE-PS 34 43 295 beschrieben. Die eine Ausführung gemäß Fig. 1 benutzt als Übertra­ gungsmedium eine Flüssigkeit, z. B. Wasser oder einen flüssigen Halogenkoh­ lenwasserstoff, welche unter statischem Überdruck steht und dadurch die Me­ tallmembran über eine dünne Isolierschicht gegen die im Gehäuse abgestützte, kugelkalottenförmige Spule drückt.

Die andere Ausführung nach Fig. 2 benutzt als Übertragungsmedium vor der Membran einen gummielastischen Festkörper, welcher ebenfalls unter stati­ schem Überdruck steht und somit gegen die Membran drückt. Dies wird hier nicht durch eine äußere Druckquelle sondern durch die Installation des gum­ mielastischen Körpers im komprimierten Zustand erreicht. Dafür ist eine Kon­ struktion erforderlich, welche den elastischen Festkörper auf einem Großteil seiner Oberfläche mit stabilen Wänden unter Druck hält. Hierbei sind teilweise Nachteile hinsichtlich Gewicht und Bauvolumen zu erwarten. Außerdem ist i.a. die Stoßwellenübertragung durch einen elastischen Körper nicht so effizient wie z. B. durch eine Flüssigkeit.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Stoßwellenquel­ le nach dem elektromagnetischen Prinzip mit definierter Fokussierung, insbe­ sondere einen handgeführten Therapiekopf, mit einer in einem Spulenträger angeordneten, zwischen einem Gehäuse und einer Membran befindlichen Spule und mit einem Übertragungsmedium zu schaffen, welche sich durch einen ho­ hen Wirkungsgrad und gute Handlichkeit trotz geringer Herstellkosten aus­ zeichnet.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst, in Verbindung mit den gattungsbildenden Merkmalen in dessen Ober­ begriff.

Die Spule ist in einen kompressiblen und auch anderweitig elastisch verform­ baren Spulenträger eingebettet, welcher in komprimiertem Zustand unter Aus­ übung definierter Druckspannungen auf die Membran zwischen dieser und dem Gehäuse installiert ist. Die Membran und das Gehäuse sind in aller Regel aus­ reichend steif, um diesem Druck ohne relevante Verformungen standzuhalten. Dabei ist dem Fachmann klar, daß die Spule möglichst nahe an der der Mem­ bran zugewandten Oberfläche des Spulenträgers anzuordnen ist, unter Beach­ tung einer noch ausreichenden Verformungskapazität und Isolationswirkung dieses membrankontaktierenden Trägerbereiches. Auf diese Weise wird eine sehr gute elektromagnetische Kopplung Spule/Membran infolge der engen, gleichmäßigen mechanischen Anschmiegung erreicht, ohne nennenswerten Mehraufwand bezüglich Gewicht und Bauvolumen. Pneumatische bzw. hy­ draulische Subsysteme für die Über- bzw. Unterdruckerzeugung und die Drucküberwachung sowie -regelung sind nicht erforderlich. Der elastische Spulenträger paßt sich in relativ weiten Grenzen an variierende Krümmungs­ radien an und ist daher für therapeutisch unterschiedliche Stoßwellen-Thera­ pieköpfe verwendbar.

Die Unteransprüche 2 bis 6 kennzeichnen bevorzugte Ausgestaltungen der Stoßwellenquelle nach dem Hauptanspruch.

Die Erfindung wird anschließend anhand der Zeichnung noch näher erläutert. Die Figur zeigt in vereinfachter, nicht maßstäblicher Wiedergabe eine kombi­ nierte Schnitt-/Ansichtsdarstellung einer Stoßwellenquelle.

Die dargestellte Stoßwellenquelle 1 ist ein handgeführter Therapiekopf mit kurzem Fokusabstand (Fokus 7), welcher mehr für oberflächennahen Gebrauch (Orthopädie) als für tiefliegende Steinzertrümmerung geeignet ist. Das Gehäu­ se 8 der Stoßwellenquelle 1 ist mit einem Handgriff 10 versehen, in den ein Auslöseknopf 11 zur Aktivierung integriert ist. Das angedeutete Kabel 12 mit Stecker 13 wird an eine - nicht dargestellte - elektrische Versorgungseinheit angeschlossen.

Die Hauptfunktionselemente der Stoßwellenquelle 1 sind die kugelkalotten­ förmige, elektrisch leitende Membran 2 und die Spule 3, welche in einen elasti­ schen Spulenträger 4 eingebettet ist. Mit der Membran 2 steht ein Übertra­ gungsmedium 5, vorzugsweise Wasser oder Gel, in mechanischem Kontakt und wird nach außen, also zum Patienten hin, von einer stoßwellenleitenden Wand 6 begrenzt. Letztere kann als elastische Schutzfolie oder als elastischer Balg mit definierten, nachgiebigen Bereichen ausgeführt sein. Die Elemente 2, 4 und 6 sind im Gehäuse 8 mittels seines umlaufenden Randes 9 formschlüssig fixiert.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Elemente 2, 4, 6 und 9 in der Figur aus Gründen der Erkennbarkeit bzw. Übersichtlichkeit mit geringem gegenseitigem Abstand dargestellt sind. In Wirklichkeit ist es jedoch so, daß die Membran 2 vollflächig am Spulenträger 4 anliegt, und daß die der Befestigung dienenden Randbereiche der Membran 2 und der Wand 6 sowohl aneinander als auch am Gehäuserand 9 bzw. am Spulenträger 4 anliegen. Wie bereits mehrfach er­ wähnt, ist der Spulenträger 4 in elastisch komprimiertem Zustand zwischen Membran 2 und Gehäuse 8 eingeschlossen, wodurch eine besonders gute me­ chanische und elektromagnetische Kopplung zur Membran 2 erzielt wird.

Es ist günstig, den Spulenträger 4 als ebenes, scheibenförmiges Bauteil kon­ stanter Dicke mit ebener Spule herzustellen. Durch elastische Verwölbung und Kompression läßt sich ein derartiger Spulenträger 4 in unterschiedlichen The­ rapieköpfen mit verschiedenem Fokusabstand verwenden.

Das Gehäuse 8 der Stoßwellenquelle 1 ist bevorzugt als Spritzgußteil aus Hartkunststoff, ggf. mit Faserverstärkung, ausgeführt, was eine leichte und formstabile Bauweise ermöglicht. Die Elemente 2, 4 und 6 können nachträglich in das fertige Gehäuse 8 eingeclipst werden. Sie können aber auch bereits beim Spritzgießen in das Gießwerkzeug eingelegt werden, wobei die Wand 6 wie­ derum auch nachträglich - nach Befüllung mit Wasser oder Gel - installiert werden kann. Es bleibt noch anzumerken, daß Details wie der Gehäuserand 9, die Ränder der Elemente 2, 4 und 6 etc. in der Figur aus optischen Gründen übertrieben groß dargestellt sind. Dem Fachmann sind die tatsächlichen Di­ mensionen bzw. Relationen bekannt.

Claims (6)

1. Stoßwellenquelle (1) nach dem elektromagnetischen Prinzip mit defi­ nierter Fokussierung, insbesondere handgeführter Therapiekopf, mit einer elektrisch leitfähigen, räumlich gekrümmten Membran (2), mit einer zu dieser benachbarten, mit Stromimpulsen beaufschlagbaren Spule (3), mit einer schalt­ baren elektrischen Verbindung (11, 12, 13) zwischen der Spule (3) und einer elektrischen Versorgungseinheit, mit einem die Membran (2) und die in einem eine definierte Druckspannung aufnehmenden Spulenträger (4) eingebettete Spule (3) aufnehmenden Gehäuse (8), zwischen dem und der Membran (2) sich örtlich der Spulenträger (4) befindet, sowie mit einem an die Membran (2) an­ grenzenden und auf diese Druck ausübenden Übertragungsmedium (5), da­ durch gekennzeichnet, daß der Spulenträger (4) verformbar und elastisch kompressibel ausgeführt ist, daß der Spulenträger (4) in komprimiertem Zu­ stand installiert ist, und daß nach der Montage die eingebaute Menge des Übertragungsmediums (5) während des Betriebszustandes unbeeinflußt bleibt.

2. Stoßwellenquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenträger (4) im unverformten, herstellungsbedingten Zustand ein ebenes, scheibenförmiges Bauteil konstanter Dicke mit darin eben angeordneter Spule (3) bildet.

3. Stoßwellenquelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (2) als tiefgezogene Metallkalotte ausgeführt ist.

4. Stoßwellenquelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine das flüssige oder gelförmige Übertra­ gungsmedium (5) nach außen begrenzende Wand (6) als Schutzfolie oder Balg ausgeführt ist.

5. Stoßwellenquelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (8) als Hartkunststoffteil mit ange­ formtem Handgriff (10) und integriertem Auslöseknopf (11), vorzugsweise als Spritzgußteil, ausgeführt ist.

6. Stoßwellenquelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenträger (4), die Membran (2) und die das Übertragungsmedium (5) nach außen begrenzende Wand (6) formschlüssig und demontierbar in dem Gehäuse (8) gehalten sind.