DE3634874A1 - Vorrichtung zur zertruemmerung von koerpersteinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zertrümmerung von Körpersteinen, wie Nieren- oder Gallensteinen, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine herkömmliche Vorrichtung zur Zertrümmerung von Körpersteinen weist einen Ladeschaltkreis zum Aufladen eines Kondensators, der mit Entladungselektroden verbunden ist und einen Entladeschaltkreis zum Entladen des Kondensators auf, um den Körperstein zu zertrümmern. Bei dieser bekannten Vorrichtung muß der Ladevorgang unterbrochen werden, während der Kondensator entladen wird. Aus diesem Grund ist in einer der Energiezufuhrleitungen ein Schalter vorgesehen. Alternativ hierzu kann ein Relaisschalter vorgesehen werden, dessen Arbeitskontakte so geschaltet sind, daß zwischen dem Lade- und Entladeschaltkreis umgeschaltet wird.

Da bei dieser bekannten Vorrichtung zur Zertrümmerung von Körpersteinen eine der Energiezufuhrleitungen während des Entladevorganges geöffnet wird, fließt der Entladestrom von dem aufgeladenen Kondensator durch die andere Energiezufuhrleitung, so daß der Stromverbrauch anwächst und mögliche Gefahren für den Patienten bestehen. Wenn der Relaisschalter verwendet wird, wird während des Entladevorganges ein hoher Strom über den Arbeitskontakt des Relais geführt, was hinsichtlich der Lebensdauer des Arbeitskontaktes Probleme erzeugen kann. Bei der Zertrümmerung von Körpersteinen ist es wünschenswert, daß diese Zertrümmerung mit hoher Geschwindigkeit und hoher Wirksamkeit durchgeführt wird, um Schmerzen und mögliche Gefahren für den Patienten auf ein Minimum zu reduzieren. Wenn Ladung/Entladung durch das Relais umgeschaltet wird, kann eine Schaltgeschwindigkeit, die über einen festgelegten Wert hinausgeht, nicht erhalten werden, da der Antriebsteil des Relais eine gewisse Trägheit aufweist. Somit sind die Lade- und Entladefrequenzen auf einen gewissen Wert begrenzt. Um dieses Problem zu umgehen, kann ein Hochgeschwindigkeitsrelais verwendet werden. Allerdings sind derartige Hochgeschwindigkeitsrelais außerordentlich teuer.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Zertrümmerung von Körpersteinen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 derart auszubilden, daß Stromverluste während des Entladevorganges vermieden werden.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.

Erfindungsgemäß ist ein Bauteil vorgesehen, welches während des Entladevorganges einen Kondensator-Entladeschaltkreis vollständig von einer Energiequelle abtrennt. Dieses Trennteil weist unter anderem ein Relais auf.

Während der Entladung werden eine Entladungslampe oder ein Relaisschalter zwischen dem Entladeschaltkreis und dem Energieversorgungsschaltkreis geöffnet, um den Entladeschaltkreis vollständig von dem Energieversorungsschaltkreis abzutrennen und somit Stromverluste zu vermeiden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 den Schaltkreisaufbau einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zertrümmerung von Körpersteinen;

Fig. 2 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Verrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 ein Schaltdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zertrümmerung von Körpersteinen gemäß einer zweiten Ausführungsform mit einem Relaisschalter in der Primärwicklung eines Transformators;

Fig. 4 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Vorrichtung gemäß Fig. 3;

Fig. 5 ein Schaltkreisdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zertrümmerung von Körpersteinen gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem Relaisschalter in der Sekundärwicklung eines Transformators;

Fig. 6 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Vorrichtung gemäß Fig. 5;

Fig. 7 ein Schaltkreisdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zertrümmerung von Körpersteinen gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der synchron mit einer Wechselspannungs- Energiequelle zwischen Lade- und Entladezuständen umgeschaltet wird;

Fig. 8 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Vorrichtung gemäß Fig. 7;

Fig. 9 ein Schaltkreisdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zertrümmerung von Körpersteinen gemäß einer fünften Ausführungsform, bei der synchron zu einer Wechselspannungs-Energiequelle zwischen den Lade- und Entladezuständen umgeschaltet wird; und

Fig. 10 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Vorrichtung gemäß Fig. 9.

Gemäß Fig. 1 ist ein Netzstecker 11 mit der Primärwicklung eines Netztransformators 13 über einen Netzschalter 12 verbunden. Ein Ende der Sekundärwicklung des Transformators 13 ist über einen Widerstand 14 mit dem Eingang eines Triac 15 verbunden. Das Gate des Triac 15 ist mit einem Widerstand 16 und einem Triggerschaltkreis 17 verbunden. Der Ausgang des Triac 15 bzw. das andere Ende des Transformators 13 sind mit Entladungslampen 18 bzw. 20 in Verbindung. Die Triggerelektroden der Lampen 18 bzw. 20 sind mit Triggerschaltkreisen 19 bzw. 21 verbunden. Die Ausgänge der Lampen 18 und 20 sind mit den Anschlüssen eines Kondensators 22 verbunden. Ein Anschluß des Kondensators 22 ist über eine Entladungslampe 23 mit einer Entladungselektrode 25 verbunden und der andere Anschluß des Kondensators 22 ist direkt mit der Entladungselektrode 25 verbunden. Die Triggerelektrode der Lampe 23 ist mit einem weiteren Triggerschaltkreis 24 verbunden. Der Netzschalter 12 ist über einen Entladungsschalter 26 mit einem Spannungsteiler verbunden, der aus Widerständen 27 und 28 aufgebaut ist. Der Anschluß zwischen den Widerständen 27 und 28 ist mit dem invertierenden Eingang eines Komparators 30 und dem nichtinvertierenden Eingang eines Komparators 32 verbunden. Referenzspannungsquellen 29 und 34 sind mit dem nichtinvertierenden Eingang des Komparators 30 bzw. dem invertierenden Eingang des Komparators 32 verbunden. Die Ausgangsanschlüsse der Komparatoren 30 und 32 sind über Dioden 31 bzw. 33 mit dem Triggerschaltkreis 17 bzw. einem monostabilen Multivibrator 35 verbunden. Der Ausgangsanschluß des Multivibrators 35 ist über einen weiteren Multivibrator 36 mit einem Photokoppler 37 und einem Multivibrator 38 verbunden. Der Ausgang des Photokopplers 37 ist mit den Triggerschaltkreisen 19 und 21 verbunden und der Ausgang des Multivibrators 38 ist über einen Photokoppler 39 mit dem Triggerschaltkreis 24 verbunden.

Wenn in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 der Netzschalter 12 eingeschaltet wird, wird eine Spannung in der Sekundärwicklung des Transformators 13 induziert. Wenn der Entladeschalter 26 eingeschaltet wird, wird eine Spannung, die durch Teilen der Netzspannung durch die Widerstände 27 und 28 erhalten wird, den Komparatoren 30 und 32 zugeführt. Der Ausgang des Komparators 30 wird in einen positiven Wert invertiert, wenn die geteilte Spannung die Referenzspannung der Referenzspannungsquelle 29 übersteigt, wie in dem Zeitdiagramm gemäß Fig. 2 gezeigt. Weiterhin wird der Ausgang des Komparators 32 in einen positiven Wert invertiert, wenn die geteilte Spannung die Referenzspannung der Referenzspannungsquelle 29 unterschreitet. Es sei hier festgehalten, daß die Referenzspannung derart festgelegt wird, daß 4 ms nach dem Nulldurchgang der Netzspannung auftritt. Die Ausgangsspannungen der Komparatoren 30 und 32 werden über die Dioden 31 bzw. 33 dem Triggerschaltkreis 17 bzw. dem Multivibrator 35 zugeführt. Der Triggerschaltkreis 17 und der Multivibrator 35 erzeugen einen 6 ms-Triggerimpuls und einen 1 ms-Impuls an den steigenden Flanken der Ausgangsspannungen der Komparatoren 30 und 32. Wenn der Triggerschaltkreis 17 einen Triggerimpuls dem Gate des Triac 15 zuführt, wird dieser durchgeschaltet. Danach erzeugt der Multivibrator 36 einen 10 ms-Impuls als Antwort auf die fallende Flanke des Ausgangsimpulses des Multivibrators 35. Der Impuls des Multivibrators 36 wird über den Photokoppler 37 den Triggerschaltkreisen 19 und 21 zugeführt. Als Antwort auf den Ausgangsimpuls vom Multivibrator 36 erzeugen die Schaltkreise 19 und 21 Triggerimpulse, um die Entladungslampen 18 und 20 anzusteuern. Wenn die Entladungslampen 18 und 20 eingeschaltet sind, wird die Netzspannung dem Kondensator 22 zugeführt, um diesen aufzuladen. Wenn der Kondensator 22 bis auf den Wert der Netzspannung aufgeladen worden ist, sinkt die Netzspannung ab. Eine Rückwärtsspannung wird angelegt, um den Triac 15 abzuschalten. Danach werden die Entladungslampen 18 und 20 abgeschaltet. In diesem Zustand ist der Kondensator 22 voll aufgeladen. Wenn die Ionen in den Entladungslampen 18 und 20 verschwinden, fällt der Ausgangsimpuls des Multivibrators 36 ab. Als Antwort auf die fallende Flanke dieses Impulses erzeugt der Multivibrator 38 einen Ausgangsimpuls. Dieser Impuls wird dem Triggerschaltkreis 24 über den 39 zugeführt und der Schaltkreis 24 führt über einen Triggerimpuls an die Entladungslampe 23, so daß diese eingeschaltet wird. Somit wird die geladene Spannung des Kondensators 22 über die Entladungslampe 23 den Entladungselektroden 25 zugeführt, so daß an diesen Elektroden 25 eine elektrische Entladung stattfindet und der Entladungslichtbogen einen Körperstein zertrümmert. Diese Entladung ist eine kurzzeitige Entladung. Wenn diese kurzzeitige Entladung abgeschlossen ist, wird der nächste Netzspannungs-Zyklus begonnen, d. h. der Ausgang des Komparators 32 wird durch die negative Halbwelle der Spannung invertiert. Von dem Triggerschaltkreis 17 und dem Multivibrator 35 werden als Antwort auf die steigende Flanke des invertierten Pulses Impulse erzeugt, um den Triac 15 einzuschalten. Nach 1 ms werden die Entladungslampen 18 und 20 als Antwort auf den Ausgangsimpuls des Multivibrators 36 eingeschaltet. Somit wird der Kondensator 22 mit einer Polarität aufgeladen, die umgekehrt zur Polarität der positiven Halbwelle der Netzspannung ist. Zu diesem Zeitpunkt verschwinden die Ionen in der Entladungslampe 23. Wenn die Entladungslampe 23 als Antwort auf den Ausgangsimpuls vom Multivibrator 38 eingeschaltet wird, entsteht eine Entladung an den Elektroden 25, die genau entgegengesetzt der Entladung im Fall der positiven Halbwelle ist und der Stein wird auf gleiche Weise wie bei der Entladung durch die positive Halbwelle zertrümmert.

Bei der Vorrichtung zur Zertrümmerung von Körpersteinen gemäß der Ausführungsform von Fig. 1 wird der Entladungsschaltkreis durch die Entladungslampen 18 und 20 vollständig von der Netzversorgung isoliert, während gleichzeitig die Triggerschaltkreise 16, 19 und 24 durch die Photokoppler 37 und 39 isoliert werden. Dies hat zur Folge, daß kein Stromverlust auftritt.

Bei der zweiten Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist ein Netzstecker 41 mit einem Transformator 44 über einen zweipoligen Netzschalter 42 und einem zweipoligen Relaisschalter 43 a verbunden. Die Sekundärwicklung des Transformators 44 ist über eine Diode 45 und einen Widerstand 46 mit einem Kondensator 47 verbunden. Der Kondensator 47 ist über eine Entladungslampe 48 mit einer Entladungselektrode 50 verbunden.

Ein Entladungsschalter 51 ist mit einem Relais 43 und einem monostabilen Multivibrator 54 über einen Multivibrator 52 verbunden. Der Ausgangsanschluß des Multivibrators 54 ist über einen monostabilen Multivibrator 55 und einen Photokoppler 56 mit einem Triggerschaltkreis 49 verbunden.

Wie in dem Zeitdiagramm gemäß Fig. 4 dargestellt wird bei der Vorrichtung gemäß Fig. 3 nach dem Einschalten des Netzschalters 42 und dem Einschalten des Entladungsschalters 51 das Relais als Antwort auf einen Ausgangsimpuls des Multivibrators 52 mit Energie versorgt, um den Relaisschalter 43 a zu schließen. Die Spannung an der Sekundärwicklung des Transformators 44 wird gleichgerichtet und dient zum Laden des Kondensators 47. Der Ausgangsimpuls des Multivibrators 52 hat eine Pulsbreite entsprechend dreier Wechselspannungszyklen, und der Kondensator 47 wird durch die drei Zyklen lange gleichgerichtete Spannung auf eine festgelegte Spannung aufgeladen. Nachdem das Aufladen des Kondensators 47 abgeschlossen ist, fällt der Ausgang des Multivibrators 52 ab, so daß das Relais 43 nicht mehr mit Energie versorgt wird und der Relaisschalter 43 a geöffnet wird.

Als Antwort auf die fallende Flanke des Ausgangssignales vom Multivibrator 52 erzeugt der Multivibrator 54 einen Impuls mit einer Impulsbreite, mit der die Betätigungs- Zeitverzögerung kompensiert wird. Als Antwort auf den Impuls des Multivibrators 54 erzeugt der Multivibrator 55 einen Impuls, der nach seiner Zufuhr zu dem Triggerschaltkreis 49 über den Photokoppler 56 bewirkt, daß die Entladungslampe 48 eingeschaltet wird und die auf dem Kondensator 47 geladene Spannung der Entladungselektrode 50 zugeführt wird. An der Elektrode 50 wird ein Entladungsbogen erzeugt, der den Körperstein zerstört. Nachdem diese Entladung abgeschlossen worden ist, werden Lade- und Entladezyklus als Antwort auf den nächsten Impuls von dem Multivibrator 52 wiederholt. Dieser Vorgang findet so lange statt, bis der Entladungsschalter 51 abgeschaltet worden ist.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 3 wird der Entladeschaltkreis während des Entladevorganges vollständig von der Netzversorgung isoliert, so daß kein Stromverlust auftritt. Während des Aufladevorganges wird der Kondensator durch drei Zyklen einer Wechselspannung aufgeladen. Es ist jedoch auch möglich, nur einen Zyklus oder eine andere Anzahl von Zyklen zu verwenden, um den Kondensator zu laden.

In der dritten Ausführungsform gemäß Fig. 5 ist ein Netzstecker 61 über einen Netzschalter 62 mit einem Transformator 63 verbunden. An der Sekundärwicklung des Transformators 63 ist ein Vollwellen-Gleichrichter 64 angeschlossen. Der Ausgangsanschluß des Gleichrichters 64 ist über einen Widerstand 65 und einen zweipoligen Relaisschalter 66 a mit einem Kondensator 67 verbunden. Der Kondensator 67 ist über einen Widerstand 68 und einen Transistor 69 mit einem Kondensator 71 verbunden. Mit der Basis des Transistors 69 ist ein Treiber 70 verbunden. Der Kondensator 71 ist über eine Entladungslampe 72 mit einer Entladungselektrode 74 verbunden, wobei die Lampe 72 mit einem Triggerschaltkreis 73 verbunden ist.

Ein Entladungsschalter 75 ist über einen Multivibrator 76 mit einem Relais 66 und einem Multivibrator 77 verbunden. Der Ausgangsanschluß des Multivibrators 77 ist über einen Photokoppler 78 mit einem monostabilen Multivibrator 79 und dem Treiber 70 verbunden. Der Ausgangsanschluß des Multivibrators 79 ist über einen monostabilen Multivibrator 80 und einen Photokoppler 81 mit dem Triggerschaltkreis verbunden.

Unter Bezugnahme auf das Zeitdiagramm von Fig. 6 soll nun die Arbeitsweise der Ausführungsform gemäß Fig. 5 erläutert werden. Wenn der Entladungsschalter 75 eingeschaltet wird, nachdem der Netzschalter 62 eingeschaltet worden ist, erzeugt der Multivibrator 76 einen Impuls, um das Relais 66 mit Energie zu versorgen. Daraufhin wird der Relaisschalter 66 a geschlossen. Zu diesem Zeitpunkt wird von dem Gleichrichter 64 eine gleichgerichtete Spannung abgegeben, um den Kondensator 67 über den Widerstand 65 aufzuladen. Der Multivibrator 77 erzeugt zwei Impulse mit einer festgelegten Pulsbreite als Antwort auf die fallende Flanke des Ausgangsimpulses vom Multivibrator 76. Zur gleichen Zeit wird das Relais 66 abgeschaltet, um den Relaisschalter 66 a zu öffnen, so daß der Kondensator 67 von dem Ladeschaltkreis abgetrennt ist.

Der erste Impuls des Multivibrators 77 wird über den Photokoppler 78 dem Treiber 70 zugeführt, um den Transistor 69 für eine Zeitdauer entsprechend der Pulsbreite durchzuschalten. Während dieser Zeitdauer wird die Ladung des Kondensators 67 über den Transistor 69 dem Kondensator 71 zugeführt. Wenn der erste Impuls vom Multivibrator 77 abfällt, wird der Transistor 69 gesperrt und der Multivibrator 79 erzeugt einen Impuls. Dieser Impuls schafft eine Verzögerungszeit zur Stabilisierung der Aufladung des Kondensators 71.

Als Antwort auf die fallende Flanke des Impulses vom Multivibrator 79 erzeugt der Multivibrator 80 einen Impuls. Dieser Impuls wird durch den Photokoppler 81 dem Triggerschaltkreis 73 zugeführt, und die Entladungslampe 72 wird eingeschaltet. Die auf dem Kondensator 71 geladene Spannung wird der Entladungselektrode 74 zugeführt und an der Entladungselektrode 74 findet ein Entladevorgang statt, um den Körperstein zu zerstören.

Wenn die momentane Entladung an der Entladungselektrode 74 abgeschlossen ist, wird der Transistor 69 als Antwort auf den nächsten Impuls vom Multivibrator 77 durchgeschaltet und der Kondensator 71 wird wieder mit der Ladung des Kondensators 67 aufgeladen. Nachdem der Kondensator 67 aufgeladen worden ist, entsteht wieder eine elektrische Entladung an der Elektrode 74, um den Körperstein weiter zu zerstören. Wenn die Entladung abgeschlossen worden ist, wird das Relais 66 als Antwort auf den nächsten Puls vom Multivibrator 76 mit Energie versorgt, um den Relaisschalter 66 a zu schließen. Der Kondensator 67 wird wieder geladen und der zweite Entladungsbogen entsteht auf gleiche Weise wie oben beschrieben.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 wird der Entladungsschaltkreis während der Entladung vollständig von der Netzversorgung abgetrennt. Gleichzeitig erlaubt ein Ladezyklus des Kondensators über die Netzversorgung zwei Entladungszyklen, so daß die Zertrümmerungsrate des Körpersteines verbessert wird. Die Anzahl von Entladungszyklen ist nicht nur auf zwei begrenzt sondern kann wahlweise durch Ändern der Anzahl der Ausgangsimpulse vom Multivibrator 77 festgelegt werden.

Da bei dieser Ausführungsform der Entladungsschaltkreis während des Entladevorganges vollständig von dem Netzschaltkreis abgetrennt ist, tritt kein Stromverlust am Entladungskondensator auf. Somit können mögliche Gefahren und Energieverschwendung aufgrund von Stromverlusten verhindert werden.

Bei einer vierten Ausführungsform gemäß Fig. 7 ist ein Netzstecker 111 mit der Primärwicklung eines Transformators 113 über einen Netzschalter 112 verbunden. Eine Sekundärwicklung 113 a des Transformators 113 ist über einen Widerstand 114 und einen Triac 115 mit einem Kondensator 117 verbunden. Das Gate des Triac 115 ist mit einem Widerstand 116 verbunden. Der Kondensator 117 ist über eine Entladungslampe 118 mit einer Sondenelektrode, d. h. einer Entladungselektrode 120 verbunden. Mit der Triggerelektrode der Lampe 118 ist ein Triggerschaltkreis 119 verbunden.

Komparatoren 121 und 122 sind mit der anderen Sekundärwicklung 113 b des Transformators 113 verbunden. Der invertierende Eingangsanschluß des Komparators 121 und der nichtinvertierende Eingangsanschluß des Komparators 122 sind mit der Sekundärwicklung 113 b verbunden. Der nichtinvertierende Eingangsanschluß des Komparators 121 und der invertierende Eingangsanschluß des Komparators 122 sind mit Referenzspannungsquellen 123 bzw. verbunden. Wenn somit eine Wechselspannung ihre positive Halbwelle durchläuft, erzeugt der Komparator 121 ein positives Ausgangssignal. Wenn die Wechselspannung ihre negative Halbwelle durchläuft, erzeugt der Komparator 122 einen positiven Ausgang.

Die Ausgangsanschlüsse der Komparatoren 121 und 122 sind über Dioden 125 und 126 und einem Entladungsschalter 127 mit einem monostabilen Multivibrator 128 verbunden. Der Ausgangsanschluß des Multivibrators 128 ist mit einem monostabilen Multivibrator 129 und mit dem Gate des Triac 115 über einen Widerstand 110 verbunden. Der Ausgang des monostabilen Multivibrators 129 ist über einen monostabilen Multivibrator 130 mit dem Triggerschaltkreis 119 verbunden.

Unter Bezugnahme auf das Zeitdiagramm von Fig. 8 wird nun die Arbeitsweise dieser vierten Ausführungsform näher erläutert. Wenn der Netzschalter 112 eingeschaltet wird, erscheinen Wechselspannungskomponenten an den Sekundärwicklungen 113 a und 113 b des Transformators 113. Wenn danach der Entladungsschalter 127 eingeschaltet wird, werden die Ausgangssignale der Komparatoren 121 und 122 über die Dioden 125 und 126 und dem Schalter 127 dem monostabilen Multivibrator 128 zugeführt. In diesem Fall erzeugt der Komparator 121 während der positiven Halbwelle der Wechselspannung einen positiven Impuls, wenn die Wechselspannung höher ist als die Referenzspannung der Referenzspannungsquelle. Der Komparator 122 erzeugt einen positiven Impuls, wenn die Wechselspannung unter der Referenzspannung der Referenzspannungsquelle 121 liegt.

Wenn der Ausgangsimpuls des Komparators 121 dem monostabilen Multivibrator 128 zugeführt wird, erzeugt dieser einen Impuls als Antwort auf die steigende Flanke des Komparators 121. Eine Zeitkonstante des Multivibrators 128 wird so erzeugt, daß ein 5 ms-Impuls bezüglich der Netzfrequenz, z. B. 50 Hz aus dem folgenden Grund erzeugt wird: nach dem Abfallen der Wechselspannung, nachdem der Triac 115 auf den Impuls vom Multivibrator 128 durchgeschaltet worden ist, wird eine Rückspannung auf den Triac 115 geführt und dieser gesperrt. Es ist somit sinnlos, einen Gateimpuls auf den Triac 115 zu legen. Wenn der Triac 115 mit Energie versorgt wird, wird der Kondensator 117 derart aufgeladen, daß der Anschluß der Entladungslampe 118 am Kondensator 117 während der positiven Halbwelle der Wechselspannung auf positive Polarität gesetzt wird. Wenn der Kondensator 117 auf den Maximalwert der Wechselspannung aufgeladen worden ist und die Wechselspannung wieder absinkt, wird der Triac 115 abgeschaltet, um den Ladevorgang des Kondensators 117 zu beenden. Zu diesem Zeitpunkt erzeugt der monostabile Multivibrator 129 einen 1 ms-Impuls als Antwort auf die fallende Flanke des Ausgangssignales vom Multivibrator 128. Während dieser Zeitdauer wird der Ladezustand des Kondensators 117 stabilisiert. Der Multivibrator 130 erzeugt als Antwort auf die fallende Flanke des Ausgangssignals vom Multivibrator 129 einen Impuls. Wenn dieser Impuls dem Triggerschaltkreis 119 zugeführt wird, wird die Entladungslampe 118 als Antwort auf einen Triggerimpuls vom Schaltkreis 119 eingeschaltet. Die Spannung des Kondensators 117 wird dann über die Entladungslampe 118 der Entladungselektrode 120 zugeführt. An der Entladungselektrode 120 findet ein Lichtbogenüberschlag in Richtung von der Elektrode b zur Elektrode a statt und dieser Lichtbogenüberschlag zertrümmert den Körperstein.

Nach Abschluß der Lichtbogenentladung fällt der Ausgang vom Komparator 121 ab und der Komparator 122 erzeugt einen Impuls. Der Multivibrator 128 erzeugt als Antwort auf die steigende Flanke des Impulses vom Komparator 122 einen 5 ms- Impuls. Als Antwort auf diesen Impuls wird der Triac 115 wieder durchgeschaltet. In diesem Falle wird die Spannung der negativen Halbwelle dem Kondensator 117 zugeführt und der Kondensator 117 wird mit einer Polarität aufgeladen, die der Polarität der positiven Halbwelle entgegengesetzt ist. Mit anderen Worten, der Anschluß der Lampe 118 am Kondensator 117 wird auf negative Polarität gesetzt. Wenn der Kondensator 117 vollständig aufgeladen worden ist und die Lampe 118 als Antwort auf einen Triggerimpuls vom Schaltkreis 119 angesteuert wird, wird der Kondensator 117 über die Lampe 118 zur Elektrode 120 hin entladen. Da in diesem Falle die Spannung eine entgegengesetzte Polarität hat, findet ein Lichtbogenüberschlag der Elektrode a zur Elektrode b statt.

Wie aus dieser Beschreibung hervorgeht, ändert sich die Entladungsrichtung abwechselnd in Einheiten der Halbwellen der Wechselspannung. Somit wird eine der Elektroden a bzw. b in der Entladungselektrode 120 nicht übermäßig abgenutzt und die Lebensdauer der Elektrode wird wesentlich verlängert. In dieser Ausführungsform wird als Schaltelement ein Triac verwendet. Es sind jedoch auch andere Halbleiterschalter anstelle des Triacs denkbar.

Bei einer fünften Ausführungsform gemäß Fig. 9 ist ein Netzstecker 131 mit der Primärwicklung eines Transformators 134 über einen Netzschalter 132 und einen Relaisschalter 133 a eines Relais 133 verbunden. Eine Sekundärwicklung 134 a des Transformators 134 ist über einen Widerstand 135 mit einem Kondensator 136 verbunden. Der Kondensator 136 ist über eine Entladungslampe 137 mit einer Entladungselektrode 139 verbunden. Mit der Triggerelektrode der Lampe 137 ist ein Triggerschaltkreis 138 verbunden.

Mit der Sekundärwicklung eines Transformators 148 sind Komparatoren 140 und 141 verbunden. Der invertierende Eingangsanschluß des Komparators 140 und der nichtinvertierende Eingangsanschluß des Komparators 141 sind mit der Sekundärwicklung 148 a verbunden. Der nichtinvertierende Eingangsanschluß des Komparators 140 und der invertierende Eingangsanschluß des Komparators 141 sind mit Referenzspannungsquellen verbunden. Wenn der Wechselspannungsausgang seine positive Halbwelle durchläuft, erzeugt der Komparator 140 ein positives Ausgangssignal. Wenn der Wechselspannungsausgang seine negative Halbwelle durchläuft, erzeugt der Komparator 141 ein positives Ausgangssignal.

Die Ausgangsanschlüsse der Komparatoren 140 und 141 sind über Dioden 142 und 143 und einen Entladungsschalter 144 mit einem monostabilen Multivibrator 145 verbunden. Der Ausgang des Multivibrators 145 ist mit einem monostabilen Multivibrator 146 und dem Relais 133 verbunden. Der Ausgang des Multivibrators 146 wird über einen Multivibrator 147 dem Triggerschaltkreis 138 zugeführt.

Unter Bezugnahme auf das Zeitdiagramm von Fig. 10 soll nun die Arbeitsweise der fünften Ausführungsform gemäß Fig. 9 näher erläutert werden. Wenn der Entladungsschalter 144 eingeschaltet worden ist, nachdem der Netzschalter 132 eingeschaltet worden ist, erzeugt der monostabile Multivibrator 145 einen Impuls. Wenn dieser Impuls dem Relais 133 zugeführt wird, wird dieses mit Energie versorgt und schließt den Relaisschalter 133 a nach einer kurzen Zeitverzögerung. Eine Wechselspannung wird in der Sekundärwicklung des Transformators 134 erzeugt und der Kondensator 136 wird derart aufgeladen, daß der Anschluß an der Lampe 137 während der positiven Halbwelle aufgeladen wird. Nachdem der Kondensator 136 aufgeladen worden ist, fällt der Ausgangsimpuls des Multivibraotrs 145 ab und schaltet das Relais 133 ab. Somit wird nach einer kurzen Verzögerungszeit der Relaisschalter 133 a geöffnet und das Aufladen des Kondensators 136 beendet.

Als Antwort auf die fallende Flanke des Ausgangsimpulses vom Multivibrator 145 erzeugt der Multivibrator 146 einen Impuls mit einer Pulsbreite, welche die Verzögerungszeit durch das Relais 133 kompensiert. Als Antwort auf die fallende Flanke des Ausgangsimpulses vom Multivibrator 146 liefert der Multivibrator 147 einen Impuls an den Triggerschaltkreis 138. Als Antwort auf dieses Signal liefert der Schaltkreis 138 einen Triggerimpuls an die Triggerelektrode der Entladungslampe 137, um diese einzuschalten. Die Spannung am Kondensator 136 wird somit der Elektrode 139 über die Entladungslampe 137 zugeführt. An der Entladungselektrode 139 erfolgt ein Lichtbogenüberschlag in Richtung von der Elektrode a zur Elektrode b. Wenn die Lichtbogenentladung abgeschlossen ist und dann der nächste Impuls vom Multivibrator 145 dem Relais 133 zugeführt wird, wird der Relaisschalter 133 a geschlossen und der Kondensator 136 mit einer Polarität entgegengesetzt der während der positiven Halbwelle der Wechselspannungsquelle geladen. Nachdem der Kondensator 136 aufgeladen worden ist, wird die Entladungslampe 137 wieder eingeschaltet und der Kondensator 136 wird entladen. Eine Spannung mit einer entgegengesetzten Polarität zu der im Falle der positiven Halbwelle wird der Elektrode 139 zugeführt, so daß eine Entladung von der Elektrode b zur Elektrode a stattfindet.

Da bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9 der Kondensator 136 über den Widerstand 135 und die Sekundärwicklung 134 a des Transformators 134 entladen wird, wenn der Relaisschalter 133 a geöffnet ist und solange die Lampe 137 nicht gezündet ist, fällt der Spannungswert am Kondensator 136 leicht ab. Durch eine geeignete Dimensionierung des Widerstandes 135 kann dies eingestellt werden. Zusätzlich wird, nachdem die Spannung am Kondensator 136 auf eine gewisse Ausklingspannung zwischen den Elektroden 139 gefallen ist, der Kondensator durch die Sekundärwicklung 134 a entladen, bis er wieder aufgeladen wird. Dies erleichtert das nächste Aufladen des Kondensators 136, da der Kondensator 136 voll entladen ist.

Bei der beschriebenen fünften Ausführungsform findet jede Entladung pro Halbwelle statt. Es können jedoch, nachdem Entladezyklen in eine Entladerichtung durchgeführt wurden Entladezyklen für andere Richtungen durchgeführt werden. Als Schalteinrichtung wird ein Relais verwendet, Alternativ hierzu kann auch ein Halbleiterschalter verwendet werden.

Da bei der fünften Ausführungsform ein Schaltelement synchron mit dem Zyklus der Wechselspannungsquelle betrieben wird, wird der Kondensator in Halbwellen-Zyklen synchron mit dem entgegengesetzten Polaritäten aufgeladen. Da somit Spannungen mit entgegengesetzten Polaritäten abwechselnd dem Elektrodenpaar zugeführt werden, wird keine der Elektroden übermäßig belastet und abgenutzt, so daß die Lebensdauer der Entladungssonde verlängert wird. Da schließlich in allen Ausführungsformen der Schaltkreisaufbau frei von notwendigen Bauteilen ist, können Herstellungskosten verringert werden und die Lebensdauer der gesamten Vorrichtung wird verbessert.

Claims (16)

1. Vorrichtung zur Zertrümmerung von Körpersteinen, gekennzeichnet durch:
eine Energieversorgungseinrichtung;
einen Hauptkondensator (22, 71, 117, 136), der mit Energie von der Energieversorgungseinrichtung aufgeladen wird;
Ladeeinrichtung (18, 45, 69, 115) zum Aufladen des Hauptkondensators;
Einrichtungen (23, 48, 118, 137) zur Entladung des Hauptkondensators;
Entladungselektroden (25, 50, 74, 120, 139), welche mit dem Hauptkondensator verbunden sind, und mittels der Ladung des Hauptkondensators eine Bogenentladung erzeugen, um einen Körperstein in einem inneren Organ zu zertrümmern; und
Einrichtungen (18, 43 a, 69, 115, 133 a) zur elektrischen Isolierung der Energieversorgungseinrichtung von der Entladeeinrichtung während des Entladevorganges.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Isolieren wenigstens eine Entladungslampe (18) aufweisen, welche zwischen die Energieversorgungseinrichtung und den Hauptkondensator geschaltet ist, wobei die wenigstens eine Entladungslampe nur während des Ladens des Hauptkondensators (22) eingeschaltet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgungseinrichtung positive und negative Ausgangsanschlüsse aufweist und die Einrichtungen zum Isolieren zwei Entladungslampen (18, 20) aufweisen, welche mit dem positiven bzw. negativen Ausgangsanschluß verbunden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgungseinrichtung eine Wechselstromquelle (13) zur Erzeugung eines Wechselstromausganges aufweist und die Ladeeinrichtungen eine Schalteinrichtung (15) zwischen der Energiequelle (13) und dem Hauptkondensator (22) durch die Isoliereinrichtung (18) verbunden ist und daß Einrichtungen (27, 34) vorgesehen sind, um die Schalteinrichtung (15) während jeder Halbwelle des Wechselstromausganges mit Energie zu versorgen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgungseinrichtung positive und negative Ausgangsanschlüsse aufweist und die Einrichtungen zum Isolieren zwei Schaltlampen (18, 19) aufweisen, welche über die Schalteinrichtung (15) mit dem positiven bzw. negativen Ausgangsanschluß verbunden sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Isolieren eine Einrichtung (15) zur Energieversorgung der Schalteinrichtung über eine festgelegte Zeitdauer während der Halbwellen des Wechselstromausganges aufweisen.

7., Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Isolieren wenigstens eine Entladungslampe (18) aufweisen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Isolieren Relais (43, 43 a) zur elektrischen Isolierung des Hauptkondensators von der Energieversorgungseinrichtung während der Entladung zur Steinzertrümmerung aufweisen, wobei die Energieversorungseinrichtung dem Hauptkondensator Energie über die Ladeeinrichtungen zuführt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Isolieren eine Einrichtung (52) zur Erzeugung eines Pulses mit einer festgelegten Breite aufweist und daß die Relais eine Relaisschaltvorrichtung (43 a) aufweist, um die Energieversorgungseinrichtung als Antwort auf den Impuls abzutrennen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgungseinrichtung einen Netztransformator (44) mit Primär- und Sekundärwicklungen aufweist, wobei die Relaisschalteinrichtung (43 a) mit der Primärwicklung des Netztransformators verbunden ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgungseinrichtung einen Netztransformator mit Primär- und Sekundärwicklungen und einen Gleichrichter (64) aufweist, der mit der Sekundärwicklung verbunden ist, wobei der Gleichrichter (64) eine gleichgerichtete Stromkomponente abgibt und die Relaisschalteinrichtung zwischen die Ladeeinrichtung (67, 68) und den Gleichrichter geschaltet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladeeinrichtung einen Hilfskondensator (67) aufweist, der mit dem Gleichrichter (64) über die Relaisschalteinrichtung (66 a) verbunden ist und von dem Gleichrichter (64) mit der gerichteten Stromkomponente geladen wird, und daß eine Schalteinrichtung (69) zwischen dem Hilfs- und Hauptkondensator geschaltet ist, um den Ladeausgang des Hilfskondensators während jeder Entladung dem Hauptkondensator zur Körpersteinzertrümmerung zuzuführen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtungen (69, 70) aufweist, um Energie dem Hauptkondensator wenigstens zweimal bezüglich eines Ladezyklus des Hilfskondensators (67) zuzuführen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgungseinrichtung eine Wechselstromquelle (113) zur Erzeugung eines Wechselstromausganges aufweist und die Einrichtungen zum Isolieren eine Schalteinrichtung (115) aufweisen, welche synchron zu dem Wechselstromausgang von der Wechselstromquelle (113) betätigbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung einen Triac (115) aufweist, der mit einem Ausgang der Wechselstromquelle verbunden ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung ein Relais (133) aufweist.