DE8620493U1

DE8620493U1 - Sensor für akustische Stoßwellenimpulse

Info

Publication number: DE8620493U1
Application number: DE19868620493
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1986-07-30
Filing date: 1986-07-30
Publication date: 1988-01-07

Description

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Die Erfindung betrifft einen Sensor für akustische Stoß-' Wellenimpulse mit einer piezoelektrischen MeßföÜe. Ein solcher Sensor kann insbesondere lh der Lithotripsie, das heißt z. B, bei der Nierensteinzertrümmerung mittels Stoßwellen, eingesetzt werden.

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34 37 976 bekannt. Der dort beschriebene Stoßwellensensor wird zur Messung der Druckamplituden des Stoßwellenimpulses in einem Ausbreitungsmedium, bevorzugt in Wasser, verwendet. Ein wichtiges Anwendungsgebiet ist hierfür die Messung des Druckes im Brennpunkt von fokussierten Stoßwellen. Es wird in dieser Druckschrift nicht darauf eingegangen, wie man außerhalb des Ausbrsltungsmediums, also beispielsweise bei einer Lithotripsie-Anwendung und sogenannter ''trockener Ankopplung" des Patienten, den Sensor aufbauen muß. Ebenfalls wird nicht auf Schwierigkeiten eingegangen, die sich dadurch ergeben, daß die von der piezoelektrischen Meßfolie ermittelten Meßwerte durch Nebenursachen, wie beispielsweise beim Umwälzen des Kopplungsmediums Wasser mittels Pumpen oder durch Strömungen und Wellen des Ausbreitungsmediums, die bei der Stoßwellen-Weiterleitung entstehen, verfälscht werden.

Die Anwendung von sogenannten Stoßwellenrohren in der Lithotripsie ist bekannt, vergleiche DE-OS 33 28 051.

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f~\ Aufgabe der Erfindung ist es* einen Sensor der eingangs genannten Art so auszubilden, daß unabhängig Von seinem Einsatzort definierte Meßbedingungen Vorliegen*

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelost, daß die Meßfolie zwischen zwei Ankoppelfolien angeordnet ist* Und daß der Zwischenraum zwischen den Ankoppelfolien mit einem Kopplungsmedium für die Übertragung des akustischen Stoßwellenimpulses gefüllt 1st.
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Ist del 36&Pgr;5&udiagr;&Ggr; beispielsweise innerhalb des ÄüSbreitüriyS-

mediums der Vorlaufstrecke eines Lithotripters angeordnet, so wird durch die Anordnung der Ankoppelfollen oder -membranen auf je einer Seite der Meßfolie verhindert, daß Strömungen oder Wellen, die sich in der Vorlaufstrecke ausbreiten, Einfluß auf die Meßfölie ausüben. Vorteilhaft 1st es dabei, wenn die Meßfolie sich in einer geschlossenen Kapsel befindet, so daß auch Wellen im Ausbreitungsmedium, die in Richtung der Folienebene verlau- fen, von der Meßfolie ferngehalten werden.

Ist der Sensor beispielsweise in Verbindung mit einem Stoßwellengenerator mit sogenannter "trockener Ankopplung", d. h. ohne Patientenwanne, in der Lithotripsie eingesetzt, so befindet er sich bei der Meßwertermittlung zwischen einer Abschlußmembran des Stoßwellengenerators einerseits und der Haut des Patienten oder einer Ankoppelscheibe, falls eine solche vorgesehen ist, andererseits. In diesem Fall werden auf die beiden An koppelfolien oder Ankoppelm^mbranen unterschiedliche Kräfte ausgeübt. Befindet sich nun das Kopplungsmedium im Sensor im Druckausgleich mit beiden Seiten der Meßfolie, d. h. wirkt auf die Meßfolie selbst von beiden Seiten derselbe statische Druck, so wird eine unerwünscht te Vorspannung der piezoelektrischen Meßfolie und damit eine Meßungenauigkeit oder sogar Beschädigung des Sen-

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/-\ sors vermieden. Der Druckausgleich kann &zgr;. &Bgr;* durch eine DurchieitÖffnung in einer Scheidewand zwischen den beiden Ankoppelfolien geschaffen werden.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen scheibenförmigen Sensor, der insbesondere in der Lithotripsie ein-

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Fig. 2 eine Kontaktierung der Meßfolie in einer Teildar- Ktellung des Sensors und

Fig. 3 einen Sensor mit Einführöffnung für das Koppelmedium in einer weiteren Teildarstellung.

In Fig. 1 ist ein Ring 1 dargestellt, welcher in der Mitte seines inneren Rands und parallel zu seinen beiden Stirnseiten eine Scheidewand 3 aufweist. Die Scheidewand 3 1st mit einer zentralen Öffnung 5 versehen, die von einer piezoelektrischen Meßfolie 7 überdeckt wird. Der Durchmesser der Öffnung 5 und damit die Durchtrittsfläche des MeOfolie 7 für den Stoßwellenimpuls beträgt &zgr;. &THgr;. ca. 40 mm. Der Ring 1 besteht z. B. aus einem Material wie PVC oder einem anderen Kunststoff. Als Meßfolie 7 Wird bevorzugt eine PVDF-Folie verwendet. Die Meßfolie 7 wird von einem Spannring 8 so über der zentralen Öffnung 5 gehalten, daß die Meßfolie 7 faltenfrei die zentrale Öffnung 5 abdeckt. Dazu können beispielsweise konventio- nelle Kunststoffschrauben 8a durch den Spannring 8 geführt und in die Scheidewand 3 eingeschraubt werden. Auch andere Befestigungen können gewählt werden.

Am stirnseitigen oberen Rand des Ringes 1 ist eine erste Ankoppelfolie oder Ankoppelmembran 9 von einem ersten Haltering 11 durch Befestigungsmittel 11a eingespannt. Die

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Ankoppelfolie 9 ist beispielsweise aus Gummi, bevorzugt EPDM-Gummi gefertigt mit einer Stärke zwischen 1 mm und 2 mm und einem Durchmesser voii ca. 12Ö mm. Die Ankofrpelfolie 9 ist so zwischen det Stirnseite des Ringes 1 und dem Haltering Il eingespannt, daß sie .das Innere des Ringes 1 ffäitenfrei in leicht gespanntem Zustand abdeckt.

Es bildet sich somit zwischen der ersten Ankoppelfolie 9 einerseits und der Scheidewand 3 zusammen mit der Meßfo lie 7 andererseits ein scheibenartiger erster Zwischen raum 13. der randseitig von dem Ring &iacgr; begren.** isti Der Zwischenraum 13 ist mit einem Kopplungsmedium 14 für akustische Stoßwellen, z. B. mit entgastem destillierten Wasser gefüllt. Als Füllung kommen ebenfalls Öle» wie beispielsweise Rizinusöl, infrage.

Die Konfiguration von erster Ankoppelfolie 9, erstem Haltering 11 und ersten Zwischenraum 13 ist spiegelbildlich auch auf der unteren Seite des Sensors vorgesehen.

Dort ist somit eine zweite Ankoppelfolie 15 von einem zweiten Haltering 17 gegen die untere Stirnfläche des Rings 1 durch Befestigungsmittel 17a fixiert. Dadurch wird ein zweiter Zwischenraum 19 gebildet, welcher analog zur oberen Kammer des Sensors ausgeführt ist. Auch er ist mit dem Kopplungsmedium 14 gefüllt. Die nichteingespannten Teile der Ankoppelfolien haben z. B. einen Durchmesser von ca. 100 mm.

Der erste Zwischenraum 13 ist mit dem zweiten Zwischenraum 19 über eine oder bevorzugt mehrere Durchleitöffnun- gen 21 in der Scheidewand 3 verbunden. Durch die Durchleitöffnung 21 findet ein Druckausgleich zwischen dem ersten und dem zweiten Zwischenraum 13 bzw. 19 statt. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Meßfolie 7, die etwa in der Mitte zwischen den Ankoppelfoüen 9, 15 angeordnet ist, beidseitig mit dem gleichen statischen Druck

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belastet wird und nicht einseitig vorgespannt ist. Der beschriebene Sensor kann als Ganzes in die Vorlaufstrecke eines Stoßwellengenerators eines Lithotripters eingesetzt werden, wobei sich trotz Strömungen und Wellen, die innerhalb der Vorlaufstrecke auftreten, kein störender Einfluß auf die Meßfolie 7 einstellt. Auch kann der Sensor zwischen einer Ankoppelmembran (nicht gezeigt) und einem Patienten plaziert werden.

In Fig. 2 ist eine mögliche Vorgehensweise bei der Kontaktierung der Meßfolie 7 dargestellt. Die über den äußeren Rand des Spannringes 8 hinausgehende Meßfolie 7 ist über eine Klemmverbindung 25, die beispielsweise aus einer durch eine Schraube federnd gehaltenen Andrückplat te und einer daran befestigten Letfahne 27 besteht, elek trisch angeschlossen. An die Lotfahne 27 ist eine zweipolige Meßleitung 29 angelötet, die durch eine radiale Öffnung 30 im Ring 1 nach außen geführt ist. Dabei ist darauf zu achten, daß zwischen dem Ring 1 und der Meßlei tung 29 eine wasserfeste Abdichtung vorgenommen wird.

In Fig. 3 sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1 und 2.

Der Ring 1 weist auch etwa in seiner Mitte eine Einführöffnung 31 auf, durch welche ein kurzes Rohr oder ein Stutzen 33 geführt ist, der mit dem Ring 1 wasserdicht verbunden ist. An den Stutzen 33 kann ein Schlauch zur Zuführung des Kopplungsmediums 14 angeschlossen werden. Nach Füllen des Zwischenraums 13, 19 mit dem Kopplungsmedium 14 wird der Schlauch entfernt und durch eine Abschlußkappe 35 ersetzt. Die Abschlußkappe 35 verschließt die Einführöffnung 31, so daß sich das Kopplungsmedium 14 nicht mit Substanzen außerhalb u-*s Sensors vermischen kann«

14 n||nsprüche
2 Figuren

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1. Sensor für akustische Stoßwellenimpulse mit einer piezoelektrischen Meßfolie, dadurch g &egr; kennzeichnet, daß die Meßfolie (7) zwischen zwei Ankoppelfolien (9, 15) angeordnet ist, und daß der Zwischenraum (13, 19) zwischen den Ankoppelfolien (9,, 15) mit einem Kopplungsmedium (14) für die Übertragung des akustischen Stoßwellenimpulses gefüllt ist.

2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfolie (7) in der

( ) Mitte zwischen den Ankoppelfolien (9, 15) angeordnet ist.

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3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Meßfolie (7) eine. PVDF-Folie ist,

4. Sensor nach «inem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Ankoppelfolien (9, 15) eine Gummifolie ist.

5. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankoppelfolien (9, 15) jeweils stirnseitig in einem Ring (1) eingespannt sind.

6. Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Ring (1) eine Scheidewand O) mit zentraler öffnung (5) enthält, und daß die Meßfolie (7) diese 'öffnung (5) überdeckt.

7. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a -

, id u &khgr; c h gekennzeichnet, daß die Durchtrittsfläche der Meßfolie (7) einen Durchmesser von ca. AO mm aufweist.

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8. Sensor nach Anspruch 5, 6 oder 7; dadurch gekennzeichnet , daß der Ring (1) eine Einfuhröffnung (31) zur Zuführung des Kopplungsmediums (14) aufweist.

9. Sensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführöffnung (31) verschließbar ist.

10. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a durch gekennzeichnet, daß das Kopplungsmedium (14) entgastes Wasser ist.

■ ) 11. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a -

durch gekennzeichnet, daß die Meßfolie (7) mit Hilfe einer Klemmverbindung (25) elektrisch kontaktiert ist.

12. Sensor nach Anspruch 11, dadurch ge-

kennzeichnet, daß eine Meßleitung (29) an die Klemmverbindung (25) angelötet ist.

13. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, d a -durch gekennzeichnet, daß die Ankoppelfolien (9, 15) einen Durchmesser von ca. 100 mm aufweisen.

14. Sensor nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheidewand (3) mindestens eine Durchleitoffnung (21) für das Kopplungsmedium (14) enthält.