DE4020770A1 - Verfahren und vorrichtung zur erheblichen verbesserung der reproduzierbarkeit und wirksamkeit der bei der elektrischen entladung einer kapazitaet zwischen zwei elektroden erzeugten druckwellen durch zwischenfuegung einer elektrisch leitenden fluessigkeit zwischen die elektroden, und anlage zur erzeugung von stosswellen unter anwendung eines solchen verfahrens oder einer solchen vorrichtung, insbesondere fuer die hydraulische lithotripsie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft im wesentlichen ein Verfahren und eine Vorrichtung zur erheblichen Verbesserung der Repro­ duzierbarkeit und Wirksamkeit der bei der elektrischen Entladung einer Kapazität zwischen zwei Elektroden erzeug­ ten Druckwellen durch Zwischenfügung einer elektrisch leitenden Flüssigkeit zwischen die Elektroden, und eine Anlage zur Erzeugung von Stoßwellen unter Anwendung eines solchen Verfahrens oder einer solchen Vorrichtung, insbe­ sondere für die hydraulische Lithotripsie.

Bekannt ist durch die RIEBER-Veröffentlichung US-A-25 59 227 eine Anlage zur Erzeugung von Stoßwellen hoher Frequenz, die einen abgestumpften elliptischen Reflektor 80 aufweist, in dem Stoßwellen durch elektrische Entladung oder elek­ trischen Lichtbogen zwischen zwei zusammenwirkenden Elek­ troden im ersten Brennpunkt des Ellipsoids derart erzeugt werden, um ein im zweiten Brennpunkt des Ellipsoids ange­ ordnetes Target zu zerstören, das sich außerhalb des abgestumpften Reflektors 80 befindet (siehe Fig. 3 und Spalte 7, Zeile 51 sowie Spalte 9, Zeile 30).

Elektroden 12 und 13 bestehen aus hochleitfähigem Material, wie Kupfer oder Messing, und sind auf einem Isolator 26 montiert, der schwenkbar mit Hilfe einer Einrichtung 11a, 11b derart gehalten wird, um den Abstand zwischen diesen zu regulieren (siehe Spalte 4, Zeilen 42 bis 53 und Spalte 8, Zeilen 40 bis 47).

Bei der Verwendung der RIEBER-Anlage oder einer ähnlichen Anlage erzeugt man die elektrische Entladung oder den elektrischen Lichtbogen zwischen den Elektroden und dank der schroffen Entladung eines Kondensators 11 durch das Schließen eines Hochspannungsschalters (siehe Fig. 2b). Gemäß der RIEBER-Anlage weist der Schaltkreis zwischen den Elektroden einen Kondensator sowie eine zugehörige Selbstinduktanz auf. Man konnte beobachten, daß die Ent­ ladung des Kondensators vom gedämpften Schwingungstyp ist. Anders gesagt, entlädt sich der Kondensator, lädt sich in umgekehrter Richtung auf eine niedrigere Spannung als die Anfangsspannung auf, die sehr hoch und in der Größenordnung von 15 000 bis 20 000 V ist, entlädt sich erneut in direkter Richtung bis zur Erschöpfung der im Kondensator enthaltenen Ladungen.

Gleichzeitig entstehen ein elektrischer Lichtbogen und ein Plasma zwischen den beiden Elektroden, deren Strom infolgedessen auch vom gedämpften Schwingungstyp ist, wie dies gut unter Hinweis auf die Fig. 1a, 1b und 1c verständlich ist. So zeigt die Fig. 1a den Zeitverlauf der Spannungen, während die Fig. 1b den Zeitverlauf der sich im Entladungskreis des RIEBER-Typs ergebenden Ströme zeigt. Man stellt fest, daß beim Schließen des Kreises zur Zeit t₁ die Spannung an den Anschlüssen der Elektro­ den steil auf den Wert der Spannung an den Anschlüssen des Kondensators ansteigt (siehe Fig. 1a). Es tritt ein schwacher Strom zwischen den Elektroden auf (Fig. 1b), da einerseits die Flüssigkeit, in die die Elektroden ein­ tauchen, gewöhnlich Wasser, immer etwas elektrisch leitend ist und andererseits, aus Gründen der Sicherheit und der Zündung des Lichtbogens, ein hoher Widerstand parallel zum Kondensator zur Speisung der Elektroden angeordnet ist.

Am Ende einer gewissen Zeit, d. h. zur Zeit t₂, die Latenz­ zeit genannt wird, entsteht der Lichtbogen zwischen den Elektroden. In diesem Augenblick wächst der Strom schroff um mehrere kA, wie dies in Fig. 1b klar zu sehen ist. Man weiß, daß der Lichtbogen aus einem Plasma besteht, dessen Widerstand äußerst gering (in der Größenordnung von 1/100 oder 1/1000 Ohm) ist, und der geringe Wert dieses Widerstandes erklärt die Größe der Schwingungen des Stroms (Fig. 1b) und der Spannung (Fig. 1a) bei der Entladung eines Kondensators in einer Schaltung des RL-Typs.

Die im Lichtbogen enthaltene und von diesem abgegebene Energie trägt zur Verdampfung der Flüssigkeit, in die die Elektroden eintauchen, gewöhnlich Wasser, zwecks Erzeu­ gung einer Dampfblase und folglich zur Bildung der Stoß­ welle bei. Je schneller diese Energie verteilt wird, um so wirksamer ist die Stoßwelle.

Man stellt somit fest, daß aufgrund des Schwingungscharak­ ters des Stroms, wie in Fig. 1b dargestellt ist, die in das äußere Medium gelieferte Energie fortschreitend frei­ wird, wie dies klar in Fig. 1c veranschaulicht ist.

Man versteht so, daß, je schneller die Verdampfung der Flüssigkeit, insbesondere des Wassers ist, um so stärker die Druckwelle und um so kürzer ihre Anstiegszeit sind.

So ist es, damit eine erhebliche Menge an Flüssigkeit, insbesondere Wasser, verdampft wird, erforderlich, plötz­ lich eine große Energie zu liefern.

Nun führt praktisch die Gesamtheit der gegenwärtig be­ kannten Vorrichtungen zu Entladungen, die sämtlich vom gedämpften Schwingungstyp sind, wie in den Fig. 1a und 1b dargestellt ist, so daß sich eine fortschreitende Ab­ gabe der Energie im Laufe der Zeit ergibt (Fig. 1c).

In der älteren Veröffentlichung EP-A-02 96 912 der Anmelder wurde eine erste Lösung vorgeschlagen, um plötzlich oder in einer verhältnismäßig kurzen Zeit den größten Teil der durch die Ladung des Kondensators gespeicherten Energie aus dem Entladungskreis zwischen zwei Elektroden abzugeben. Um dies zu erreichen, wurde vorgeschlagen, den elektrischen Widerstand für den Durchgang des elektrischen Lichtbogens wenigstens zwischen den Elektroden durch Zwischenfügung eines isolierenden Elements (32) mit hohem Widerstand zwischen den den Lichtbogen erzeugenden Elektroden 12, 14 zu erhöhen. Diese Lösung ist völlig befriedigend zur Erzeugung von Stoßwellen, deren Anfangsdruckwelle im we­ sentlichen kugelförmig ist.

Jedoch ist diese frühere Lösung wegen der geringen Ab­ messung der Elektroden und der mechanischen Beständigkeit gegenüber den Stoßwellen mechanisch schwierig verwirklich­ bar. Außerdem wird das Problem der Latenzzeit nicht gelöst, da sie nur eine Verbesserung des Entladungsbereichs, wenn er begonnen hat, bezweckt, was nicht die Reproduzierbarkeit der Entladung und damit die Reproduzierbarkeit und Wirksam­ keit der erzeugten Druckwellen verbessert und auch die Abnutzung der Elektroden nicht vermindert.

Die Veröffentlichung US 35 59 435 von GERGER beschreibt die Verwendung einer leitenden Flüssigkeit, um dem Strom einen bevorzugten Weg zwecks Erzeugung eines Lichtbogens zu geben, wo der Strom auftritt (Spalte 5, Zeile 4). Es handelt sich also um die Erzeugung eines Lichtbogens und eines Plasmas zwischen zwei Elektroden bei einer herkömmli­ chen Entladung. Der vorgeschlagene Elektrolyt bezweckt also die Erzeugung eines Vorzugsstroms zwischen den Elek­ troden, um ein hochleitfähiges Plasma zu erzeugen (High Conductive Plasma) (Spalte 1, Zeile 55).

Diese Lösung von GERBER ändert daher in keiner Weise die Form des schwingenden Stroms, der einen Verschleiß der Elektrode hervorruft, sowie eine fortlaufende Abgabe der Energie in das äußere Medium.

Die im folgenden beschriebene Erfindung bezweckt im Gegen­ teil, das Auftreten einer Entladungsschwingung zu vermei­ den, bezweckt also, die Lichtbogen- oder Plasmabildung zu vermeiden und die Energie zwischen den Elektroden an das äußere Medium in einer sehr kurzen Zeit abzugeben.

So hat die Erfindung als Hauptaufgabe, das neue technische Problem zu lösen, das in der Entwicklung einer Lösung besteht, die eine sofortige Abgabe des größten Teils der durch die Ladung des Kondensators des Entladungskreises gespeicherten Energie zwischen zwei Elektroden in einer verhältnismäßig kurzen Zeit ermöglicht, indem die gewöhnlich zur Erzeugung einer elektrischen Entladung zwischen den Elektroden erforder­ liche Latenzzeit im wesentlichen völlig eliminiert wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist auch, das neue technische Problem zu lösen, das in der Entwicklung einer Lösung besteht, die eine vollständige oder im wesentlichen vollständige Unterdrückung der Latenzzeit zur Erzeugung einer elektrischen Entladung zwischen zwei Elektroden bei gleichzeitiger beträchtlicher Verbesserung der Repro­ duzierbarkeit und Wirksamkeit der bei der Entladung er­ zeugten Druckwellen insbesondere dank einer erheblichen Verbesserung der Lokalisierung der Erzeugung des Ent­ ladungsstroms und damit der erzeugten Dampfblase ermöglicht.

Aufgabe der Erfindung ist weiter die Lösung des neuen technischen Problems, das in der Entwicklung einer Lösung besteht, die die vollständige oder im wesentlichen voll­ ständige Unterdrückung der Latenzzeit zur Erzeugung einer elektrischen Entladung zwischen den Elektroden bei gleich­ zeitiger Verwirklichung einer Entladung kritischen ge­ dämpften Typs ermöglicht, die zu einer plötzlichen oder in relativ kurzer Zeit erfolgenden Abgabe des größten Teils der durch die Ladung des Kondensators der Entlade­ schaltung gespeicherten Energie zwischen den Elektroden führt und die mit der Erzeugung eines elektrischen Lichtbogens verknüpften Schwingungen vermeidet.

Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten neuen technischen Probleme durch Entwicklung einer Lösung zu überwinden, die eine Verminderung des Verschleißes der Elektroden ermöglicht.

Der Erfindung liegt schließlich die Aufgabe zugrunde, die oben erwähnten neuen technischen Probleme in einer äußerst einfachen Weise zu lösen, so daß sie im industriel­ len Maßstab und vor allem auf dem Gebiet der Anlagen zur außerkörperlichen Zerstörung von Zusammenballungen durch Druckwellen (Nieren-, Gallen-, Harnsteinbildungen) oder von Geweben (wie z. B. Tumoren) oder zur Behandlung von Brüchen anwendbar ist.

Alle diese neuen technischen Probleme werden durch die vorliegende Erfindung zum ersten Mal in befriedigender, wenig aufwendiger, im industriellen Maßstab verwertbarer Weise gelöst.

Gegenstand der Erfindung ist zunächst ein Verfahren zur erheblichen Verbesserung der Reproduzierbarkeit des Be­ reichs elektrischer Entladung, die in einem flüssigen Medium, wie Wasser, zwischen wenigstens zwei intermittierend mit elektrischem Strom gespeisten Entladungselektroden erzeugt wird, mit dem Kennzeichen, daß man den Widerstand für den Durchgang des elektrischen Stroms wenigstens zwi­ schen den Elektroden erheblich verringert, um ihn auf einen dem kritischen Widerstand nahen oder leicht überlegenen Widerstandswert zu bringen.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsart des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens verwendet man zur Verringerung dieses elektrischen Widerstandes ein elektrisch leitendes flüssiges Medium, das man wenigstens zwischen die Elek­ troden einführt.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsart verwen­ det man ein elektrisch leitendes flüssiges Medium, dessen elektrischer Widerstand wenigstens 1/10, vorzugsweise wenigstens 1/100 des als Bezugsgröße dienenden elektri­ schen Widerstandswertes des normal ionisierten Wassers ist. Noch bevorzugter ist der elektrische Widerstand des elek­ trisch leitenden Mediums gemäß der Erfindung, als lineare Leitfähigkeit ausgedrückt, unter etwa 20 Ohm×cm, noch besser im Bereich zwischen einigen Ohm×cm und 20 Ohm×cm. Elektrisch leitende flüssige Medien können aus einem wässe­ rigen oder nicht-wässerigen Elektrolyt bestehen. Als wässerigen Elektrolyt kann man Wasser erwähnen, dem ioni­ sierbare Verbindungen, besonders Salze, wie z. B. Halogen­ salze, beispielsweise NaCl, NH₄Cl, Sulfate oder Nitrate mit Alkali- oder Erdalkalimetallen oder Übergangsmetallen, wie Kupfer, zugesetzt sind. Ein derzeit bevorzugtes elek­ trisch leitendes wässeriges flüssiges Medium ist aus mit 100 oder 200 g/l gesalzenem Wasser mit einem linearen Leit­ fähigkeitswert von 10 bzw. 5 Ohm×cm zusammengesetzt. Als nicht-wässeriges leitendes flüssiges Medium kann man lei­ tende Öle erwähnen, die durch Zusatz von leitenden Teil­ chen, wie z. B. metallischen Teilchen, die dem Fachmann gut bekannt sind, leitend gemacht sind.

Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine Vorrichtung zur Verbesserung des Bereichs elektrischer Entladung, die in einem flüssigen Medium, wie Wasser, zwischen wenig­ stens zwei intermittierend mit elektrischem Strom gespei­ sten Elektroden erzeugt wird, mit dem Kennzeichen, daß sie Mittel aufweist, um den Widerstand für den Durchgang des Stroms wenigstens zwischen den Elektroden zu ver­ ringern, so daß er auf einen dem kritischen Widerstand nahen oder leicht überlegenen Widerstandswert gebracht wird.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsart weisen diese Mittel zur Verringerung des elektrischen Wider­ standes für den Durchgang des elektrischen Stroms ein wenigstens zwischen den Elektroden angeordnetes elektrisch leitendes flüssiges Medium auf. Diese Zwischenfügung kann vorgenommen werden, indem man die Elektroden in dieses elektrisch leitende Medium eintaucht oder indem man ein elektrisch leitendes Medium auf Höhe der Elektroden ein­ spritzt.

Weitere Merkmale des elektrisch leitenden Mediums gemäß der Erfindung wurden bereits im Zusammenhang mit dem Ver­ fahren beschrieben und sind offenbar für die Vorrichtung anwendbar.

Dank der Erfindung erfolgt die Entladung durch ein elek­ trisch leitendes Medium, so daß die Latenzzeit im wesent­ lichen völlig unterdrückt wird. Man erreicht gleichfalls eine beträchtliche Verbesserung der Reproduzierbarkeit der zwischen den Elektroden erzeugten Druckwelle, indem die mit der Erzeugung eines Lichtbogens verknüpften Schwingungen vermieden werden. Dies ist hauptsächlich auf die Tatsache zurückzuführen, daß im herkömmlichen Fall sich ein Lichtbogen in zufälliger Weise in der Zeit und im Raum zündet, wodurch eine nicht völlig lokalisierte Dampfblase hervorgerufen wird, was gemäß der Erfindung nicht der Fall ist. Erfindungsgemäß unterdrückt man näm­ lich so die Anwesenheit eines schwingenden Stroms derart, daß die Entladung vom kritischen gedämpften Typ ist, was aus der im Zusammenhang mit der Zeichnung gegebenen Be­ schreibung klar ersichtlich ist.

Außerdem wird erfindungsgemäß die Energie in plötzlicherer Weise (kritischer Be­ reich) derart geliefert, daß der erzeugte Druck bei einem gleichen Spannungswert der Entladung des Kondensators höher ist.

Man versteht so, daß man erfindungsgemäß alle die uner­ warteten technischen, für einen Fachmann nicht naheliegen­ den, weiter oben aufgezählten Vorteile erreicht.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich auch für den Fachmann unter Berücksichtigung der folgenden erläuternden Beschreibung anhand der Zeichnungen, die insbesondere eine gegenwärtig bevorzugte Ausführungs­ art der Erfindung als Beispiel veranschaulichen, das den Bereich der Erfindung jedoch nicht beschränken soll.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1a, 1b und 1c die Kurven der Anschlußspannung bzw. des Stroms bzw. der Energie bei der bekannten Entladung eines zwischen zwei Elektroden gemäß einem Entladungsschalt­ kreis des bekannten RIEBER-Typs des Patents US-A-25 59 227 erzeugten elek­ trischen Lichtbogens, welcher Schaltkreis schematisch in Fig. 2 dargestellt ist;

Fig. 2 also schematisch im Teilschnitt einen abgestumpften elliptischen Reflektor des im Patent US-A-25 59 227 beschrie­ benen Typs nach einer Querschnittebene, die durch die Elektroden und den inneren Brennpunkt des abgestumpften elliptischen Reflektors durchgeht, mit der Schaltung zur Ladung des Kondensators und zu dessen Entladung zwischen den Elektroden bei Anwesenheit eines parallel zum Kondensator angeordneten Widerstands R; und

Fig. 3a, 3b, 3c wie die Fig. 1a, 1b, 1c die Kurven der Anschlußspannung bzw. des Stroms bzw. der Energie, die erfindungsgemäß bei Verwendung eines wenigstens zwischen den Elektroden eingefügten elektrisch leitenden flüssigen Mediums erhalten wurden.

In Fig. 2 ist schematisch ein allgemein mit 10 bezeich­ neter abgestumpfter elliptischer Reflektor des im Patent US-A-25 59 227 beschriebenen Typs dargestellt, worauf hier Bezug genommen wird, der mit zwei diametral gegenüber­ liegenden Entladungselektroden 12, 14 versehen ist, die im Inneren, mit dem Bezugszeichen F versehenen Brennpunkt zusammenwirken. Der zweite Brennpunkt des Ellipsoids ist außerhalb des abgestumpften elliptischen Reflektors 10 angeordnet, und mit diesem zweiten Brennpunkt läßt man ein Target, das zu zerstören ist, übereinstimmen, wie dies ausführlich in der RIEBER-US-PS beschrieben ist. Offensichtlich kann dieses Target auch aus einer Zusammenbal­ lung bestehen. Die Elektrode 12 ist beispielsweise mit der Erde oder der Masse, wie in der Figur dargestellt ist, und mit einer Seite eines Kondensators C verbunden. Die andere Elektrode 14 ist mit dem Kondensator C mit­ tels einer Schalteinrichtung I, beispielsweise einem Gas­ entladungsableiter verbunden, der intermittierend durch eine symbolisch mit 20 bezeichnete Steuerung geschlossen wird. Parallel zum Kondensator C ist ein Widerstand R hohen Wertes angeordnet. Der Kondensator wird unter hohe Spannung der Größenordnung von 10 000 bis 20 000 V durch eine Stromquelle gebracht, wie dies z. B. in Fig. 1 der EP-A-02 96 912 der Anmelder, auf die hier Bezug genommen wird, beschrieben ist, welche Schaltung hier zur Verein­ fachung des Verständnisses nicht dargestellt ist. Übli­ cherweise wird der elliptische Reflektor 10 mit einer Flüssigkeit zur Übertragung von Stoßwellen gefüllt, die gewöhnlich aus Wasser besteht, dessen Widerstand für den Durchgang eines elektrischen Stroms nicht vernachlässig­ bar ist. Dieser elektrische Widerstandswert des normal ionisierten Wassers, ausgedrückt als Wert linearer Leit­ fähigkeit, ist im Mittel in der Größenordnung von 1500 Ohm×cm. Im Fall von Ölen, die sehr isolierend sind, wie im Fall des US-Patents 25 59 227, ist der Wert der line­ aren Leitfähigkeit in der Größenordnung von 3 bis 5 M×Ohm×cm.

Wenn man eine elektrische Entladung in einer wie in Fig. 2 dargestellten Schaltung auslöst, wo das flüssige Medium zwischen den Elektroden 12, 14 aus normal ionisiertem Was­ ser besteht, erhält man einen Entladungszeitablauf, wie er in den Fig. 1a, 1b und 1c dargestellt ist, für den eine nichtvernachlässigbare Latenzzeit existiert, während der Entladungsbereich vom Schwingungstyp in Verbindung mit der Erzeugung eines Lichtbogens ist, wodurch die Energie nach und nach an das äußere Medium abgegeben wird.

Erfindungsgemäß verwendet man Mittel, die den Widerstand für den Durchgang des Stroms wenigstens zwischen den Elek­ troden beträchtlich vermindern, um ihn auf einen dem kri­ tischen Widerstand nahen oder leicht überlegenen Wider­ standswert zu bringen, was eine Lösung darstellt, die der in der EP-A-02 96 912 der Anmelder vorgeschlagenen entgegengesetzt ist, die stattdessen vorsah, den elek­ trischen Widerstand zwischen den Elektroden durch Zwi­ schenfügung eines isolierenden Elements zwischen den Elek­ troden beträchtlich zu erhöhen, und sich auch von der nach der US-A-35 59 435 deutlich unterscheidet.

Erfindungsgemäß weisen diese Mittel zur Verringerung des elektrischen Widerstandes vorzugsweise ein elektrisch leitendes flüssiges Medium auf, das man mindestens im Teil zwischen den Elektroden anbringt. Dies kann prak­ tisch sehr leicht erfolgen, indem man die Elektroden in dieses elektrisch leitende Medium eintauchen läßt, d. h. daß man im Fall der Erzeugung von Wellen hydraulischen Drucks den elliptischen Reflektor 10 mit diesem elek­ trisch leitenden flüssigen Medium füllt.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung weisen die elektrisch leitenden flüssigen Medien einen elektrischen Widerstand auf, der wenigstens 1/10 und vorzugsweise wenigstens 1/100 des als Bezugswert dienen­ den elektrischen Widerstandswertes normal ionisierten Wassers ist, der üblicherweise, als lineare Leitfähig­ keit ausgedrückt, in der Größenordnung von 1500 Ohm×cm ist. Vorzugsweise ist der elektrische Widerstand des elektrisch leitenden Mediums gemäß der Erfindung, als lineare Leitfähigkeit ausgedrückt, unter etwa 20 Ohm×cm, noch besser im Bereich von einigen Ohm×cm bis 20 Ohm×cm. So weist das Volumen zwischen den Elektroden einen dem kritischen Widerstand (der allgemein in der Größenord­ nung von 0,3 Ohm bis zu einigen Ohm ist) gleichen oder sehr nahen Widerstand auf. Daher fließt der Strom durch die leitende Flüssigkeit, erhitzt sie während der kür­ zest möglichen Zeit unter Berücksichtigung des Wertes der äußeren Parameter, wie der Kapazität C des Konden­ sators und der Induktivität L des Entladekreises, und es bildet sich eine Gasblase, die eine Druckwelle in etwa völliger Abwesenheit von Plasma erzeugt.

Als elektrisch leitendes flüssiges Medium gemäß der Erfin­ dung kann man jede elektrisch leitende, wässerige oder nicht-wässerige Flüssigkeit verwenden. Als elektrisch leitende wässerige Flüssigkeit kann man einen wässerigen Elektrolyt verwenden, der aus reinem Wasser, dem lösliche ionisierbare Verbindungen, wie Salze, z. B. Halogenide, insbesondere die Chloride, die Sulfate, die Nitrate, zuge­ setzt sind, besteht. Ein besonders bevorzugter wässeriger Elektrolyt ist Wasser, dem NaCl oder NH₄Cl zugesetzt ist. Das noch mehr bevorzugte Medium ist 100 oder 200 g/l Salz enthaltendes Wasser, dessen lineare Leitfähigkeit 10 bzw. 5 Ohm×cm ist. Als nicht-wässerigen Elektrolyt kann man elektrisch leitfähige Öle nennen, d. h. solche, die durch Zusatz von elektrisch leitenden Teilchen, wie z. B. metalli­ schen Teilchen, leitfähig gemacht sind.

Mit der Erfindung erhält man durch Verwendung eines elek­ trisch leitenden flüssigen Mediums einen Entladungszeitab­ lauf, wie er in den Fig. 3a, 3b, 3c dargestellt ist. Man stellt fest, daß, wenn die Elektroden zur Zeit t₁ unter Spannung gesetzt werden, die Entladung des Kondensators C quasi augenblicklich erfolgt. Außerdem ist diese Ent­ ladung vom kritischen gedämpften Typ und nicht mehr vom sinusförmigen Typ. Die Energie wird gleichfalls an das äußere Medium während einer viel kürzeren Zeit als im Fall eines schwingenden Bereichs oder im Fall der früheren Bereiche mit Latenzzeit abgegeben, was den Wert des Drucks der in einer kürzeren Zeit erzeugten Druckwelle erhöht.

Man erreicht eine beträchtliche Verbesserung der Repro­ duzierbarkeit der Druckwelle dank der Tatsache, daß die Entladung nicht mehr zufällig in der Zeit und im Raum, sondern im Gegenteil zur Zeit t₁ auftritt und eine voll­ kommen lokalisierte Dampfblase erzeugt. Der Zeitablauf der Fig. 3 wurde unter Verwendung eines 200 g/l Salz ent­ haltenden Wassers als elektrisch leitendes flüssiges Me­ dium, in das die Elektroden 12, 14 eintauchen, und unter Verwendung eines Kondensators mit einer Kapazität von 100 nF, eines Abstandes der Elektroden von 0,4 mm und einer gesamten Selbstinduktanz L des Entladungskreises der Fig. 2 von 80 nH erhalten.

In der Beschreibung und den Ansprüchen ist zu berücksich­ tigen, daß der kritische Widerstand der Wert des Wider­ standes zwischen den Elektroden ist, für den die Beziehung:

im wesentlichen erfüllt ist,
worin L der Wert der Selbstinduktanz des Entladungskreises des Kondensators C ist und C der Kapazitätswert des Kon­ densators ist.

Man wird bemerken, daß man mit der Erfindung durch Ver­ wendung eines elektrisch leitenden flüssigen Mediums eine ausgezeichnete Reproduzierbarkeit der Druckwellen mit Abweichungen unter 5%, insbesondere im Fall der Verwen­ dung salzhaltigen Wassers, erhält, während diese Abwei­ chung im Fall der Verwendung normal ionisierten Wassers in der Größenordnung von 30% ist. Die Erfindung ermög­ licht also das Erreichen aller unerwarteten technischen, nicht naheliegenden, oben angegebenen Vorteile und er­ möglicht also gut, die oben erwähnten technischen Pro­ bleme zu lösen. Die Erfindung ermöglicht auch die Durch­ führung des oben angegebenen Verfahrens.

Schließlich umfaßt die vorliegende Erfindung auch eine Anlage zur Erzeugung von Druckwellen durch Erzeugung eines elektrischen Stroms zwischen zwei Elektroden, mit dem Kennzeichen, daß sie ein Verfahren oder eine Vorrichtung zur Verbesserung des Entladungsbereichs, wie vorstehend beschrieben, verwendet. Insbesondere kennzeichnet sich diese Anlage zur Erzeugung von Druckwellen dadurch, daß sie einen abgestumpften elliptischen Reflektor aufweist, der mit einem elektrisch leitenden flüssigen Medium gemäß der Erfindung gefüllt ist.

Diese Anlage wird vorzugsweise zur außerkörperlichen Zer­ störung von Zusammenballungen (Nieren-, Gallen-, Harn­ steinbildungen) oder von Geweben (wie z. B. Tumoren) oder zur Behandlung von Brüchen verwendet.

Claims (14)

1. Verfahren zur erheblichen Verbesserung der Reproduzier­ barkeit des Bereichs elektrischer Entladung, die in einem flüssigen Medium, wie Wasser, zwischen wenig­ stens zwei intermittierend mit elektrischem Strom ge­ speisten Entladungselektroden erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man den Widerstand für den Durchgang des elektri­ schen Stroms wenigstens zwischen den Elektroden (12, 14) erheblich verringert, um ihn auf einen dem kritischen Widerstand nahen oder leicht überlegenen Widerstands­ wert zu bringen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein elektrisch leitendes flüssiges Medium verwendet das man wenigstens zwischen den Elektroden (12, 14) anordnet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand des elektrisch leitenden flüssigen Mediums wenigstens 1/10, vorzugsweise wenigstens 1/100 des als Bezugswert dienenden Widerstandswertes normal ionisierten Wassers ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand des elektrisch leitenden flüssigen Mediums, als lineare Leitfähigkeit ausgedrückt, unter etwa 20 Ohm×cm, vorzugsweise im Bereich von einigen Ohm×cm bis 20 Ohm×cm ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende flüssige Medium aus einem wässerigen oder nicht-wässerigen Elektrolyt, vorteilhaft aus salzhaltigem Wasser besteht.

6. Vorrichtung zur Verbesserung des Bereichs elektrischer Entladung, die in einem flüssigen Medium, wie Wasser, zwischen wenigstens zwei intermittierend mit elektrischem Strom gespeisten Elektroden erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel aufweist, die den Durchgangswiderstand des elektrischen Stroms wenigstens zwischen den Elek­ troden (12, 14) erheblich verringern, um ihn auf einen dem kritischen Widerstand nahen oder leicht überlegenen Widerstandswert zu bringen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese Mittel ein elektrisch leitendes flüssiges Medium aufweisen, das wenigstens zwischen den Elektro­ den (12, 14) angeordnet oder auf Höhe der Elektroden (12, 14) einspritzbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende flüssige Medium einen elek­ trischen Widerstand, als lineare Leitfähigkeit gemessen, aufweist, der wenigstens 1/10, vorzugsweise wenigstens 1/100 des als Bezugswert dienenden Widerstandswertes des normal ionisierten Wassers ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende flüssige Medium aus einem wässerigen oder nicht-wässerigen Elektrolyt besteht.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende flüssige Medium aus einem wässerigen Elekrolyt besteht, der aus reinem Wasser, dem ionisierbare Verbindungen, insbesondere Salze, wie Halogensalze, Sulfate oder Nitrate, zugesetzt sind, gebildet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Medium einen elektrischen Widerstand, als lineare Leitfähigkeit ausgedrückt, unter etwa 20 Ohm×cm aufweist, beispielsweise aus 100 oder 200 g/l Salz enthaltendem Wasser besteht.

12. Anlage zur Erzeugung von Druckwellen durch Erzeugung eines elektrischen Stroms zwischen zwei Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11 aufweist oder daß sie das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausnutzt.

13. Anlage zur Erzeugung von Druckwellen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen abgestumpften elliptischen Reflektor (10) aufweist, der mit einer elektrisch leitenden Flüssig­ keit nach einem der Ansprüche 2 bis 11 gefüllt ist.

14. Anlage nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um eine Anlage zur außerkörperlichen Zer­ störung von Zusammenballungen (Nieren-, Gallen-, Harn­ steinbildungen) oder Geweben (wie Tumoren) oder zur Behandlung von Brüchen durch Druckwellen handelt.