DE19640050C2 - Device and method for testing a source of acoustic waves - Google Patents
Device and method for testing a source of acoustic wavesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen einer mit tels einer ein Volumen eines flüssigen akustischen Ausbrei tungsmediums begrenzenden Applikationsfläche an den Körper eines Patienten applizierbaren Quelle akustischer Wellen, welche Vorrichtung einen ein elektrisches Ausgangssignal ab gebenden Drucksensor, Mittel zum Erfassen des Ausgangssignals des Drucksensors und eine Halterung aufweist, mittels derer der Drucksensor im Betrieb der Vorrichtung gehalten ist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Prüfen einer mittels einer Applikationsfläche an den Körper eines Patien ten applizierbaren Quelle akustischer Wellen unter Verwendung eines ein elektrisches Ausgangssignal abgebenden Druck sensors.The invention relates to a device for testing a a volume of a liquid acoustic slurry application medium on the body a source of acoustic waves that can be applied by a patient, which device emits an electrical output signal giving pressure sensor, means for detecting the output signal of the pressure sensor and has a holder, by means of which the pressure sensor is kept in operation of the device. The The invention also relates to a method for testing a by means of an application surface on a patient's body Applicable source of acoustic waves using a pressure emitting an electrical output signal sensors.
Quellen akustischer Wellen, die zu medizinischen Zwecken mit tels einer Applikationsfläche an den Körper eines Patienten appliziert werden, um die mittels der Quelle erzeugten aku stischen Wellen in den Körper des Patienten zu insbesondere therapeutischen, unter Umständen aber auch diagnostischen Zwecken einzuleiten, müssen regelmäßig überwacht und auf ih ren Zustand überprüft werden, um sicherzustellen, daß die akustischen Parameter der erzeugten akustischen Wellen inner halb gewisser für den bestimmungsgemäßen Gebrauch der Quelle akustischer Wellen vorgegebener Grenzen liegen.Sources of acoustic waves that are used for medical purposes by means of an application area on the body of a patient can be applied to the acu generated by the source static waves in the patient's body in particular therapeutic, but possibly also diagnostic Initiate purposes must be monitored regularly and on ih be checked to ensure that the acoustic parameters of the generated acoustic waves inside half certain for the intended use of the source acoustic waves of predetermined limits.
Eine solche Überwachung ist insbesondere für als Stoßwellen quellen ausgebildete Quellen akustischer Wellen erforderlich, wie sie zur extrakorporalen Stoßwellen-Lithotripsie verwendet werden.Such monitoring is particularly useful as shock waves sources of trained sources of acoustic waves are required, as used for extracorporeal shock wave lithotripsy become.
Eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art sind aus der EP 0 256 202 A2 bekannt. Hier ist der Drucksen sor in einem Koppelkörper aufgenommen, der aus einem Material gebildet ist, das hinsichtlich seiner akustischen Eigenschaf ten sowohl an das in der Quelle akustischer Wellen vorhande nes akustisches Ausbreitungsmedium als auch an menschliches Gewebe angepaßt ist. Dabei liegt der Koppelkörper während der Prüfung der Quelle akustischer Wellen an der Applikationsflä che der Quelle an. Es kann somit angenommen werden, daß das am Drucksensor auftretende akustische Signal weitgehend dem Signal entspricht, das bei vergleichbaren Betriebsparametern der Quelle im Inneren des Körpers eines Patienten auftritt. Es wird daher davon ausgegangen, daß Rückschlüsse auf die Wirkung der akustischen Wellen im Körper von Patienten mög lich sind.A device and a method of the type mentioned are known from EP 0 256 202 A2. Here is the pressure sor recorded in a coupling body made of one material is formed in terms of its acoustic properties both of what is present in the source of acoustic waves acoustic propagation medium as well as human Tissue is adjusted. The coupling body lies during the Check the source of acoustic waves on the application surface source. It can thus be assumed that the acoustic signal occurring at the pressure sensor largely the Signal corresponds to that with comparable operating parameters the source occurs inside a patient's body. It is therefore assumed that conclusions on the Impact of acoustic waves in the body of patients possible are.
Auf diese Weise soll im Interesse genauer Meßergebnisse eine möglichst verlustfreie Leitung der von der Quelle erzeugten akustischen Wellen zu dem Drucksensor ermöglicht werden. Eine verlustfreie Leitung der akustischen Wellen kann jedoch nur dann stattfinden, wenn sichergestellt ist, daß sich zwischen der Applikationsfläche der Quelle und dem Koppelkörper keine Lufteinschlüsse befinden. Die Notwendigkeit der Vermeidung von Lufteinschlüssen erschwert jedoch die Handhabbarkeit und setzt voraus, daß die Prüfung durch besonders geschultes Per sonal durchgeführt wird.In this way, in the interest of accurate measurement results Loss-free line of the source generated acoustic waves to the pressure sensor are enabled. A loss-free conduction of acoustic waves can only take place when it is certain that between the application area of the source and the coupling body none Trapped air. The need to avoid of air pockets, however, makes handling and assumes that the examination is carried out by specially trained Per is carried out on a personal basis.
Außerdem hat sich gezeigt, daß bei der bekannten Vorrichtung das akustische Ausbreitungsmedium mit der Zeit seine Eigen schaften ändert, so daß die Gefahr der Verfälschung der er haltenen Meßergebnisse besteht.It has also been shown that in the known device the acoustic propagation medium becomes its own over time changes so that the risk of falsification of the measurement results.
Weiter hat sich gezeigt, daß bei der bekannten Einrichtung die Lebensdauer des Drucksensors zu wünschen übrig läßt, wenn die Vorrichtung in Verbindung mit akustischen Stoßwellenquel len, wie sie in der Lithotripsie eingesetzt werden, verwendet wird, da die Stoßwellen den Drucksensor beschädigen. It has also been shown that in the known device the life of the pressure sensor leaves something to be desired, if the device in connection with acoustic shock wave source len as used in lithotripsy because the shock waves damage the pressure sensor.
Aus der DE 40 34 533 C1 ist es bekannt, in eine Druckimpuls quelle Drucksensoren zu integrieren, die während des normalen Betriebs der Druckimpulsquelle eine Kontrolle des Spitzenwer tes bzw. des zeitlichen Verlaufes des Druckes der erzeugten Druckimpulse gestatten. Diese Drucksensoren sind im Inneren der Druckimpulsquelle in einer als akustisches Ausbreitungs medium vorgesehenen Flüssigkeit angeordnet.From DE 40 34 533 C1 it is known to use a pressure pulse source pressure sensors that integrate during normal Operation of the pressure pulse source a control of the peak value tes or the time course of the pressure of the generated Allow pressure impulses. These pressure sensors are inside the pressure pulse source in an acoustic propagation medium provided liquid arranged.
Aus der DE 42 17 625 A1 ist es bekannt, dynamische Flüssig keitsdrucke erfassende Wandler, z. B. Hydrophone oder Hydro phonketten, zwecks Kalibrierung u. a. auch über Luftschall an zuregen und die Amplitude der Ausgangssignale der Wandler mit derjenigen eines Referenzmikrophons zu vergleichen.DE 42 17 625 A1 discloses dynamic liquid pressure transducers, z. B. hydrophones or hydro phon chains, for calibration and. a. also via airborne sound with and the amplitude of the output signals of the transducers to compare that of a reference microphone.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszubilden, daß es auf einfache Weise möglich ist, eine Überprüfung einer Quelle akustischer Wellen hinsichtlich akustischer Parameter der von ihr erzeugten akustischen Wellen durchzuführen, ohne daß die Gefahr von Beschädigungen des Drucksensors und/oder der Verfälschung der Meßergebnisse durch Veränderungen des akustischen Ausbreitungsmediums besteht.The invention has for its object a device and to develop a method of the type mentioned at the beginning, that it is easily possible to review a Source of acoustic waves regarding acoustic parameters the acoustic waves it generates without performing that the risk of damage to the pressure sensor and / or the falsification of the measurement results due to changes in the acoustic propagation medium.
Nach der Erfindung wird der die Vorrichtung betreffende Teil der Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zum Prüfen einer mittels einer ein Volumen eines flüssigen akustischen Aus breitungsmediums begrenzenden Applikationsfläche an den Kör per eines Patienten applizierbaren Quelle akustischer Wellen, welche Vorrichtung einen ein elektrisches Ausgangssignal ab gebenden Drucksensor, Mittel zum Erfassen des Ausgangssignals des Drucksensors und eine Halterung für den Drucksensor auf weist, mittels derer dieser im Betrieb der Vorrichtung zur Erfassung des Luftschalldruckes relativ zu der in einem Prüf betrieb arbeitenden Quelle derart gehalten ist, daß sich zwischen der Applikationsfläche und dem Drucksensor eine Luftstrecke befindet.According to the invention, the part relating to the device the problem solved by a device for testing a by means of a volume of a liquid acoustic off application medium on the body source of acoustic waves that can be applied by a patient, which device emits an electrical output signal giving pressure sensor, means for detecting the output signal of the pressure sensor and a holder for the pressure sensor points, by means of which this during operation of the device for Detection of airborne sound pressure relative to that in a test operating source is kept in such a way that between the application surface and the pressure sensor Air gap is located.
Im Gegensatz zum Stand der Technik erfolgt also die Leitung der akustischen Wellen von der Quelle zu dem Drucksensor nicht durchgängig in Medien, die hinsichtlich ihrer akusti schen Eigenschaften im wesentlichen aneinander angepaßt sind. Vielmehr setzt die Erfindung, da sie auf der Erfassung des Luftschalldruckes der Quelle beruht, von vornherein die Anwe senheit von Luft zwischen der Applikationsfläche und dem Drucksensor voraus, so daß anders als im Falle des Standes der Technik Meßfehler durch ungewollte Lufteinschlüsse zwi schen der Applikationsfläche der Quelle und dem Drucksensor nicht auftreten können. Die Anwesenheit einer Luftstrecke zwischen der Applikationsfläche der Quelle und dem Drucksen sor hat zur Folge, daß die Ausgangssignale des Drucksensors anders als im Falle des Standes der Technik keine direkte Aussage über den im Körper eines Patienten zu erwartenden Schalldruck zulassen. Dies stellt jedoch keinen gravierenden Nachteil dar. Einerseits kann nämlich durch Vergleichsmessun gen einem bestimmten Luftschalldruck ein bestimmter, im Kör per des Patienten zu erwartender Schalldruck zugeordnet wer den. Andererseits setzt die Überprüfung der Funktionsfähig keit einer Quelle nicht voraus, daß der absolute Wert des im Körper eines Patienten zu erwartenden Schalldruckes ermittelt wird. Vielmehr kann die Funktionsfähigkeit der Quelle genauso überprüft werden, indem der von ihr erzeugte Luftschalldruck gemessen und/oder gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit einem Referenzsignal verglichen wird, wobei bei Übereinstimmung des Ausgangssignals des Drucksensors mit dem Referenzsignal bzw. bei Abweichungen im Sinne einer Über- oder Unterschreitung des Referenzsignals jeweils ein ent sprechender Signalgeber aktiviert wird. Dabei kann es sich bei dem Referenzsignal sowohl um einen Schwellwert als auch um ein den zeitlichen Verlauf des Luftschalldruckes be schreibendes Signal handeln.In contrast to the state of the art, the line is carried out the acoustic waves from the source to the pressure sensor not consistently in media, which regarding their acousti properties are essentially matched to each other. Rather, the invention sets because it is based on the detection of Airborne sound pressure of the source, the application from the outset air between the application surface and the Pressure sensor ahead, so different than in the case of the stand the technology measurement error due to unwanted air inclusions between the application area of the source and the pressure sensor cannot occur. The presence of an air gap between the application area of the source and the pressure sensor sor has the consequence that the output signals of the pressure sensor unlike in the case of the prior art, no direct Statement about what to expect in a patient's body Allow sound pressure. However, this is not a serious one Disadvantage. On the one hand, by comparative measurements against a certain airborne sound pressure a certain one in the body assigned to the patient's expected sound pressure the. On the other hand, the check of the functional condition a source does not assume that the absolute value of the im Body of a patient expected sound pressure determined becomes. Rather, the functionality of the source can be the same be checked by the airborne sound pressure it generates measured and / or according to a preferred embodiment of the Invention is compared with a reference signal, with Agreement of the output signal of the pressure sensor with the Reference signal or in the event of deviations in the sense of or falling below the reference signal an ent speaking signaling device is activated. It can be for the reference signal both by a threshold and to be a the time course of the airborne sound pressure act as a writing signal.
Verfälschungen der Meßergebnisse sind im Falle der erfin dungsgemäßen Vorrichtung nicht zu erwarten, da die akusti schen Wellen durch die Umgebungsluft zu den Drucksensor ge langen und die Umgebungsluft ihre akustischen Eigenschaften allenfalls geringfügig ändert. Luftdruckschwankungen können durch einen zweiten, zu Kompensationszwecken vorgesehenen Drucksensor, der nicht von den akustischen Wellen getroffen wird, eliminiert werden. Im Zusammenhang mit der Leitung der akustischen Wellen in der Umgebungsluft tritt infolge der an der Grenzfläche zwischen der Applikationsfläche des Drucksen sors und der Umgebungsluft auftretenden Reflexionsverluste am Drucksensor ein akustisches Signal auf, dessen Amplitude um ein Vielfaches geringer ist, als dies der Fall wäre, wenn die akustischen Wellen nicht durch die Umgebungsluft, sondern durch ein flüssiges akustisches Ausbreitungsmedium zu dem Drucksensor geleitet würde. Somit ist die Gefahr von Beschä digungen des Drucksensors selbst dann, wenn es sich bei der zu prüfenden Quelle akustischer Wellen um eine Stoßwellen quelle handelt, deutlich vermindert, wenn nicht ausgeschlos sen.Falsifications of the measurement results are in the case of the invented Not expected device according to the invention because the acousti waves through the ambient air to the pressure sensor long and the ambient air their acoustic properties if necessary changes slightly. Air pressure fluctuations can by a second one, provided for compensation purposes Pressure sensor that is not hit by the acoustic waves will be eliminated. In connection with the management of the acoustic waves in the ambient air occur as a result of the interface between the application area of the pressure sors and the ambient air reflection losses on Pressure sensor an acoustic signal whose amplitude is around is many times less than would be the case if the acoustic waves not through the ambient air, but through a liquid acoustic propagation medium to the Pressure sensor would be directed. So there is a risk of damage Damage to the pressure sensor even if it is source of acoustic waves to be tested around a shock wave source acts, significantly reduced, if not excluded sen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung weist eine Vorrichtung, welche zum Prüfen einer Quelle auf einen Fokusbereich fokussierter akustischer Wellen vorge sehen ist, eine wenigstens im wesentlichen sphärisch um den Drucksensor gekrümmte im Betrieb der Vorrichtung an der Ap plikationsfläche der Quelle anliegende Wand wenigstens im we sentlichen konstanter Dicke auf, die derart relativ zu der Quelle angeordnet ist, daß der Krümmungsmittelpunkt der Wand wenigstens im wesentlichen in dem Fokusbereich liegt. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die akustischen Wellen nicht defokussiert werden und die zu dem Drucksensor gelan genden akustischen Wellen Informationen über die Quelle in ihrer Gesamtheit enthalten. Da also die Prüfung der Quelle nicht nur anhand der sich in einer bestimmten, durch den Drucksensor verlaufenden Richtung ausbreitenden akustischen Wellen, sondern anhand der von der Quelle insgesamt abge strahlten akustischen Wellen erfolgt, werden bessere Prüf ergebnisse erreicht. Es können nämlich beispielsweise auch solche Quellen als fehlerhaft erkannt werden, die nur hin sichtlich bestimmter Schallausbreitungsrichtungen von den Sollwerten abweichende akustische Eigenschaften aufweisen.According to a particularly preferred embodiment of the invention dung has a device for testing a source featured on a focus area of focused acoustic waves is seen, at least essentially spherical around the Pressure sensor curved during operation of the device on the ap plication area of the source adjacent wall at least in the we substantial constant thickness, which is so relative to the Source is arranged that the center of curvature of the wall is at least essentially in the focus area. On this ensures that the acoustic waves not be defocused and the pressure sensor acoustic waves information about the source in contained in their entirety. So there is the examination of the source not only on the basis of a certain, by which Pressure sensor extending acoustic acoustic direction Waves, but based on the total of the source emitted acoustic waves will be better testing results achieved. For example, it can also such sources are recognized as faulty, which only go visually determined directions of sound propagation from the Setpoints have different acoustic properties.
Der das Verfahren betreffende Teil der Aufgabe wird gelöst
durch ein Verfahren zum Prüfen einer mittels einer ein Volu
men eines flüssigen akustischen Ausbreitungsmediums begren
zenden Applikationsfläche an den Körper eines Patienten
applizierbaren Quelle akustischer Wellen unter Verwendung ei
nes ein elektrisches Ausgangssignal abgebenden Drucksensors,
aufweisend folgende Verfahrensschritte:
The part of the task relating to the method is achieved by a method for checking a source of acoustic waves which can be applied to the body of a patient by means of an application area which limits a volume of a liquid acoustic propagation medium, using a pressure sensor emitting an electrical output signal, comprising the following method steps:
- a) Fixieren des Drucksensors relativ zu der Applikationsflä che, derart, daß sich zwischen der Applikationsfläche und dem Drucksensor eine Luftstrecke befindet, a) fixing the pressure sensor relative to the application area che, such that between the application area and there is an air gap in the pressure sensor,
- b) Betätigen der Quelle undb) operating the source and
- c) Erfassen des infolge der Betätigung der Quelle aufgetrete nen, dem von der Quelle abgegebenen Luftschalldruck ent sprechenden Ausgangssignals des Drucksensors.c) Detection of what occurred as a result of operating the source the airborne sound pressure emitted by the source speaking output signal of the pressure sensor.
Gemäß einer Variante der Erfindung können als weiterer Ver fahrensschritte ein Fixieren des Drucksensors in einer defi nierten Lage relativ zu der Quelle und ein Vergleichen des erfaßten Ausgangssignals des Drucksensors mit einem Referenz signal vorgesehen sein.According to a variant of the invention, Ver steps a fixation of the pressure sensor in a defi position relative to the source and a comparison of the detected output signal of the pressure sensor with a reference signal should be provided.
Bezüglich der Erläuterung der Funktion und der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die vorstehenden Aus führungen zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwiesen.Regarding the explanation of the function and the advantages of the inventive method is based on the above Reference to the device according to the invention.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten schematischen Figuren dargestellt. Es zeigen:An embodiment of the invention is in the accompanying represented schematic figures. Show it:
Fig. 1 in Form eines Blockschaltbildes eine erfindungsgemäße Vorrichtung und in grob schematischer Darstellung eine mittels dieser zu prüfende Quelle akustischer Wellen, Fig. 1 in the form of a block diagram an apparatus according to the invention and in rough schematic representation of a means of this acoustic source to be tested waves,
Fig. 2 in perspektivischer Darstellung ein Teil der Vorrich tung gemäß Fig. 1, und Fig. 2 is a perspective view of part of the device according to Fig. 1, and
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Längsschnitt. Fig. 3 shows a further embodiment of the device according to the invention in longitudinal section.
In der Fig. 1 ist eine Quelle akustischer Wellen in Form ei ner Stoßwellenquelle 1 dargestellt, wie sie in der Lithotrip sie zur nichtinvasiven Zertrümmerung von Körperkonkrementen, z. B. Nierensteinen, verwendet wird. Die Stoßwellenquelle 1 weist an ihrem einen Ende einen beispielsweise nach dem elek tromagnetischen Prinzip arbeitenden Stoßwellengenerator 2 und im Inneren ihres rohrförmigen Gehäuses eine akustische Sam mellinse 3 zur Fokussierung der vom Stoßwellengenerator 2 ausgehenden ebenen Stoßwellen auf einen auf der Mittelachse der Stoßwellenquelle 1 liegenden Fokusbereich 4 auf. Die Stoßwellenquelle 1 ist mit einem flüssigen akustischen Aus breitungsmedium, üblicherweise Wasser wegen seiner gut an menschliches Körpergewebe angepaßten akustischen Eigenschaf ten, gefüllt und auf ihrer der Stoßwellenquelle 1 gegenüber liegenden Applikationsseite durch eine flexible Membran 5 verschlossen. Deren Außenseite bildet die Applikationsfläche 5a der Stoßwellenquelle 1 und wird bei der Behandlung eines Patienten zur akustischen Koppelung an die Körperoberfläche des Patienten angedrückt.In Fig. 1, a source of acoustic waves in the form of egg shock wave source 1 is shown, as in the lithotrip it for the non-invasive destruction of body concretes, for. B. kidney stones is used. The shock wave source 1 has, for example, a shock wave generator 2 working at its end, for example according to the electromagnetic principle, and an acoustic collecting lens 3 inside its tubular housing for focusing the plane shock waves emanating from the shock wave generator 2 onto a focus area 4 lying on the central axis of the shock wave source 1 . The shock wave source 1 is filled with a liquid acoustic medium, usually water because of its acoustic properties which are well adapted to human body tissue, and is closed on its application side opposite the shock wave source 1 by a flexible membrane 5 . The outside forms the application surface 5 a of the shock wave source 1 and is pressed during the treatment of a patient for acoustic coupling to the body surface of the patient.
Um die akustischen Eigenschaften der Stoßwellenquelle 1 prü fen zu können kann an dieser eine erfindungsgemäße Vorrich tung angebracht werden. Dazu weist die Stoßwellenquelle an ihrer Applikationsseite eine nicht näher dargestellte, bei spielsweise nach Art eines Bajonettverschlusses aufgebaute Befestigungsvorrichtung 6 zum lösbaren Verbinden der Vorrich tung mittels einer Halterung 7 auf. Die Vorrichtung weist außerdem eine Aufnahme 8 für einen Drucksensor 9 auf, bei dem es sich im Falle des dargestellten Ausführungsbeispiels um eine piezoelektrisch aktivierte Polyvinylidenfluorid(PVDF)- Folie handelt. Die Halterung 7 ist derart ausgebildet, daß der Drucksensor 9 eine definierte Lage auf der Mittelachse M der Stoßwellenquelle einnimmt.In order to be able to test the acoustic properties of the shock wave source 1, a device according to the invention can be attached to it. For this purpose, the shock wave source on its application side a fastening device 6, not shown in more detail, for example constructed in the manner of a bayonet lock, for detachably connecting the device by means of a holder 7 . The device also has a receptacle 8 for a pressure sensor 9 , which in the case of the exemplary embodiment shown is a piezoelectrically activated polyvinylidene fluoride (PVDF) film. The bracket 7 is designed such that the pressure sensor 9 assumes a defined position on the central axis M of the shock wave source.
Das entsprechende elektrische Ausgangssignal des Drucksensors 9 ist insgesamt mit 10 bezeichneten Mitteln zur Erfassung des Ausgangssignals des Drucksensors 9 zugeführt. Diese enthalten zunächst eine Pufferstufe 11, deren Ausgangssignal einem Analog/Digital-Wandler 12 zugeführt ist. Dessen digitale Aus gangsdaten sind einer Recheneinheit 13 zugeführt, an die ein digitaler Referenzsignalspeicher 14 angeschlossen ist. Der Referenzsignalspeicher 14, bei dem es sich um einen Schreib/Lesespeicher handelt, enthält Referenzsignal-Daten, die ihm über eine an die Recheneinheit 13 angeschlossene Schnittstelle 15, im Falle des dargestellten Ausführungsbei spiels eine Parallelschnittstelle zugeführt werden können.The corresponding electrical output signal of the pressure sensor 9 is supplied with a total of 10 designated means for detecting the output signal of the pressure sensor 9 . These initially contain a buffer stage 11 , the output signal of which is fed to an analog / digital converter 12 . Its digital output data are supplied to a computing unit 13 to which a digital reference signal memory 14 is connected. The reference signal memory 14 , which is a read / write memory, contains reference signal data which can be fed to it via an interface 15 connected to the computing unit 13 , in the case of the illustrated embodiment, a parallel interface.
Bei den Referenzsignal-Daten handelt es sich im Falle des dargestellten Ausführungsbeispiels zum einen um Schwellwerte für den maximalen und den minimalen Luftschalldruck und zum anderen um ein Toleranzfeld für den zeitlichen Verlauf des Luftschalldruckes.The reference signal data is in the case of the illustrated embodiment on the one hand by threshold values for the maximum and minimum airborne sound pressure and for others by a tolerance field for the temporal progression of the Airborne sound pressure.
An die Recheneinheit 13 ist außerdem eine Anzeigeeinheit 16 mit drei Lichtsignalen 17, 18 und 19 angeschlossen. Weiter ist an die Recheneinheit 13 ein Monitor 20 und ein Reset-Ta ster 21 angeschlossen. Weiter enthält die Recheneinheit 13 einen in Fig. 1 strichliert angedeuteten als Transientenspei cher 22 ausgebildeten Schreib/Lese-Speicher. Der Transienten speicher 22 dient der Speicherung der von dem Analog/Digital- Wandler stammenden digitalen Daten. Die Größe des Transien tenspeichers 22 ist unter Berücksichtigung der Auflösung des Analog/Digital-Wandlers 12 so bemessen ist, daß er eine Da tenmenge speichern kann, die wenigstens gleich der Pulsdauer einer zu messenden Stoßwelle ist.A display unit 16 with three light signals 17 , 18 and 19 is also connected to the computing unit 13 . Furthermore, a monitor 20 and a reset button 21 are connected to the computing unit 13 . Furthermore, the arithmetic unit 13 contains a read / write memory designed as a transient memory 22 shown in broken lines in FIG. 1. The transient memory 22 is used to store the digital data originating from the analog / digital converter. The size of the transient memory 22 is dimensioned taking into account the resolution of the analog / digital converter 12 so that it can store a quantity that is at least equal to the pulse duration of a shock wave to be measured.
Zur Prüfung der Stoßwellenquelle 1 wird so vorgegangen, daß zunächst durch Betätigung des Reset-Tasters 21 die Rechenein heit 13 in einen definierten Ausgangszustand versetzt wird, indem von etwaigen früheren Prüfvorgängen stammende, die Aus gangssignale des Drucksensors 9 repräsentierende Daten aus dem Transientenspeicher 22 der Recheneinrichtung 13 gelöscht sind.To test the shock wave source 1 , the procedure is such that the arithmetic unit 13 is first set to a defined initial state by actuating the reset button 21 by any previous test processes, which represent the output signals of the pressure sensor 9 , data from the transient memory 22 of the computing device 13 are deleted.
Nun wird durch Betätigung eines Tasters 23 ein elektrischer Impulsgenerator 24 dazu veranlaßt, einen elektrischen Impuls an den Stoßwellengenerator 2 der Stoßwellenquelle 1 abzuge ben, der daraufhin eine Stoßwellenquelle erzeugt, die mittels der akustischen Sammellinse 3 fokussiert wird und durch die Ankoppelmembran 5 aus der Stoßwellenquelle 1 austritt. Die Stoßwellequelle pflanzt sich in der Umgebungsluft fort und gelangt zum Drucksensor 9, dessen den von der Stoßwellen quelle 1 erzeugten Luftschalldruck über die Pufferstufe 11 zu dem Analog/Digital-Wandler 12 gelangen. Dessen digitale Aus gangsdaten speichert die Recheneinheit 13 in dem Transien tenspeicher 22. Dieser Speichervorgang wird übrigens unter Überwachung der von dem Analog/Digital-Wandler 12 gelieferten Ausgangsdaten von der Recheneinheit 13 erst dann gestartet, wenn das Ausgangssignal der Pufferstufe 11 eine Amplitude aufweist, die deutlich oberhalb der Störspannungsamplitude liegt.Now, by pressing a button 23, an electrical pulse generator 24 is caused to emit an electrical pulse to the shock wave generator 2 of the shock wave source 1 , which then generates a shock wave source which is focused by means of the acoustic converging lens 3 and through the coupling membrane 5 from the shock wave source 1 exit. The shock wave source propagates in the ambient air and arrives at the pressure sensor 9 , whose airborne sound pressure generated by the shock wave source 1 reaches the analog / digital converter 12 via the buffer stage 11 . Output data from its digital stores the arithmetic unit 13 in the space A transien 22nd Incidentally, this storage process is only started by the arithmetic unit 13 while monitoring the output data supplied by the analog / digital converter 12 when the output signal of the buffer stage 11 has an amplitude which is clearly above the interference voltage amplitude.
Die in dem Transientenspeicher 22 gespeicherten Meßdaten wer tet die Recheneinheit 13 zunächst dahingehend aus, daß sie den Spitzenwert des Luftschalldrucks p ermittelt und mit dem entsprechenden oberen und unteren in dem Referenzsignalspei cher 14 gespeicherten Schwellwert vergleicht. Die Rechenein heit 13 erfüllt insoweit auch die Funktion von Mitteln zum Vergleichen. Liegt weder eine Unterschreitung des unteren Schwellwertes noch eine Überschreitung des oberen Schwellwer tes vor, aktiviert die Recheneinheit 13 das vorzugsweise grüne Lichtsignal 17 der Anzeigeeinheit 16 als Hinweis dafür, daß die Stoßwellenquelle 1 bezüglich des Spitzenwertes des erzeugten Luftschalldruckes p das Prüfkriterium erfüllt. Wird der obere Schwellwert über- oder der untere Schwellwert un terschritten, wird das vorzugsweise rote Lichtsignal 18 bzw. das vorzugsweise ebenfalls rote Lichtsignal 19 aktiviert als Hinweis dafür, daß das entsprechende Prüfkriterium nicht er füllt wurde.The measurement data stored in the transient memory 22 is first evaluated by the computing unit 13 in such a way that it determines the peak value of the airborne sound pressure p and compares it with the corresponding upper and lower threshold value stored in the reference signal memory 14 . The arithmetic unit 13 also fulfills the function of means for comparison. If neither the lower threshold value is exceeded nor the upper threshold value is exceeded, the computing unit 13 activates the preferably green light signal 17 of the display unit 16 as an indication that the shock wave source 1 fulfills the test criterion with regard to the peak value of the generated airborne sound pressure p. If the upper threshold value is exceeded or the lower threshold value is undershot, the preferably red light signal 18 or preferably also red light signal 19 is activated as an indication that the corresponding test criterion has not been fulfilled.
Im Falle des dargestellten Ausführungsbeispiels sind den Lichtsignalen 17 bis 19 daher die Beschriftungen "OK", "+" und "-" zugeordnet.In the case of the exemplary embodiment shown, the labels “OK”, “+” and “-” are therefore assigned to the light signals 17 to 19 .
Außerdem stellt die Recheneinheit auf dem Monitor 20 einer seits das in dem Referenzsignalspeicher 14 gespeicherte Tole ranzband und die in dem Transientenspeicher gespeicherten Da ten bezüglich des zeitlichen Verlaufs des Ausgangssignals des Drucksensors 9 in Diagrammform auf dem Monitor 20 dar. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, wird dazu auf dem Monitor 20 so wohl für das schraffiert angedeutete Toleranzband 25 als auch für das mit 26 bezeichnete Ausgangssignal des Drucksensors 9 der zeitliche Verlauf des Luftschalldruckes p über der Zeit t in Form eines Diagramms dargestellt, daß auf einfache Weise eine Beurteilung der Funktion der Stoßwellenquelle 1 zuläßt.In addition, the computing unit on the monitor 20 on the one hand shows the tolerance band stored in the reference signal memory 14 and the data stored in the transient memory with respect to the time profile of the output signal of the pressure sensor 9 in diagram form on the monitor 20. As can be seen from FIG. 1 For this purpose, the time course of the airborne sound pressure p over time t is shown in the form of a diagram on the monitor 20 for the hatched tolerance band 25 as well as for the output signal designated by 26 of the pressure sensor 9 , so that the function can be assessed in a simple manner the shock wave source 1 allows.
Um eine Eichung der Vorrichtung zu ermöglichen, kann die Ver stärkung der Pufferstufe 11 verändert werden, was durch ein an die Pufferstufe 11 angeschlossenes Potentiometer 27 sche matisch angedeutet ist.In order to enable a calibration of the device, the amplification of the buffer stage 11 can be changed, which is indicated schematically by a potentiometer 27 connected to the buffer stage 11 .
Die in den Referenzsignalspeicher 14 einzuspeichernden Daten können anhand von Messungen an einer als Referenzquelle die nenden Stoßwellenquelle gewonnen werden.The data to be stored in the reference signal memory 14 can be obtained on the basis of measurements on a shock wave source as a reference source.
Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, weist die Halterung 7 ei nen ringförmigen Grundkörper 28 auf mit dem mittels dreier Tragarme 29 die ringförmige Aufnahme 8 für den Drucksensor 9 angebracht ist. Um Beeinflussungen des Prüfergebnisses durch die im Ausbreitungsweg des von der Stoßwellenquelle abgegebe nen Luftschalles befindlichen Tragarme 29 zu minimieren, sind diese dünn und stabartig ausgeführt.As can be seen from FIG. 2, the holder 7 has an annular base body 28 with which the annular receptacle 8 for the pressure sensor 9 is attached by means of three support arms 29 . In order to minimize influencing of the test result by the support arms 29 located in the propagation path of the airborne sound emitted by the shock wave source, these are made thin and rod-like.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen dadurch, daß der ringförmige Grund körper 28 der Halterung 7 durch eine sphärisch gekrümmte Wand 30 wenigstens annähernd konstanter Dicke verschlossen ist. Dabei liegt der Krümmungsmittelpunkt K der Wand 30, die z. B. aus Polystyrol gebildet sein kann, wenigstens annähernd im Zentrum des Drucksensors 9.The embodiment shown in Fig. 3 differs from the previously described characterized in that the annular base body 28 of the holder 7 30 at least approximately constant thickness is closed by a spherically curved wall. Here is the center of curvature K of the wall 30 , the z. B. can be formed from polystyrene, at least approximately in the center of the pressure sensor 9 .
Im Betrieb ist der Grundkörper 28 so auf die Stoßwellenquelle 1 aufgesetzt, daß die Wand an der Applikationsfläche 5a der Stoßwellenquelle anliegt und der Fokusbereich 4 wenigstens annähernd mit dem Krümmungsmittelpunkt K der Wand 30 und da mit dem Zentrum des Drucksensors 9 zusammenfällt.In operation, the base body 28 is placed on the shock wave source 1 in such a way that the wall abuts the application surface 5 a of the shock wave source and the focus area 4 at least approximately coincides with the center of curvature K of the wall 30 and since it coincides with the center of the pressure sensor 9 .
Hierdurch ist, wie auch die in Fig. 3 strichpunktiert einge tragenen Randstrahlen der fokussierten Stoßwellen verdeut lichen, gewährleistet, daß keine Defokussierung der Stoßwel len auftritt und die durch die zwischen der Wand 30 und dem Drucksensor 9 befindliche Luftstrecke zu dem Drucksensor 9 gelangenden Stoßwellen Informationen über die akustischen Eigenschaften der Stoßwellenquelle 1 in ihrer Gesamtheit und nicht nur bezüglich bestimmter Schallausbreitungsrichtungen enthalten.This is, as well as in Fig. 3 dashed dashed edge rays of the focused shock waves clarify, ensures that there is no defocusing of the shock waves len and the air gap between the wall 30 and the pressure sensor 9 to the pressure sensor 9 passing shock waves information contain about the acoustic properties of the shock wave source 1 in its entirety and not only with respect to certain directions of sound propagation.
Im Falle der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele erfolgt die Verarbeitung des Ausgangssignals des Drucksensors 9 im wesentlichen digital. Es besteht auch die Möglichkeit einer analogen Signalverarbeitung. Die Anzeige der Prüfergeb nisse mittels der Anzeigeeinrichtung 16 und des Monitors 20 ist nur beispielhaft zu verstehen. Die Anzeige, ob eine zu prüfende Quelle die Prüfkriterien erfüllt, kann auch auf an dere Weise erfolgen.In the case of the exemplary embodiments described above, the processing of the output signal of the pressure sensor 9 takes place essentially digitally. There is also the option of analog signal processing. The display of the test results by means of the display device 16 and the monitor 20 is only to be understood as an example. The display of whether a source to be checked fulfills the test criteria can also be done in another way.
Auch muß nicht notwendigerweise ein Vergleich des Ausgangs signals des Drucksensors mit Referenzsignal-Daten erfolgen wie im Falle der beschriebenen Ausführungsbeispiele. Es be steht vielmehr auch die Möglichkeit die Amplitude des Aus gangssignals des Drucksensors anzuzeigen, z. B. mittels einer in geeigneter Weise geeichten analogen oder digitalen An zeige.Nor does a comparison of the output necessarily have to be signals of the pressure sensor with reference signal data as in the case of the exemplary embodiments described. It be there is also the possibility of the amplitude of the off display signal of the pressure sensor, z. B. by means of a appropriately calibrated analog or digital show.
Vorstehend ist die Erfindung am Beispiel der Prüfung einer Stoßwellenquelle erläutert. Die Erfindung kann aber auch im Zusammenhang mit der Prüfung anderer Quellen akustischer Wel len Verwendung finden, z. B. Ultraschallquellen, die zur Be handlung von pathologischem Gewebe dienen und Ultraschall in Form von Dauerschall oder in Form von Ultraschall-Bursts (durch Pausen voneinander getrennte Ultraschall-Impulspakete) abgeben.The invention is based on the example of testing a Shock wave source explained. The invention can also in Connection with the examination of other sources of acoustic world len use, z. B. ultrasound sources used for loading act of pathological tissue and ultrasound in In the form of continuous sound or in the form of ultrasonic bursts (ultrasound pulse packs separated from each other by pauses) submit.
Außerdem beschränkt sich die Erfindung nicht auf die Prüfung von therapeutischen Zwecken dienenden Quellen akustischer Wellen. Sie kann vielmehr auch im Zusammenhang mit der Prü fung von diagnostischen Zwecken dienenden Quellen akustischer Wellen, z. B. diagnostischen Ultraschallapplikatoren, einge setzt werden.In addition, the invention is not limited to testing of therapeutic acoustic sources Waves. Rather, it can also be used in connection with the test of diagnostic sources used for acoustic purposes Waves, e.g. B. diagnostic ultrasound applicators be set.
Claims (8)
- a) Fixieren des Drucksensors (9) relativ zu der Applikati onsfläche (5a), derart, daß sich zwischen der Applikati onsfläche (5a) und dem Drucksensor (9) eine Luftstrecke befindet,
- b) Betätigen der Quelle (1), und
- c) Erfassen des infolge der Betätigung der Quelle (1) aufge tretenen, dem von der Quelle (1) abgegeben Luftschall druck entsprechenden Ausgangssignals des Drucksensors (9).
- a) fixing the pressure sensor ( 9 ) relative to the application surface ( 5 a) such that there is an air gap between the application surface ( 5 a) and the pressure sensor ( 9 ),
- b) actuating the source ( 1 ), and
- c) detecting the arisen (1) due to the operation of the source, the output from the source (1) airborne sound pressure corresponding output signal of the pressure sensor (9).
- a) Fixieren des Drucksensors (9) in einer definierten Lage relativ zu der Applikationsfläche (5a), und
- b) Vergleichen des erfaßten Ausgangssignals des Drucksensors (9) mit einem Referenzsignal.
- a) fixing the pressure sensor ( 9 ) in a defined position relative to the application surface ( 5 a), and
- b) comparing the detected output signal of the pressure sensor ( 9 ) with a reference signal.
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