DE2635635A1 - Funkenstrecke zur zerstoerung von konkrementen in koerpern von lebewesen - Google Patents

Description

• Funkenstrecke zur Zerstörung von Konkrerlenten
• in Körpern von Lebewesen Die Erfindung betrifft eine von zwei Elektroden gebildete Funkenstrecke zur Erzeugung von Stoßwellen für die Zerstörung von Konkrementen in Körpern von Lebewesen.
• Aus der DT-PS 23 51 247 ist eine Einrichtung zum Zertrümmern von im Körper eines Lebewesens befindlichen Konkrementen mit einer Fokussierungskammer bekannt, wobei die Fokussierungskammer ein Teil eines Rotationsellipsoids ist und in deren einem Brennpunkt Stoßwellen durch Funkenentladung erzeugbar sind.
• Hierbei ist die Fokussierungskammer zwischen beiden Brennpunkt ten mittels einer elastischen Membran verschlossen, die Membran liegt luftspaltlos am Körper an und das Konkrement befindet sich im zweiten Brennpunkt. Die Fokussierungskammer ist dabei mit einer Flüssigkeit gefüllt und mittels der erwähnten Funkenstrecke wird durch elektrische Unterwasserfunkenentladungen in einem Kondensator gespeicherte elektrische Energie in mechanische Stoßwellenenergie umgewandelt. Wird die elektrische Unterwasserfunkenentladung in dem Brennpunkt der rotationselliptischen Fokussierungskammer gezündet, so lassen sich nahezu punktförmig im zweiten Brennpunkt Stoßwellen hoher Amplitude (> 1 kbar) mit geringen Impulslängen ( - 1 sec) erzeugen. Die im Körper von Lebewesen befindlichen Konkremente können mit diesen Stoßwellen in abgangsfähige Bruchstücke-zertrümmert werden.
• Beim Gegenstand des o. a. Patents liegen sich zwei Elektroden gegenüber, wobei eine getrennte Zuleitung erfolgt. Zur Erzeugung von Stoßwellen werden Spannungen zwischen 15 kV und 30 kV benötigt. Die Zerstörung von Konkrementen ist wesentlich von der Flankensteilheit und der Impulslänge abhängig. An die Unterwasserfunkenstrecke werden deshalb hinsichtlich der mechanischen Festigkeit und der elektrischen Eigenschaften hohe Anforderungen gestellt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Funkenstrecke zur Erzeugung von Stoßwellen für die Zerstörung von Konkrementen in Körpern von Lebewesen zu schaffen mit extrem kurzer Impulslänge, die eine hohe mechanische Festigkeit aufweist und die die elektrische Energie nahezu verlustfrei in Stoßwellenenergie umwandelt, wobei die Funkenstrecke so zu gestalten ist, daß eine möglichst große Abstrahlflche vorhanden ist. die die Fokussierungskammer möglichst gleichmäßig ausleuchtet.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Zuleitung und Rückleitung für die Funkenstrecke induktionsarm nach dem Prinzip der Doppeldrahtleitung parallel geführt sind, daß eine Elektrode in gerader Richtung aus einem Elektrodenhalter herausragt und in einer Elektrodenspitze endet und daß die andere Elektrode außerhalb des Elektrodenhalters hakenförmig umgebogen ist, so daß sich ihre Spitze und die Spitze der erstgenannten Elektrode im Abstand gegenüber liegen.
• Hierdurch wird erreicht, daß die Elektrodenspitzen so elastisch sind, daß sie sich während des Funkenschlags spreizen können und anschließend wieder in ihre Ruhestellung zurückfedern. Durch die besondere geometrische Anordnung der Elektrodenspitzen wird eine Störung der Stoßwellenausbreitung vermieden.
• Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß beide Elektroden gemeinsam in einem Dämpfer gehaltert sind. Dieser Dämpfer kann aus Kunststoffvergußmasse bestehen und gleichzeitig zur elektrischen Isolierung der Elektroden voneinander dienen.
• Erfindungsgemäß ist es zur Verminderung von Induktionsverlusten weiter vorteilhaft, wenn die zweite Elektrode einen rohrförmigen Außenleiter aufweist, der parallel zur ersten Elektrode verläuft. In gleicher Weise kann auch die Zuleitung der ersten Elektrode als dünnes Rohr ausgebildet sein. Diese Ausgestaltung ist besonders dann geeignet, wenn Kondensatoren mit einer koaxialen Anschlußgeometrie verwendet werden. Zwischen beiden Rohren befindet sich als Isoliermasse eine Schicht aus Polyurethan, die bis nahe an die Funkenstrecke reicht. Zwischen Innenrohr und Außenrohr besteht außer der Polyurethanschicht keine starre Verbindung, so daß sich Innen- und Außenleiter innerhalb der Elastizitätsgrenzen des Polyurethans verschieben lassen, um so die Kraftwirkungen bei der Erzeugung der Stoßwelle aufzunehmen.
• Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die zweite Elektrode als Joch oder Käfig ausgebildet und besitzt eine Büchse zur Befestigung der Elektrodenspitze.
• Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus den Figuren, die nachfolgend beschrieben sind.
• Es zeigen: Fig. 1 die prinzipielle Darstellung einer Einrichtung zum Zertrümmern im Körper eines Lebewesens befindlichen Konkrementen mit der elektrischen Schaltung einer Unterwasserfunkenstrecke, Fig. 2 eine Funkenstrecke als Bauteil in axonometrischer Ansich und Fig. 3 und 4 weitere Ausgestaltungen der Funkenstrecke von Fig. 2.
• Fig. 1 zeigt eine geschnittene Fokussierungskammer 2, deren mit Flüssigkeit gefüllter Innenraum 4 eine in Schnittansicht ellipsenförmig verlaufende Wandung 6 aufweist. Die Fokussierungskammer 2 liegt flüssigkeitsdicht? an einem Körper 8 an,-wobei das Gewebe 10 schematisch dargestellt ist. Die Abmessungen der Fokussierungskammer sind den anatomischen Gegebenheiten des menschlichten Körpers angepaßt.
• Bezüglich der ellipsenförmigen Wandung 6 sind zwei Brennpunkte F1, F2 vorhanden. Im Brennpunkt F2 befindet sich das zu2i-rstörende Konkrement in Form eines Nierensteins, Blasensteins, Gallensteins oder dergl. und im Brennpunkt F1 ist eine Funkenstrecke 12 dargestellt. Werden nun mittels der Funkenstrecke 12 Stoßwellen erzeugt, so werden diese an der Wandung 6 so reflektiert, daß sie im Brennpunkt F2 fokussiert werden und dort in der Lage sind, das Konkrement in abgangsfähige Bruchstücke zu zertrümmern.
• Die Funkenstrecke 12 wird in Verbindung mit den Figuren 2, 3 und 4 noch näher beschrieben. Sie ist austauschbar in die Wandung 14 der Fokussierungskammer 2 eingesetzt und steht über eine Doppeldrahtleitung 16, 18-mit einer Schaltung 20 und einer nicht gezeigten Energiequelle in Verbindung.
• Zur Erzeugung von Unterwasserfunken wird elektrische Energie in einem Kondensator 22 gespeichert und über Widerstände und Induktivitäten bei Betätigung eines Schalters 24 zur Funkenstrecke 12 geleitet. Es werden dabei Spannungen zwischen 15 kV und 30 kV verwendet. Diese hohen Spannungen verlangen eine besondere Funkenstrecke sowie eine besondere Art der Zuleitung, die in Fig. 2 gezeigt ist. Die Funkenstrecke ist dabei erfindungsgemäß so gestaltet, daß eine möglichst große Abstrahlfläche vorhanden ist, die den Reflektor gleichmäßig ausleuchtet.
• Zuleitung 16 und Rückleiter 18 sind, wie aus Fig. 2 hervorgeht, nach dem Prinzip der Doppeldrahtleitung ausgeführt. An der Funkenstrecke 12 treten sie in eine Vergußmasse aus elastischem Kunststoff 26 ein, die ihrerseits in der Bohrung eines Halteelements 27 befestigt ist. Zuleitung und Rückleitung stehen dabei in elektrischer Verbindung mit zwei Stahlstäben von ca. 4 mm Durchmesser, die im linken Teil von Fig. 2 zu sehen sind. Einer der Stahlstäbe ragt als gerade Elektrode 28 aus der Vergußmasse 26 heraus und endet in einer Spitze 30. Der andere Stahlstab 32, der mit dem Rückleiter in Verbindung steht, wird beim Austreten aus der Vergußmasse im wesentlichen parallel zur Elektrode 28 0 geführt und dann bei 34 um 180 umgebogen. Er weist an seinem vorderen Ende ebenfalls eine Elektrodenspitze 36 auf, die im Abstand der Elektrodenspitze 30 der ersten Elektrode 28 gegenüber liegt. Die Elektrodenspitzen 30, 36 bestehen beispielsweise aus Wolfram oder Tantal und weisen einen Öffnungswinkel 0 von ca. 25 auf. An Stelle von Wolfram oder Tantal kann ebenso ein anderes, abbrandfestes Material verwendet werden. Die als Elektroden ausgebildeten Stahlstäbe 28, 32 sind durch die Kunststoffvergußmasse 26 und eine Kunststoffhülle 37 gegeneinander isoliert, wobei die Fixierung der spitzen mit Hilfe der Vergußmasse erfolgt, die beispielsweise aus Polyurethan mit einer Härte zwischen 50 und 70 Shore besteht. Durch die elastische Vergußmasse wird die Kraft in Längs- und Querrichtung aufgenommen und Schwingungen durch das-Polyurethan gedämpft. Beide Leitungen 16, 18 werden so dicht nebeneinander geführt, daß sie an einen Bandleiter angeschlossen werden können. hlit einer derartigen Elektrode werden Induktivitäten um 100 nH erreicht.
• Für Kondensatoren mit einer koaxialen Anschlußgeometrie kann der Gegenstand der Erfindung dahingehend abgewandelt werden, daß die Elektrode durch ein Rohr 38 gebildet ist. Der Rückleiter 32 wird auf ein Rohr 40 aufgelöst oder geschweißt, welches den Zuleiter 38 umgibt. Zwischen beiden Rohren 38, 40 befindet sich als Isoliermasse eine Schicht 42 aus Polyurethan, die bis nahe an die Elektrodenspitzen 30, 36 gezogen ist. Zwischen Innenrohr 38 und Außenrohr 40 besteht außer der Polyurethan-Schicht keine starre Verbindung, so daß sich beide innerhalb der Elastizitätsgrenzen des Polyurethans verschieben lassen, um so die Kraftwirkungen bei der Erzeugung der Stoßwellen aufzunehmen. Die mit Fig. 2 gleichen Teile wurden mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
• Eine weitere, vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 4 gezeigt, wobei der rohrförmige Außenleiter 40 in ein Joch 43 oder einen Käfig übergeht, an dessen Ende 44 die Elektrodenspitze 36 in einer Büchse 46 mit Kegelsitz 48 befestigt ist. Das Joch 43 oder der. Käfig kann aus zwei oder mehreren metallischen Bügeln bestehen, die an der einen Seite mit dem Außenleiter 40 verschweißt sind und an der anderen Seite eine Büchse mit Bohrung für die Elektrodenspitze tragen Vorzugsweise ist die Elektrodenspitze mit Haftsitz in der Büchse bebefestigt, was z. B. durch einen Kegelsitz ermöglicht wird. Beim Gegenstand von Fig. 4 besteht der Innenleiter 16 aus einem Rohr 42 und weist einen Isoliermantel 50 auf, der zwischen ihm und dem Außenleiter liegt. Das Rohrende 52 des Zuleiters 16 verjüngt sich und weist eine konische Bohrung auf, in die ebenfalls eine kegelförmige Elektrodenspitze 30 einsetzbar ist.
• Auch beim Gegenstand von Fig. 4 können sich Außenleiter und Innenleiter um Bruchteile eines Millimeters verschieben, so daß die bei dem Funkenschlag auftretenden Kräfte außerhalb der Fokussierungskammer 2 in einen Dämpfer aufgenommen werden können. Zur besseren Sicherheit vor Berührung können an den Bügeln ein Drahtnetz oder ringförmige Drähte angebracht werden» so daß das System nach außen elektrisch abgeschirmt ist. Die Stoßwelle selbst wird durch diese Maßnahmen nicht oder nur geringfügig gestört.

Claims (5)

1. Patent ansprüche 1. Von zwei Elektroden gebildete Funkenstrecke zur Erzeugung von Stoßwellen für die Zerstörung von Konkrementen in Körpern von Lebewesen, dadurch gekennzeichnet, daß Zuleitung (16) und Rückleitung (18) für die Funkenstrecke (12). induktionsarm nach dem Prinzip der Doppeldrahtleitung parallel geführt sind, daß eine Elektrode (28) in gerader Richtung aus einem Elektrodenhalter (26) herausragt und in einer Elektrodenspitze (30) endet und daß die andere Elektrode (32) außerhalb des Elektrodenhalters (26) hakenförmig umgebogen ist, so daß sich die Spitzen (36, 30) beider Elektroden im Abstand gegenüber liegen.
2. 2. Funkenstrecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Elektroden gemeinsam in einem Dämpfer aus Kunststoff oder dergl. gehaltert sind.
3. 3. Funkenstrecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (32) einen rohrförmigen Außenleiter (40) aufweist, der die ebenfalls als Rohr gestaltete erste Elektrode (38) konzentrisch umgibt.
4. 4. Funkenstrecke nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode als Joch (43) oder Käfig ausgebildet ist und eine Büchse zur Befestigung der Elektrodenspitze besitzt.
5. 5. Funkenstrecke nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, -daß ein Drahtnetz oder ringförmige Drähte zur elektrischen Abschirmung und zum Schutz vor Berührung vorgesehen sind.