DE202009011534U1

DE202009011534U1 - Pressure wave device for treating the human or animal body with piezo pile

Info

Publication number: DE202009011534U1
Application number: DE200920011534
Authority: DE
Original assignee: Storz Medical AG
Current assignee: Storz Medical AG
Priority date: 2009-08-27
Filing date: 2009-08-27
Publication date: 2010-12-30
Anticipated expiration: 2019-08-28

Abstract

Druckwellengerät zur Behandlung des menschlichen oder tierischen Körpers mit
einem Piezolagenstapel (5, 15) zur Erzeugung von mechanischen Druckwellen,
einer auf den zu behandelnden Körper aufzulegenden Applikatorfläche (10, 20) zur Einkopplung der mechanischen Druckwellen in den Körper und einer mit einem der Applikatorfläche (10, 20) entgegengesetzten Ende des Piezolagenstapels verbundenen seismischen Masse (3, 13),
wobei der Piezolagenstapel (5, 15) einen Schichtaufbau zeigt, dessen piezoelektrische Schichtdicken höchstens 150 μm betragen.Pressure wave device for the treatment of the human or animal body with
a piezolayer stack (5, 15) for generating mechanical pressure waves,
an applicator surface (10, 20) to be placed on the body to be treated for coupling the mechanical pressure waves into the body and a seismic mass (3, 13) connected to one end of the piezoelectric layer stack opposite the applicator surface (10, 20),
wherein the piezoelectric layer stack (5, 15) shows a layer structure whose piezoelectric layer thicknesses amount to at most 150 μm.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Druckwellenbehandlung des menschlichen oder tierischen Körpers.The The present invention relates to the field of pressure wave treatment of the human or animal body.

Druckwellen, d. h. mechanische und gelegentlich auch als ”akustisch” bezeichnete Wellen werden in verschiedener Weise zur therapeutischen Behandlung eingesetzt. Besonders wichtig und historisch betrachtet auch Ausgangspunkt der Entwicklung ist die Stoßwellenlithotripsie, also die Zerkleinerung von Körperkonkrementen, insbesondere Steinen, mit fokussierten Druckwellen großer Amplituden und mit steilen Anstiegsflanken. Hier werden einzelne Pulse auf das Konkrement gerichtet, deren erste, einer Kompression entsprechende ”Halbwelle” hinsichtlich Flankensteilheit und Amplitude sowie therapeutischer Wirkung dominiert, wohingegen bereits die nächste nachfolgende Halbwelle, die einer Expansion entspricht, deutlich weniger ausgeprägt ist. Solche Pulse werden regelmäßig wiederholt angewendet.Pressure waves d. H. mechanical and sometimes also called "acoustic" Waves are used in various ways for therapeutic treatment used. Especially important and historically also starting point the development is the shock wave lithotripsy, so the Crushing of body stones, especially stones, with focused pressure waves of large amplitudes and with steep rising edges. Here are individual pulses on the calculus whose first, corresponding to a compression "half-wave" in terms Slope and amplitude as well as therapeutic effect dominates, whereas already the next following half wave, which corresponds to an expansion, much less pronounced is. Such pulses are repeated regularly applied.

Vergleichbare Verfahren mit Stoßwellen oder nicht mehr als eigentliche Stoßwellen zu bezeichnenden Druckwellen sind auch für andere Indikationen bekannt, etwa zur Beaufschlagung von schlecht heilenden Knochenbrüchen. Dabei werden auch nicht fokussierte Stoßwellen und Druckwellen eingesetzt. ”Stoßwellen” sollen hier als Sonderfall der ”Druckwellen”, also von diesem Begriff mit inbegriffen, betrachtet werden.comparable Process with shock waves or nothing more than actual Shock waves to be designated pressure waves are also for Other indications known, for example, to the treatment of bad healing fractures. It also does not focus Shock waves and pressure waves used. "Shock waves" should here as a special case of the "pressure waves", ie of Included with this term.

Daneben betrifft die Erfindung aber auch Druckwellentherapien mit eigentlichen, also fortgesetzt oszillierenden Wellen. Diese können in nicht fokussierter, aber auch in fokussierter Weise, eingesetzt werden, etwa zur Erwärmung von Körpergewebe, so zur sog. thermischen Ablation von Tumoren.Besides However, the invention also relates to pressure wave therapies with actual, So continue oscillating waves. These can be in not focussed, but also in a focused way be, for example, to warm up body tissue, so for the so-called thermal ablation of tumors.

Die wesentlichen Frequenzen liegen bei den genannten Therapien über der Hörschwelle; es handelt sich also um Ultraschallverfahren.The significant frequencies are over in the mentioned therapies the threshold of hearing; So it's about ultrasound.

Bekannte Techniken zur Erzeugung von Druckwellen im Bereich der Lithotripsie sind elektrische Entladungen in Wasser und auch Felder von flächigen piezoelektrischen Elementen, die an Wasser ankoppeln. Auch durch das Aufeinanderprallen eines beschleunigten Schlagteils und eines Prallkörpers lassen sich Druckwellen erzeugen und sowohl zur Lithotripsie als auch für andere Indikationen verwenden.Known Techniques for generating pressure waves in the field of lithotripsy are electrical discharges in water and also fields of areal piezoelectric elements that couple to water. Also through the collision of an accelerated striking part and a Impact bodies can generate pressure waves and both for lithotripsy as well as for other indications.

Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein vorteilhaftes Druckwellengerät zur Behandlung des menschlichen oder tierischen Körpers von außen, also durch Auflegen auf die Körperoberfläche, anzugeben.Of the The present invention is based on the technical problem advantageous pressure wave device for the treatment of human or animal body from the outside, that is through Apply on the surface of the body, indicate.

Die Erfindung richtet sich auf ein Druckwellengerät zur Behandlung des menschlichen oder tierischen Körpers mit einem Piezolagenstapel zur Erzeugung von mechanischen Druckwellen, einer auf den zu behandelnden Körper aufzulegenden Applikatorfläche zur Einkopplung der mechanischen Druckwellen in den Körper und einer mit einem der Applikatorfläche entgegengesetzten Ende des Piezolagenstapels verbundenen seismischen Masse, wobei der Piezolagenstapel einen Schichtaufbau zeigt, dessen piezoelektrische Schichtdicken höchstens 150 μm betragen.The Invention is directed to a pressure wave device for treatment of the human or animal body with a piezo pile for generating mechanical pressure waves, one to be treated Body to be applied applicator surface for coupling the mechanical pressure waves in the body and one with one end of the piezolayer stack opposite the applicator surface connected seismic mass, wherein the piezo stack of a Layer structure shows, the piezoelectric layer thicknesses at most 150 microns be.

Bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und ihrer Verwendung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Die darin enthaltenen Merkmale und auch die Offenbarung der folgenden Beschreibung sind grundsätzlich im Hinblick auf beide Erfindungskategorien zu verstehen, ohne dass hierzwischen immer im Einzelnen explizit unterschieden wird. Rein vorsorglich wird angemerkt, dass sich die Offenbarung auch auf ein Behandlungsverfahren und eine Verwendung zur Behandlung erstreckt.preferred Embodiments of the device according to the invention and their use are in the dependent claims specified. The features contained therein and also the revelation The following description is basically in view to understand both categories of invention without being in between is always explicitly distinguished in detail. Just by way of precaution It should be noted that the disclosure also refers to a method of treatment and a use for treatment.

Die Erfinder schlagen die Verwendung eines piezoelektrischen Antriebs zur Erzeugung von Druckwellen in einem Druckwellengerät zur extrakorporalen Behandlung vor. Bislang sind solche Geräte mit den bereits erwähnten ballistischen Mechanismen betrieben worden, wobei pneumatische Systeme zur Beschleunigung eines Schlagteils oder Projektils eingesetzt wurden.The Inventors propose the use of a piezoelectric actuator for generating pressure waves in a pressure wave device for extracorporeal treatment. So far, such devices operated with the ballistic mechanisms already mentioned have been using pneumatic systems to accelerate an impact part or projectile were used.

Dabei schlagen die Erfinder statt der (bei klassischen Lithotriptern bekannten) flächigen Felder von Piezoelementen einen Stapel aus einer großen Zahl piezoelektrischer Lagen vor. Die jeweils sehr begrenzten Hubwege, d. h. piezoelektrischen Extensionen, addieren sich entsprechend der Lagenzahl in dem Stapel zu einem für die gewünschte Anwendung geeigneten Wert auf. Gleichzeitig lassen sich in dieser Form geeignete Energiewerte erzeugen, ohne das Gerät durch die flächige Verteilung einer größeren Zahl von einzelnen Piezoelementen (statt der Stapelanordnung) besonders großvolumig und damit nur schlecht für eine extrakorporale Anwendung geeignet gestalten zu müssen.there beat the inventors instead of (known in classical lithotripters) two-dimensional fields of piezoelectric elements make a stack of one large number of piezoelectric layers. The respectively very limited lifts, d. H. piezoelectric extensions, add according to the number of layers in the stack to a for the desired application appropriate value. simultaneously can be generated in this form suitable energy values, without the Device through the area distribution of a larger Number of individual piezo elements (instead of the stack arrangement) especially large volume and therefore only bad for an extracorporeal To design suitable application.

Zudem sollen besonders dünne piezoelektrische Lagen eingesetzt werden, nämlich mit Schichtdicken von höchstens 150 μm, vorzugsweise höchstens 140 μm, 130 μm, 120 μm, 110 μm oder 100 μm. Zwar sind solche Piezolagenstapel aufwändiger herzustellen, jedoch hat es sich als sehr vorteilhaft herausgestellt, mit entsprechend kleineren Spannungen arbeiten zu können. Da nämlich die piezoelektrische Extension mit der erzielten Feldstärke korreliert, können ohne Extensionseinbußen kleine Versorgungsspannungen eingesetzt werden, wenn die Lagendicke entsprechend geringer wird. Kleine Versorgungsspannungen verringern aber nicht nur den technischen Aufwand für eine elektrische Versorgung des erfindungsgemäße Geräts; sie verringern vor allem die zur Einhaltung der bei medizinisch-technischen Geräten wesentlichen Sicherheit notwendigen Vorkehrungen und tragen damit insgesamt zur Kosteneffizienz bei.In addition, particularly thin piezoelectric layers are to be used, namely with layer thicknesses of at most 150 .mu.m, preferably at most 140 .mu.m, 130 .mu.m, 120 .mu.m, 110 .mu.m or 100 .mu.m. Although such piezolayer stacks are more complicated to produce, it has proven to be very advantageous to be able to work with correspondingly smaller voltages. Since the piezoelectric extension correlates with the field strength achieved, small supply voltages can be used without loss of extension if the position dia bridge is correspondingly lower. However, small supply voltages not only reduce the technical outlay for an electrical supply of the device according to the invention; Above all, they reduce the precautions necessary for compliance with the essential safety of medical-technical devices and thus contribute overall to cost-efficiency.

Der Piezolagenstapel wird an einem Ende mit einer sog. seismischen Masse verbunden, also einer im Verhältnis zur Masse des Applikators und zusätzlich zur Masse des Piezolagenstapels selbst großen trägen Masse. Diese sorgt für eine ”Abstützung” des Piezolagenstapels bei seiner elektrischen Beaufschlagung und Extension infolge der aus der Trägheit der seismischen Masse resultierenden reaktiven Beschleunigungskraft.Of the Piezo stack is at one end with a so-called seismic mass connected, so one in relation to the mass of the applicator and in addition to the mass of the piezolayer stack itself large inert mass. This ensures a "support" of the Piezo material stack at its electrical loading and extension as a result of the inertia of the seismic mass reactive acceleration force.

An dem entgegengesetzten Ende des Piezolagenstapels wird die erzeugte Druckwelle ”abgegriffen”, was in unterschiedlicher Form geschehen kann, vgl. die folgenden Erläuterungen. Über eine Applikatorfläche, die zur Behandlung auf den Körper aufgelegt wird, wird die mechanische Druckwelle in den Körper eingekoppelt.At the opposite end of the piezolayer stack is generated Pressure wave "tapped", resulting in different Form can happen, cf. the following explanations. about an applicator surface for treatment on the body is applied, the mechanical pressure wave is in the body coupled.

Damit ist das erfindungsgemäße Gerät kostengünstig und je nach Bedarf auch besonders kompakt zu konstruieren und zu produzieren. Es zeigen sich im Vergleich zu den beschriebenen ballistischen Geräten zudem Vorteile hinsichtlich der Geräuschentwicklung und des Verschleißes.In order to the device according to the invention is inexpensive and, if necessary, also very compact to construct and to to produce. It shows up in comparison to the described ballistic devices In addition, advantages in terms of noise and of wear.

Zwei Möglichkeiten der Erzeugung der letztlich in den zu behandelnden Körper einzukoppelnden Druckwelle kommen bevorzugt in Betracht:

Bei der ersten bevorzugten Variante ist ein eigentlicher Applikator im Sinne eines eigenständigen Bauteils vorgesehen, der die Applikatorfläche aufweist und ein von dem Piezolagenstapel körperlich getrenntes Element bildet. Hierbei ist anzumerken, dass im allgemeinen Sinn der Erfindung die Applikatorfläche auch durchaus eine Fläche des Piezolagenstapels selbst sein könnte. Bei der hier betrachteten bevorzugten Variante mit separatem Applikator(-körper) ist dieser zwar körperlich von dem Piezolagenstapel getrennt, aber mechanisch daran gekoppelt, sodass Kräfte übertragen werden können. Insbesondere kann der Applikator über eine elastische Einrichtung, also eine Feder im allgemeinsten Sinn einschl. von Elastomerelementen, auf den Piezolagenstapel aufgedrückt sein. Auf diese Variante wird noch weiter eingegangen.Two possibilities of generating the pressure wave which is ultimately to be coupled into the body to be treated are preferably considered:

In the first preferred variant, an actual applicator is provided in the sense of an independent component which has the applicator surface and forms a physically separate element from the piezolayer stack. It should be noted that in the general sense of the invention, the applicator could also be quite a surface of the piezolayer stack itself. In the case of the preferred variant with separate applicator (body) considered here, although this is physically separated from the piezolayer stack, it is mechanically coupled thereto, so that forces can be transmitted. In particular, the applicator can be pressed onto the piezolayer stack via an elastic device, that is to say a spring in the most general sense, including elastomer elements. This variant will be discussed further.

Die zweite bevorzugte Variante sieht ebenfalls einen eigenen Applikator vor, der allerdings mechanisch von dem Piezolagenstapel entkoppelt ist. Zusätzlich ist hier ein Schlagteil vorgesehen, das durch die piezoelektrische Extension beschleunigt wird und ähnlich wie bei den ballistischen Mechanismen auf den Applikator als Prallkörper trifft. Hier ersetzt der erfindungsgemäße Piezolagenstapel also den pneumatischen Antrieb zur Beschleunigung eines Projektils, während bei der zuvor angesprochenen Variante kein Schlagteil oder Projektil vorgesehen ist.The second preferred variant also sees its own applicator before, however, mechanically decoupled from the piezolayer stack is. In addition, here is a blow part provided by the piezoelectric extension is accelerated and similar as with the ballistic mechanisms on the applicator as an impact body meets. Here, the piezoelectric layer stack according to the invention replaces So the pneumatic drive to accelerate a projectile, while in the previously mentioned variant no impact part or projectile is provided.

Die seismische Masse kann ein Gehäuseteil sein oder auch durch das gesamte Gerätegehäuse gebildet sein.The seismic mass may be a housing part or by the entire device housing may be formed.

Der Applikator kann im Rahmen der Erfindung durchaus zusätzliche Aufgaben übernehmen, insbesondere die Druckwellen fokussierende oder defokussierende Eigenschaften haben. So kann es sich bei dem Applikator beispielsweise um einen Rotationsellipsoiden handeln, vgl. DE 10 2007 013 288 . Die Applikatorfläche kann zudem (selbst ohne separaten Applikatorkörper) gewölbt sein.Within the scope of the invention, the applicator can certainly take on additional tasks, in particular the pressure waves have focussing or defocusing properties. For example, the applicator may be an ellipsoid of revolution, cf. DE 10 2007 013 288 , The applicator surface may also be curved (even without a separate applicator body).

Vorzugsweise ist der Piezolagenstapel eingespannt, auch bei der Variante mit davon getrenntem Applikator. Diese Einspannung muss natürlich elastisch nachgiebig sein, um die gewünschte piezoelektrische Extension zuzulassen. Vorzugsweise ist die Stärke der Vorspannung, d. h. die haltende Kraft bezogen auf die Querschnittsfläche, einstellbar. Typische Werte der flächenbezogenen Vorspannung liegen bei etwa 10 MPa–25 MPa, vorzugsweise 12 MPa–22 MPa und besonders bevorzugter Weise bei 14 MPa–19 MPa.Preferably is the piezolayer stack clamped, even with the variant with separate applicator. Of course, this restraint must be elastic be yielding to the desired piezoelectric extension permit. Preferably, the magnitude of the bias, d. H. the holding force relative to the cross-sectional area, adjustable. Typical values of area bias are about 10 MPa-25 MPa, preferably 12 MPa-22 MPa, and more preferably at 14 MPa-19 MPa.

Eine günstige Ausführung des Piezolagenstapels ist zylindrisch, wobei die Zylinderachse senkrecht zu den Piezolagen liegt, diese also jeweils kreisscheibenförmig aufeinander geschichtet sind. Diese Bauform lässt sich gut in handliche Gehäuse einbauen und erlaubt eine große Zahl von Einzellagen.A cheap version of the piezolayer stack is cylindrical, wherein the cylinder axis perpendicular to the piezoelectric layers lies, so each of them each circular disk-shaped are layered. This design fits well in handy Install housing and allow a large number of Individual layers.

Das erfindungsgemäße Gerät weist vorzugsweise ein Handteil auf, also eine von der Bedienungsperson mit der Hand oder den Händen zu bewegende und zu handhabende Einheit. Dabei kann das Druckwellengerät vollständig durch das Handteil gebildet sein oder ein zusätzliches Basisteil aufweisen, das mit dem Handteil verbunden ist. Das Basisteil kann insbesondere Versorgungscharakter haben, also insbesondere die elektrische Versorgung für den Piezolagenstapel in dem Handteil gewährleisten. Ferner kann das Basisteil Einstellmöglichkeiten für verschiedene Parameter bieten.The Device according to the invention preferably a hand part on, so one of the operator with the hand or the unit to be moved and handled by the hands. In this case, the pressure wave device completely through the handpiece be formed or an additional base part have, which is connected to the handle. The base part can have particular supply character, ie in particular the electrical Ensure supply for the piezolayer stack in the handpiece. Further The base part can have adjustment options for different Provide parameters.

Bevorzugt ist ferner ein Batteriebetrieb, insbesondere bei einem Handteil, das das gesamte erfindungsgemäße Gerät ausmacht. Hier zeigen sich die Vorteile der Erfindung, nämlich eine kompakte und leichte Bauform mit geringem apparativen Aufwand für die Erzeugung der Druckwellen, besonders deutlich.Furthermore, a battery operation is preferred, in particular in the case of a handpiece which makes up the entire device according to the invention. This shows the advantages of the invention, namely a compact and lightweight design with low equipment on wall for the generation of pressure waves, especially clear.

Vorzugsweise sind die Lagen des Piezolagenstapels so ausgelegt, dass sich die elektrische Versorgung auf Spannungen bis in den Bereich von unter etwa 350 V, vorzugsweise 300 V, besser 250 V, unter etwa 200 V, beschränken kann, um die zugelassenen Maximalauslenkungen zu erzielen. Daraus ergeben sich dann keine über normale Haushaltsspannungen hinausgehenden Anforderungen. Ein weiterer Vorteil des piezoelektrischen Prinzips gemäß der Erfindung liegt in relativ hohen erreichbaren Frequenzen. Üblicherweise erfolgt die Beaufschlagung des Körpers durch die Druckwellen nämlich pulsweise, also nicht mit einer kontinuierlichen Druckwelle. Die Wiederholfrequenzen, die sich mit den bekannten pneumatischen Antrieben erzielen lassen, liegen typischerweise im einstelligen und niedrigen zweistelligen Hertzbereich. Piezoelektrische Antriebe lassen jedoch deutlich höhere Frequenzen zu, insbesondere auch weit über 100 Hz. Damit lässt sich eine bestimmte Zahl von Einzelpulsen mit bestimmten Eigenschaften in kürzerer Zeit einbringen, sodass die Behandlungsdauer insgesamt verringert werden kann.Preferably the layers of the piezolayer stack are designed so that the electrical supply to voltages up to the range of below about 350 V, preferably 300 V, better 250 V, below about 200 V, restrict the permitted maximum deflections to achieve. This then results in no over normal Household voltages beyond requirements. Another advantage the piezoelectric principle according to the invention lies in relatively high achievable frequencies. Usually the application of the body takes place through the pressure waves namely pulsating, so not with a continuous Pressure wave. The repetition frequencies, which are familiar with the known achieve pneumatic drives, are typically in single-digit and low double-digit hertz range. piezoelectric Drives, however, allow much higher frequencies, in particular well over 100 Hz. This can be a specific Number of single pulses with certain properties in shorter To bring in time so that the duration of treatment is reduced overall can be.

Die bereits mehrfacht erwähnte seismische Masse ist vorzugsweise austauschbar. Damit können durch verschieden große Massen die Impulsformen beeinflusst und unterschiedliche Anforderungen für verschiedenen Anwendungsfälle berücksichtigt werden.The already mentioned several times seismic mass is preferred interchangeable. This can be done by different sized Masses influenced the pulse shapes and different requirements considered for different applications become.

Eine als Ausführungsbeispiel näher dargestellte günstige Bauform sieht eine Verbindung zwischen der seismischen Masse und einer Hülse vor, wodurch ein innerer Hohlraum entsteht. Die seismische Masse kann dabei als Gehäuseteil ausgeführt sein, wie das Ausführungsbeispiel zeigt. In dem Hohlraum kann der Piezolagenstapel angeordnet sein und bei der erwähnten ersten Variante elastisch über den Applikator gegen die seismische Masse gedrückt werden. Dazu stützt sich der Applikator günstigerweise elastisch an einem Bund der Hülse ab. Der Applikator durchsetzt ferner eine Öffnung in der Hülse, die mit dem Hohlraum kommuniziert und an deren der seismischen Masse entgegengesetztem Ende vorgesehen ist. Die erwähnte elastische Beaufschlagung kann insbesondere durch einen Elastomerring zwischen dem Applikator und dem erwähnten Bund der Hülse erfolgen.A as an exemplary embodiment shown in more detail Design sees a connection between the seismic mass and a sleeve, creating an internal cavity. The seismic mass can be designed as a housing part, as the embodiment shows. In the cavity can the piezo stack can be arranged and mentioned in the first variant elastic over the applicator against the seismic mass are pressed. To support it the applicator favorably elastic on a collar the sleeve off. The applicator also passes through an opening in the sleeve, which communicates with the cavity and on whose seismic mass opposite end is provided. The aforementioned elastic loading can in particular by an elastomeric ring between the applicator and the mentioned Covenant of the sleeve done.

Bei der erwähnten zweiten Variante kann die Hülse ebenfalls eine Öffnung aufweisen, in der der Applikator angeordnet ist, wobei er sich elastisch gegen einen Bund um die Öffnung herum abstützt. Hier ist der Applikator allerdings entkoppelt von einem Schlagteil angeordnet, das beispielsweise eine weitere Öffnung in einem Teil der Hülse und innerhalb des Hohlraums durchsetzt und (quasi anstelle des Applikators bei der ersten Variante) elastisch an einem dortigen Bund abgestützt und auf den Piezolagenstapel aufgedrückt sein kann.at the mentioned second variant, the sleeve also have an opening in which the applicator is arranged, wherein it is elastic against a collar around the opening is supported around. Here, however, the applicator is decoupled arranged by a striker, for example, another opening penetrated in a part of the sleeve and within the cavity and (quasi instead of the applicator in the first variant) elastic supported on a local federal government and on the Piezolagenstapel can be imprinted.

Die Ausführung der bereits zuvor erwähnten elastischen Beaufschlagung des Piezolagenstapels in Form eines Elastomerrings, insbesondere O-Rings, ist auch unabhängig von diesen Bauformen bevorzugt.The Execution of the aforementioned elastic Loading the piezolayer stack in the form of an elastomeric ring, in particular O-rings, is also preferred regardless of these types.

Schließlich ist die Verwendung des Geräts gerade bei der Behandlung von Körperweichgewebe, beispielsweise Muskeln oder Sehnen, bevorzugt. Dies schließt die Behandlung knochennaher Bereiche und eine Stoßwellenakupunktur ein. Typische Indikationen sind Ansatztendinosen und andere Anwendungen in Orthopädie und Chirurgie wie Kalkschultern, Fersenschmerzen, Pseudarthrosen, aber auch Muskelzerrungen. Weitere Indikationen gibt es in der Neurologie, etwa die Verbesserung der Motorik nach Schlaganfällen, die Behandlung von Spasmen nach Traumen sowie Poly-Neuropathien. In der Urologie können etwa chronische Beckenbodenschmerzen behandelt werden; in der Angiologie/Dermatologie und Chirurgie außerdem Narben oder Hautverbrennungen behandelt sowie eine Verbesserung der Wundheilung erzielt werden.After all is the use of the device just in the treatment of soft tissue, such as muscles or tendons, prefers. This includes the treatment of bone near areas and a shockwave acupuncture. Typical indications are tendinoses and other applications in orthopedics and surgery such as lime shoulders, heel pain, pseudarthroses, but also muscle strain. Further indications exist in neurology, about improving motor skills after strokes, the treatment of spasms after trauma and polyneuropathies. In urology can be chronic pelvic floor pain be treated; in angiology / dermatology and surgery as well Treated scars or skin burns as well as an improvement the wound healing can be achieved.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei die einzelnen Merkmale auch in anderen Kombinationen erfindungswesentlich sein können und sich implizit auf alle Kategorien der Erfindung beziehen.in the The invention will be described below with reference to exemplary embodiments explained in more detail, with the individual features also in other combinations may be essential to the invention and implicitly refer to all categories of the invention.

1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Handteils eines erfindungsgemäßen Geräts als erstes Ausführungsbeispiel. 1 shows a perspective view of a hand part of a device according to the invention as a first embodiment.

2 zeigt einen Seitenaufriss dazu. 2 shows a side elevation.

3 zeigt den Seitenaufriss aus 2 mit eingezeichneter Schnittlinie B-B zu 4 und 3 shows the side elevation 2 with marked section line BB too 4 and

4 zeigt den in 3 eingezeichneten Schnitt B-B. 4 shows the in 3 drawn section BB.

5 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Handteils eines erfindungsgemäßen Geräts als zweites Ausführungsbeispiel. 5 shows a perspective view of a hand part of a device according to the invention as a second embodiment.

6 zeigt einen Seitenaufriss dazu mit eingezeichneter Schnittlinie A-A zu 7. 6 shows a side elevation to it with marked section line AA 7 ,

7 zeigt den in 6 eingezeichneten Schnitt A-A. 7 shows the in 6 drawn section AA.

In den 1–4 sieht man ein Handteil eines erfindungsgemäßen Behandlungsgeräts. Zusätzlich gehört zu dem erfindungsgemäßen Gerät dieses Ausführungsbeispiels eine elektrische Versorgung, die über nicht dargestellte Kabel an das dargestellte Handteil 1 angeschlossen werden kann.In the 1 - 4 one sees a handpiece of a treatment device according to the invention. In addition belongs to the device according to the invention this embodiment, an electrical supply, via cables, not shown, to the hand part shown 1 can be connected.

Das Handteil 1 weist ein Gehäuse aus einer Hülse 2 und einem seismischen Massekörper 3 auf. Der Massekörper 3 bildet einen Gehäuseboden, in den die Hülse 2 eingesetzt ist, wie insbesondere 4 im Schnitt zeigt. Der Massekörper 3 ist dabei durch Schrauben befestigt, die in 1 auf der Stirnfläche des Massekörpers 3 eingezeichnet sind. Sie durchsetzen den Massekörper 3 und verankern diesen in der Hülse 2. An einem dem Massekörper 3 entgegengesetzten Ende, nämlich in den 2–4 oben, weist die Hülse 2 eine zentrische Öffnung auf, die von einem Applikator 4 in Form eines Stößels durchsetzt ist. Die Hülse 2 und der Massekörper 3 bilden dabei einen im Wesentlichen zylindrischen Innenraum, in den ein Piezolagenstapel 5 eingesetzt ist, den 4 zeigt. Der Innenraum ist nach oben durch den Applikator 4 verschlossen, der sich dabei über einen Elastomer-O-Ring 6 an einem Bund der Hülse 2 abstützt und zu diesem Zweck eine stempelartige Verdickung aufweist. Im unteren Bereich ist der Innenraum durch den Massekörper 3 abgeschlossen, wobei zwei in den 1 und 4 erkennbare elektrische Durchführungen 7 vorgesehen sind, über die der Piezolagenstapel 5 elektrisch angeschlossen werden kann. Zwischen diesen elektrischen Durchführungen 7 befindet sich ein Innengewindeloch 8, das durch eine eingelegte Scheibe 9 von dem Piezolagenstapel 5 getrennt ist. In das Innengewindeloch 8 kann eine Einstellschraube eingeschraubt werden, um über die Scheibe 9 gegen die Elastizität des O-Rings 6 den Piezolagenstapel 5 unter eine einstellbare Vorspannung von etwa 15 MPa–18 MPa zu setzen. Abgesehen von den elektrischen Durchführungen 7 ist der Aufbau im Übrigen weitgehend zylindersymmetrisch. Die Darstellung ist ungefähr maßstäblich, und zwar in realer Größe. Das Handteil ist damit also vergleichsweise klein. Nach Anschluss einer elektrischen Versorgung, die einstellbare Spannungspulse an die elektrischen Durchführungen 7 gibt, können mit dem Handteil 1 des Geräts mechanische Druckwellen erzeugt werden. Dabei expandiert der Piezolagenstapel 5 infolge der Spannungspulse, wobei die Spannungen jeweils mit alternierender Polarität an seine Lagen angelegt sind und die piezoelektrische Polarisation der Lagen ebenfalls alternierend ist. Damit können benachbarten Lagen jeweils eine Elektrode, also leitende Zwischenschicht, teilen. Insoweit erzeugt ein Spannungspuls von maximal 160 V bei vorliegend 340 Einzellagen aus dem Piezomaterial mit einer ungefähren jeweiligen Lagendicke des Piezomaterials (ohne Leiterschichten) von 80 μm eine piezoelektrische Extension von etwa 40 μm–45 μm. Diese überträgt sich auf den Applikator 4 und über diesen auf den Körper. Dazu wird die in den 2–4 nach oben weisende Fläche 10 des Applikators 4 als Applikatorfläche 10 auf den Körper aufgelegt.The hand part 1 has a housing made of a sleeve 2 and a seismic mass body 3 on. The mass body 3 forms a housing bottom into which the sleeve 2 is used, in particular 4 shows in section. The mass body 3 is fastened by screws, which are in 1 on the face of the mass body 3 are drawn. They enforce the mass body 3 and anchor it in the sleeve 2 , At one of the mass body 3 opposite end, namely in the 2 - 4 above, the sleeve points 2 a centric opening on top of an applicator 4 is interspersed in the form of a plunger. The sleeve 2 and the mass body 3 form a substantially cylindrical interior, in which a piezolayer stack 5 is inserted, the 4 shows. The interior is up through the applicator 4 closed, which is about an elastomeric O-ring 6 on a collar of the sleeve 2 supported and for this purpose has a stamp-like thickening. In the lower area is the interior through the mass body 3 completed, with two in the 1 and 4 recognizable electrical feedthroughs 7 are provided, over which the piezo stack 5 can be electrically connected. Between these electrical feedthroughs 7 there is a female threaded hole 8th that by an inserted disk 9 from the piezolayer stack 5 is disconnected. Into the tapped hole 8th An adjusting screw can be screwed in to over the washer 9 against the elasticity of the O-ring 6 the piezolayer stack 5 under an adjustable preload of about 15 MPa-18 MPa. Apart from the electrical feedthroughs 7 By the way, the structure is largely cylindrically symmetrical. The representation is approximately to scale, in real size. The handpiece is therefore comparatively small. After connecting an electrical supply, the adjustable voltage pulses to the electrical feedthroughs 7 There are, with the hand part 1 of the device mechanical pressure waves are generated. The piezolayer stack expands 5 due to the voltage pulses, wherein the voltages are applied with alternating polarity to its layers and the piezoelectric polarization of the layers is also alternating. Thus, adjacent layers can each share an electrode, ie a conductive intermediate layer. In that regard, generates a maximum voltage of 160 V in the present 340 individual layers of the piezoelectric material with an approximate respective layer thickness of the piezoelectric material (without conductor layers) of 80 microns, a piezoelectric extension of about 40 microns 45 microns. This transfers to the applicator 4 and over this on the body. This is in the 2 - 4 upward facing surface 10 of the applicator 4 as applicator surface 10 placed on the body.

Die Versorgungspulse können durch transistorschaltergesteuerte Entladung eines zwischen den Pulsen jeweils wieder aufgeladenen Kondensators erzeugt werden, wobei die elektrische Pulsform zusätzlich durch eine Drossel angepasst werden kann.The Supply pulses can be controlled by transistor switches Discharge of a recharged between the pulses each Condenser can be generated, wherein the electrical pulse shape in addition can be adjusted by a throttle.

Die mechanische Pulsform hängt dann zusätzlich von den elastischen Eigenschaften des O-Rings 6 und den Massen des Applikators 4 und des seismischen Massekörpers 3 ab. Letzterer ist durch einfaches Abschrauben austauschbar und erlaubt damit ebenfalls eine Anpassung. Auch der Applikator 4 kann nach Abschrauben des Massekörpers 3 ausgetauscht werden, und zwar nicht nur wegen einer Massenanpassung, sondern auch zur Formanpassung, etwa mit einer konvexen oder konkaven Applikatorfläche oder als Rotationsellipsoid.The mechanical pulse shape then additionally depends on the elastic properties of the O-ring 6 and the masses of the applicator 4 and the seismic mass body 3 from. The latter is interchangeable by simply unscrewing and thus also allows an adjustment. Also the applicator 4 can after unscrewing the mass body 3 not only because of mass adaptation, but also for shape matching, such as with a convex or concave applicator surface or as an ellipsoid of revolution.

Ein zweites Ausführungsbeispiel findet sich in den 5–7. Die Bezugszeichen sind gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel um 10 erhöht. Die Konstruktion des zweiten Ausführungsbeispiels hat deutliche Ähnlichkeiten mit der des ersten; auf die Besonderheiten wird im Folgenden eingegangen.A second embodiment can be found in the 5 - 7 , The reference numerals are compared to the first embodiment in order 10 elevated. The construction of the second embodiment is remarkably similar to that of the first embodiment; Features will be discussed below.

Hier ist eine zweiteilige Hülse 12 mit einem in den Figuren unteren Teil 12a und einem oberen Teil 12b vorgesehen. Die beiden Hülsenteile sind miteinander verschraubt, wie 7 zeigt. Dazu ist an einem in den Figuren oberen radial zurückspringenden Ansatz des unteren Hülsenteils 12a ein Außengewinde und im unteren Bereich des oberen Hülsenteils 12b ein Innengewinde vorgesehen.Here is a two-piece sleeve 12 with a lower part in the figures 12a and an upper part 12b intended. The two sleeve parts are bolted together, like 7 shows. This is due to a in the figures upper radially recessed neck of the lower sleeve part 12a an external thread and in the lower part of the upper sleeve part 12b an internal thread provided.

In 7 ist unten rechts ein Gewindeloch für eine Befestigungsschraube zu sehen, die den drei Befestigungsschrauben des ersten Ausführungsbeispiels, die in 4 nicht im Schnitt dargestellt sind, entspricht.In 7 bottom right is a threaded hole for a fastening screw, which corresponds to the three fastening screws of the first embodiment, the 4 not shown in section, corresponds.

Ein Piezolagenstapel 15 ist in einem durch die Hülse 12 gebildeten Innenraum, insbesondere innerhalb des unteren Hülsenteils 12a, angeordnet. Diese Anordnung entspricht weitgehend dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei hier die Einrichtung zur Spannungseinstellung 8, 9 aus 4 weggelassen ist. Anstelle des Applikators 4 aus dem ersten Ausführungsbeispiel ist hier ein diesem in der Form entsprechendes, aber gewissermaßen mit der oberen Kante des unteren Hülsenteils 12a abgeschnittenes Schlagteil 14a vorgesehen, das sich in gleicher Weise über einen Elastomerring 16a gegen einen Bund um eine Öffnung in dem unteren Hülsenteil 12a abstützt.A piezo pile 15 is in one through the sleeve 12 formed interior, in particular within the lower sleeve part 12a arranged. This arrangement largely corresponds to the first embodiment, in which case the device for voltage adjustment 8th . 9 out 4 is omitted. Instead of the applicator 4 from the first embodiment is here a this in the form corresponding, but in a sense with the upper edge of the lower sleeve part 12a cut off impact part 14a provided in the same way via an elastomer ring 16a against a collar around an opening in the lower sleeve part 12a supported.

Ein weiterer Teil des Hohlraums innerhalb des oberen Hülsenteils 12b ist ausgefüllt von dem eigentlichen Applikator 14b, der eine für sich betrachtet bereits in der Patentanmeldung DE 10 2007 013 288 beschriebene Form eines angenährten Rotationsellipsoiden aufweist. Diese Form dient zur Fokussierung von auf der in den Figuren unteren Stirnfläche erzeugten Druckwellen auf einen Fokuspunkt an oder jenseits der in den Figuren oberen Stirnfläche, nämlich der Applikatorfläche 20. Der obere Fokuspunkt ist der erste der beiden Brennpunkte des Ellipsoiden, der untere Brennpunkt liegt in der unteren Stirnfläche. Die Druckwellenerzeugung erfolgt durch einen Aufprall des Schlagteils 14a auf dieser unteren Stirnfläche, von der das Schlagteil 14a in dem in 7 gezeigten Zustand durch einen sehr kleinen Spalt, der in der Figur nicht erkennbar ist, getrennt ist.Another part of the cavity within the upper sleeve part 12b is filled in by the actual applicator 14b who looks at one for himself already in the patent application DE 10 2007 013 288 having described form of an approximate rotational ellipsoid. This shape is used to focus on the pressure waves generated on the lower end face in the figures to a focal point on or beyond the upper end face in the figures, namely the applicator surface 20 , The upper focal point is the first of the two focal points of the ellipsoid, the lower focal point is in the lower end face. The pressure wave is generated by an impact of the impact part 14a on this lower end face, from which the impact part 14a in the 7 state shown by a very small gap, which is not visible in the figure, is separated.

Der Applikator 14b ist über Elastomerringe 16b und 16c gegen einen Bund in dem oberen Hülsenteil 12b nach unten, also zur Seite des Massekörpers 13 bzw. nach oben gegen einen Bund um die Öffnung zur Applikatorfläche 20 hin abgestützt. Der erstgenannte Bund ist durch einen L-Profilring gebildet, der nach Einsetzen des Applikators 14b in den oberen Hülsenteil 12b im Zuge des Zusammenbaus aufgesetzt wird, in diesem Fall zugunsten einer Austauschbarkeit aufgeschraubt wird. Der Applikator 14b kann sich also axial in beide Richtungen etwas bewegen und damit aus seiner Ruhelage durch das Aufschlagen des Schlagteils 14a ausgelenkt werden und abgefangen durch den Elastomerring 16b in diese Ruhelage wieder zurückkehren.The applicator 14b is about elastomer rings 16b and 16c against a collar in the upper sleeve part 12b down, so to the side of the mass body 13 or up against a collar around the opening to the applicator 20 supported. The former collar is formed by an L-profile ring, which after insertion of the applicator 14b in the upper sleeve part 12b is put on in the course of assembly, in this case is screwed in favor of interchangeability. The applicator 14b can thus move axially in both directions and thus from its rest position by the impact of the striker 14a be deflected and intercepted by the elastomer ring 16b return to this quiet location again.

Die Druckwellenerzeugung erfolgt hier also durch Beschleunigung des Schlagteils 14a in Folge einer piezoelektrischen Extension des Piezolagenstapels 15, wobei das Schlagteil 14a durch den Elastomerring 16a deutlich weicher gelagert ist als beim ersten Ausführungsbeispiel. Es kommt also zu einer etwas größeren Bewegung, die abhängig von der eingesetzten Energie in der Größenordnung von 0,05 mm–0,5 mm liegen kann, und einem Aufprall auf dem Applikator 14b nach Überbrückung des nicht gezeichneten Spalts dazwischen. Der Aufprall erzeugt eine Druckwelle in dem Applikator 14b, die von diesem fokussiert über die Applikatorfläche 20 in den behandelten Körper eingekoppelt wird.The pressure wave generation is done here by acceleration of the percussion part 14a as a result of a piezoelectric extension of the piezolayer stack 15 , where the blow part 14a through the elastomer ring 16a is stored significantly softer than the first embodiment. So there is a slightly larger movement, which can be on the order of 0.05 mm-0.5 mm, depending on the energy used, and an impact on the applicator 14b after bridging the gap not drawn in between. The impact creates a pressure wave in the applicator 14b Focused by this on the applicator surface 20 is coupled into the treated body.

Beide Ausführungsbeispiele zeigen Handteile 1 bzw. 11, die über die Kabelanschlüsse 7 bzw. 17 zum Anschluss an eine Basisstation vorgesehen sind. Die Basisstation kann batteriebetrieben aber auch netzbetrieben sein. Ein Batteriebetrieb ermöglicht auch die Integration der Ansteuerelektronik in das Handteil, sodass das gesamte erfindungsgemäße Druckwellengerät als Handgerät ausgeführt ist. Dies ist nicht dargestellt.Both embodiments show hand parts 1 respectively. 11 via the cable connections 7 respectively. 17 are provided for connection to a base station. The base station can be battery operated but also mains powered. A battery operation also allows the integration of the control electronics in the handset, so that the entire pressure wave device according to the invention is designed as a handheld device. This is not shown.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 102007013288 [0019, 0046]

Claims

Pressure wave device for treating the human or animal body with a piezolayer stack ( 5 . 15 ) for generating mechanical pressure waves, an applicator surface to be placed on the body to be treated ( 10 . 20 ) for coupling the mechanical pressure waves into the body and one with one of the applicator surface ( 10 . 20 ) opposite end of the piezolayer stack associated seismic mass ( 3 . 13 ), the piezo stack ( 5 . 15 ) shows a layer structure whose piezoelectric layer thicknesses are at most 150 μm.

Pressure wave device according to claim 1 with an applicator ( 4 ), the applicator surface ( 10 ) and from the piezolayer stack ( 5 . 15 ) is physically separated, but mechanically coupled thereto, in particular acted upon by an elastic device ( 6 ).

Pressure wave device according to claim 1 with an applicator ( 14b ), the applicator surface ( 20 ), from the piezolayer stack ( 15 ) is physically separated and mechanically decoupled from it, and with a striking part ( 14a ) caused by a piezoelectric expansion of the piezolayer stack ( 15 ) and on the applicator ( 14b ).

Pressure wave device according to one of the preceding claims with a device ( 8th . 9 ) for adjusting a bias voltage of the piezoelectric layer stack ( 5 ).

Pressure wave device according to one of the preceding claims, in which the piezolayer stack ( 5 . 15 ) is cylindrical and the cylinder axis is perpendicular to the plane of the piezoelectric layers.

Pressure wave device according to one of the preceding claims with a piezo stack ( 5 . 15 ) and the applicator surface ( 10 . 20 ) having hand part ( 1 . 11 ) for movement and handling by the hand of a serving person.

Pressure wave device according to one of the preceding claims with a battery supply for the electrical control of the piezoelectric layer stack ( 5 . 15 ).

Pressure wave device according to one of the preceding claims, in which the piezolayer stack ( 5 . 15 ) must be supplied with voltages in the range of up to 350 V maximum permissible material displacement.

Pressure wave device according to one of the preceding Claims that for pulse repetition frequencies respectively piezoelectric extensions of over 100 Hz designed is.

Pressure wave device according to one of the preceding claims, in which the seismic mass ( 3 . 13 ) is interchangeable for adjusting the pulse shape of the mechanical pressure waves.

Pressure wave device according to one of the preceding claims, in which the piezolayer stack ( 5 ) by an elastomer O-ring ( 6 ) is acted upon elastically.

Pressure wave device according to one of the preceding claims, at least claim 2 or 3, with a sleeve ( 2 . 12a , b) with the seismic mass ( 3 . 13 ) is defined together with this one cavity and one at one of the seismic mass ( 3 . 13 ) opposite end of the sleeve communicating with the cavity, wherein the applicator ( 4 . 14b ) in the opening and the piezolayer stack ( 5 . 15 ) is arranged in the cavity.

A pressure wave device according to claim 12, wherein the applicator ( 4 ) against a collar of the sleeve ( 2 ) is elastically supported and by the elastic support against the piezolayer stack ( 5 ) is acted upon.

A pressure wave device according to claim 12, wherein the applicator ( 14b ) against a collar of an applicator-side part ( 12b ) of the sleeve ( 12 ) is elastically supported and a striking part ( 14a ) against a collar of one of the seismic masses ( 13 ) facing part ( 12a ) of the sleeve ( 12 ) elastically supported and by the elastic support ( 16a ) against the piezolayer stack ( 15 ) is acted upon.