DE8809252U1

DE8809252U1 - Stoßwellenquelle zum Zertrümmern von Konkrementen

Info

Publication number: DE8809252U1
Application number: DE8809252U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1988-07-19
Filing date: 1988-07-19
Publication date: 1989-11-16

Description

&Ggr;\ Siemens Aktiengesellschaft

Stoßwellenquelle zum ZertrQnnnern von Konkrementen

Die Erfindung betrifft eine Stoßwellenquelle zum berührungslosen Zertrümmern von Konkrementen im Körper eines Lebewesens, aufweisend eine an einen Hochspannungsgenerator anschaltbare Flächenspule, einen Spulenträger t-us einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff mit einer Auflagefläche for die Flächenspu-Ie und eine der Flächenspule gegenüberliegend gehalterte Membran aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, deren eine Seite der Flächenspule und deren andere Seite einem mit einer Flüssigkeit als akustisches Ausbreitungsmedium fur die Stoßwellen gefüllten Raum zugewandt ist.

Derartige Stoßwellenquellen werden in geeigneter Weise mit dem Körper des Lebewesens akustisch gekoppelt, so daß die erzeugten Stoßwellen, die mittels geeigneter Fokussierungsmittel fokussiert werden, in den Korper des Lebewesens eingeleitet werden können. Dabei wird der Stoßwellengenerator mittels eines Ortungssystems, z.B. unter Zuhilfenahme von Röntgenstrahlung oder Ultraschall, so in bezug auf den Körper des Lebewesens ausgerichtet, daß sich das zu zertrümmernde Konkrement im Fokus der Stoßwellen befindet. Unter der Wirkung der Stoßwellen zerfallt /v das Konkrement dann in Bruchstücke, die auf natürlichem Wege -' abgehen können.

Ein Stoßwellengenerator der eingangs genannten Art ist in der EP-A-O 190 601 beschrieben. Dabei werden der Spulenträger, die Flächenspule, die Membran und eine zwischen der Flächenspule und der Membran befindliche Isolierfolie durch massive Metallteile, die durch spanabhebende Bearbeitungsverfahren hergestellt werden müssen, zusammengehalten und mit einem Gehäuse, das den mit der Flüssigkeit gefüllten Raum umgrenzt, verschraubt. Infolge dieser Ausbildung der bekannten StoQwellenquelle hat diese Außenabmessungen, die die Abmessungen der

O Mck 2 Ler / 29.06.1988

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akustisch wirksamen Fläche der Membran, also desjenigen Teiles der Fläche der Membran, von dem Stoßwellen ausgehen, erheblich übersteigen. Die bekannte Stoßwellenquelle weist somit einen großen Bauraumbedarf und ein hohes Gewicht auf. Dadurch 1st es nicht ohne weiteres möglich, mehrere Stoßwellengeneratoren zu einem einzigen Applikator zusammenzufassen. Außerdem ist die Herstellung der massiven Metallteile mit einem erheblichen Kostenaufwand verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stoßwellenquelle der eingangs genannten Art so auszubilden, daß diese bei gegebener Größe der akustisch wirksamen Fläche der Merr'.^an einen möglichst kompakten Aufbau aufweist und außerdem kostengünstig O herstellbar ist.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Membran mittels einer dünnwandigen, topfformigen Kappe an dem Spulenträger gehaltert ist, die einen Boden und einen mit diesem verbundenen Wandabschnitt aufweist, wobei die Kappe mit ihrem Wandabschnitt die Mantelfläche des' Spulenträgers wenigstens über einen Teil von dessen Länge umgibt und der Boden der Kappe der Flächenspule gegenüberliegend angeordnet ist. Dabei soll unter einen dünnwandigen Kappe eine solche Kappe verstanden werden, deren Wandstärke ein Zehntel ihres Durchmessers nicht übersteigt. Infolge des Urastandes, daß im Falle der Er-/ \ findung die Halterung der Membran mittels der dünnwandigen, topfförmigen Kappe erfolgt, besitzt die Stoßwellenquelle quer zur Ausbreitungsrichtung der Stoßwellen Abmessungen, die die entsprechenden Abmessungen der akustisch wirksamen Fläche der Membran nur unwesentlich übersteigen. Es iüt somit ein kompakter Aufbau der Stoßwellenquelle gewährleistet. Da außerdem die beim Stand der Technik vorhandenen massiven Metallteile vermieden sind, weist die erfindungsgemäße Stoßwellenquelle ein erheblich reduziertes Gewicht auf. Außerdem ist sie kostengünstig herstellbar. Infolge des Umstandes, daß dc*r Wandabschnitt die Mantelfläche des Spulenträgers umgibt, ist ein sicherer Zusammenhalt der Bestandteile der Stoßwellenquelle gewährleistet.

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Infolge des kompaktes Aufbaus der erfindungsgemMßen Stoßwellenquelle ist es ohne weiteres möglich, mehrere Stoßwellenquellen zu einem einzigen Applikator zusammenzufassen.

Um die erforderliche Beweglichkeit der Membran sicherzustellen, kann die Kappe erforderlichenfalls aus einem flexiblen Werkstoff gebildet sein. Vorzugsweise ist die Kappe als Formteil aus einem polymeren Werkstoff ausgebildet.

Sofern die Flexibilität der Kappe allein nicht ausreicht, um

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ist nach einer Variante der Erfindung vorgesehen, daß der Boden der Kappe über einen in Bewegungsrichtung der Membran elastisch nachgiebigen Abschnitt mit dem Wandabschnitt der Kappe verbunden ist.

Nach Ausführungsformen der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Membran zwischen dem Boden der Kappe und der Flächenspule gehalten oder mit der Innenseite des Bodens der Kappe verbunden oder in den Boden der Kappe eingebettet ist. In diesen Fällen wird dann, wenn die Kappe aus einen kavitationsbeständigen Werkstoff gebildet ist, der Vorteil erzielt, daß die gewöhnlich aus einem Metall gebildete Membran vor Beschädigungen durch Kavitation geschützt ist. Bekanntermaßen wird bei Stoßwellenquellen der eingangs genannten Art infolge der raschen Bewegung der Membran im Bereich der Membran lokal der Gasdruck der Flüssigkeit unterschritten, so daß Kavitation auftritt, was Beschädigungen der Membran nach sich zieht. Wenn die Kappe aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff gebildet ist und die Membran derart in den Boden der Kappe eingebettet ist, daß ihre der Flächenspule zugewandte Seite vollständig von dsm Werkstoff der Kappe bedeckt ist, kann eine Isolierfolie zwischen der Membran und der Flächenspule entfallen, die gewöhnlich im Interesse einer ausreichenden Hochspannungsfestigkeit erforderlich ist. Dies gilt auch dann, wenn die Membran gemäß einer Variante der Erfindung mit der Außenseite des Bodens der Kappe verbunden ist. Weiterhin kann gemäß einer Variante der Erfindung vorge-

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( sehen sein, daß die Membran den zentralen Bereich des Bodens der Kappe bildet.

In der Regel wird die Außenseite des Bodens der Kappe bzw. die mit dessen Außenseite verbundene Membran unmittelbar an die Flüssigkeit angrenzen. Die erfindungsgemäße Stoßwellenquelle kann nach einer Ausführungsform der Erfindung jedoch auch als Stoßwellenquelle nach dem Prinzip der frei beweglichen Membran (siehe DE-OS 35 06 583) ausgebildet sein. In diesem Falle ist vorgesehen, daß die Membran bzw. der die Membran tragende Boden _■.._ L/__nn^ »l.»^U/>k nanknlahtn m(f Ham WonrisherhniH Her kanne uci. r\ayj\jG gj. ao v. j. &ogr;<·&igr; &igr; nauiiy^umy ·".·. w wwi> ..—..-. — «. — — .-..— -- ___ .._,_,__

verbunden ist und der der Flüssigkeit zugewandten Seite der Membran gegenüberliegend ein Auftreffkörper im Abstand von der ( Membran angeordnet ist, daß auf die die Membran halternde Kappe eine zweite dünnwandige topfförmige Kappe aufgesetzt ist, die ebenfalls einen Boden und einen mit diesem verbundenen Wandabschnitt aufweist und den Auftreffkörper haltert, der elastisch .'lachgiebig mit dem Wandabschnitt der zweiten Kappe verbunden ist, und daß die der Membran abgewandte Seite des Auftreffkörpers der Flüssigkeit zugewandt ist. Die Erfindung gestattet es somit, auch Stoßwellenquellen mit frei beweglicher Membran in platzsparender und kostengünstiger Weise aufzubauen.

Im Interesse eines hohen Wirkungsgrades der Stoßwellenquelle ist es wesentlich, daß sich die Membran vor der Abgabe einer / Stoßwelle möglichst dicht bei der Flachenspule befindet. Gemäß einer Variante der Erfindung ist deshalb vorgesehen, daß der zwischen der Membran bzw. dem Boden der diese halternden Kappe und der Flächenspule befindliche Raum mit Unterdruck beaufschlagbar ist. Durch diese Maßnahme wird zugleich sichergestellt, daß die Membran nach Abgabe einer Stoßwelle in ihre Ausgangslage zurückkehrt. Im Falle von erfindungsgemäßen Stoßwellenquellen, bei denen vor der Membran ein Auftreffkörper angeordnet ist, ist gemäß einer Ausfuhrungsform der Erfindung vorgesehen, daß der zwischen dem Boden der zweiten Kappe und dem Boden der die Membran halternden Kappe befindliche Raum mit Unterdruck beaufschlagbar ist, um den Auftreffkorper nach

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;\ Abgabe einer Stoßwelle in seine Ausgangsl&ge zurückzubringen. Dabei ist es zweckmäßig, wenn der zwischen der zweiten Kappe und dem Boden der die Membran halternde Kappe vorhandene Unterdruck größer ist als der zwischen dem Boden der die Membran halternüen Kappe und der Flächenspule vorhandene Unterdruck, da dann unter aller. Umständen gewährleistet ist, daß sich die Membran vor der Abgabe einer Stoßwelle dicht bei der Flächenspule befindet.

Für Stoßwellenquellen, die eine zentrale, in Richtung der

Längsachse der Stoßwellenquelle verlaufende Bohrung aufweisen, in der eine Ultraschall-Ortungseinrichtung längsverschieblich aufgenommen ist, sieht eine Variante der Erfindung vor, daß ( ) sich die Bohrung außer durch den Spulenträger, die Flächenspule und die Membran auch durch den Boden der die Membran halternden Kappe und gegebenenfalls den Boden der zweiten Kappe erstreckt und wenigstens eine Kappe einen inneren rohrförmigen Ansatz aufweist, der sich ausgehend von dem Rand der Bohrung des Bodens der Kappe in die Bohrung des Spulenträgers erstreckt und wenigstens über einen Teil von deren Länge an deren Mantelfläche anliegt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
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₍ . Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Stoßwellengenerator,

Fig. 2 bis 4 jeweils in vergrößerter Darstellung Einzelheiten erfindungsgemäßer Stoßwellengeneratoren im Längs

schnitt,

Fig. 5 einen erfindungsgemäßen Stoßwellengenerator im Längsschnitt, und
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Fig. 6 in vergrößerter Darstellung eine Einzelheit eines erfindungsgemäßen Stoßwellengenerators im Längsschnitt.

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i■"") In Fig. 1 ist eine insgesamt mit 1 bezeichnete erfindungsgeinäße Stoßwellenquelle als Bestandteil eines Stoßwellengenerators 2 zum berührungslos« ■> Zertrümmern von Konkrementen im Körper eines Lebewesens dargestellt. Der Stoßwellengenerator 2 besitzt ein hohlzylindrisches rohrförmiges Gehäuse 3, in dessen Bohrung die Stoßwellenquelle 1 aufgenommen ist. An seinem offenen Ende ist das Gehäuse 3 mittels eines flexiblen Sackes 4 verschlossen. Der von der Stoßwellenquelle 1 und dem flexiblen Sack 4 begrenzte Raum enthält Wasse als akustisches Ausbreitungsmedium für die von der Stoßwellenquelle 1 ausgehenden Stoßwellen.

Zur fokussierung der von der Stoßwellenquelle 1 ausgehenden Stoßwellen ist eine akustische Sammellinse 5 vorgesehen, welche

) die Stoßwellen auf einen Fokus F fokussiert. Die Sammellinse 5 ist in der Bohrung des Gehäuses 3 aufgenommen und an ihrem Umfang mit einer Anzahl von Längsrillen versehen, um eine Verbindung des zwischen dem Sack 4 und der Sammellinse 5 befindlichen Raumes mit dem zwischen der Sammellinse 5 und der Stoßwellenquelle 1 befindlichen Raumes herzustellen. 20

Mittels des flexiblen Sackes 4 ist der Stoßwellengenerator 2 an einen nicht dargestellten Körper eines Lebewesens zur akustischen Koppelung anpreßbar. Dabei wird der Stoß^ellengenerator 2 so angeordnet, daß sich ein im Körper des Lebewesens befindliches, zu zertrümmerndes Konkrement im Fokus F befindet. Dies

\ geschieht mit Hilfe einer nicht dargestellten Ortungseinrichtung unter Verwendung von Röntgenstrahlung oder Ultraschall.

Bei der Stoßwelienc,. y Ie 1 handelt es sich um eine sogenannte elektro-dynamische Stoßwellenquelle, v»j.e sie in der DE-OS 33 28 051 naher beschrieben ist. Die Stoßwellenquelle 1 besitzt eine ebene, kreisscheibenförmige Membran 6 aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, deren eine Seite dem in der Stoßwellenquelle 1 eingeschlossenen Wasser zugewandt ist. Der anderen Seite der Membran 6 gegenüberliegend ist unter Zwische ·" ^jng einer Isolierfolie 7 eine ebene Flachenspule 8 angeordnet, die spiralförmig gewickelt ist und auf einer ebenen Auflagefläche

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eines zylindrischen Spulenträgers 9 aus eine· elektrisch nicht leitenden Merkstoff angebracht ist. Die Meabran 6 und die FlI-chenspule 8 liegen in zueinander parallelen Ebenen. Zwischen den spiralförmig verlaufenden Windungen der Flächenspule 8 befindet sich eine elektrisch nicht leitende Vergußmasse. Die Flächenspule 8 weist zwei Anschlüsse 10, 11 auf und ist in nicht dargestellter Meise an eine Hochspannungsversorgung anschaltbar. Diese beaufschlagt die Flächenspule 8 mit Hochspannungsinpulsen. Wird die Flächenspule 8 mit einem Hochspannungs-

imp'jls beaufschlagt, hat dies zur Folge, daß die Flächenspule äußerst schnell ein magnetisches Feld aufbau. Gleichzeitig wird in die Membran 6 ein Strom induziert, der dem in der Flächenspule 8 fließenden Strom entgegengesetzt ist und demzufolge ein ( magnetisches Gegenfeld erzeugt, unter dessen Wirkung die Membran 6 schlagartig von der Flächenspule 8 wegbewegt wird. Von der dem Wasser zugewandten Seite der Membran 6 geht dann ein Druckimpuls aus, der sich auf seinem Ausbreitungsweg zu einer Stoßwelle aufstellt.

Wie anhand der Fig. 1 im einzelnen erkennbar ist, ist die Membran mittels einer dünnwandigen topfförmigen Kappe 12 an dem Spulenträger 9 gehaltert. Die Kappe 12 weist einen kreisscheibenf&rmigen Boden 13 und einen mit diesem verbundenen hohlzylindrischen Wandabschnitt 14 auf. Die Kappe 12 umgibt mit ihrem Wandabschnitt 14 die Mantelfläche des Spulenträgers 9 über el-/ nen Teil von dessen Länge. Der Boden 13 der Kappe 12 ist der Flächenspule 8 gegenüberliegend angeordnet.- Der Wandabschnitt

14 der Kappe 12 ist von einem Spannring 15 umschlossen, wodurch die Kappe, die nicht nur die Membran 6 haltert, sondern auch den Zusammenhalt der Bauteile der Stoßwellenquelle 1 gewährleistet, mit dem Spulenträger 9 fest verbunden ist. Der Spannring

15 dient zugleich als Anschlag, der die axiale Position der Stoßwellenquelle 1 in dem Gehäuse 3 bestimmt.

D,Ie erzeugten Stoßwellen gehen somit nicht von der Membran 6 bzw. deren dem wasser zugewandten Seite aus, sondern von der an das Wasser angrenzenden Außenseite des Bodens 13 der Kappe 12.

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Die Kappe 12 1st als Forateil aus eine* flexiblen polymeren Merkstoff, z.B. Polylthylen, gebildet, so daß die zur Erzeugung von Stoßwellen erforderliche Beweglichkeit der Membran 6, die lose zwischen den Boden 13 der Kappe 12 und die Isolierfolie 7 eingelegt ist, gewährleistet ist. Infolge der Ausbildung der Kappe 12 als Formteil aus eineM flexiblen polymeren Werkstoff ist zugleich sichergestellt, daß sie Mit ihren Wandabschnitt 14 dichtend an der Mantelfliehe des SpulentrSgers 9 anliegt. Dies ist deshalb von Bedeutung, well der zwischen den Boden 13 der Kappe 12 und der Flächenspule 8 befindliche Raun nit Unterdruck beaufschlagbar ist, un sicherzustellen, daß sowohl die Menbran 6 als auch der Boden 13 der Kappe 12 nach Abgabe einer Stoßwelle in ihre Ausgangslage zurückkehren. Außerdem ist infolge des V ^! Unterdruckes sichergestellt, daß die Membran 6 unter Zwischenfugung der Isolierfolie 7 vor Abgabe einer Stoßwelle satt an der Flachenspule 8 anliegt, was eine Voraussetzung dafür ist, daß die Stoßwellenquelle 2 mit einem hohen Wirkungsgrad arbeitet. Um den zwischen dem Boden 13 der Kappe 12 und der Flächenspule 8 befindlichen Raum mit Unterdruck beaufschlagen zu können, ist eine Bohrung 16 vorgesehen, die sich durch den Spulenträger 9, die die Windungen der Flächenspule 8 umgebende Vergußmasse und die Isolierfolie 7 hindurch erstreckt. An die Bohrung 16 ist eine Leitung 17 angeschlossen, die mit einer nicht dargestellten Vakuumpumpe in Verbindung steht, die einen Unterdruck von etwa 700 Millibar erzeugt.

In den Fig> 2 bis 4 sind Einzelheiten erfindungsgemäßer Stoßwellenquellen dargestellt, die sich von der zuvor beschriebenen Stoßwellenquelle lediglich hinsichtlich der Ausbildung der Jeweiligen flexiblen Kappe und der Halterung der Membran unterscheiden, weshalb jeweils gleiche Teile die gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 tragen, die Jedoch zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele zusätzlich durch Kleinbuchstaben gekennzeichnet sind.

So unterscheidet sieh die Stoßwellenquelle gemäß Fig. 2 von der zuvor beschriebenen zum einen dadurch, daß die Membran 6a in

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&zgr;~&lgr; den Boden 13a der Kappe 12a, die wieder aus einem elastisch

nachgiebigen polymeren Werkstoff gebildet ist, eingebettet ist. Sofern die Kappe 12a aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff gebildet ist, kann, so wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, eine besondere Isolierfolie entfallen, da deren Funktion von dem zwischen der Membran 6a und der Flächenspule 8a befindlichen Teil des Bodens 13a übernommen wird. Um eine ausreichende Beweglichkeit der Membran 6a und des Bodens 13a in Bewegungsrichtung der Membran 6a zu gewährleisten, ist der Boden 13a über einen elastisch nachgiebigen Abschnitt 18a_r der ähnlich einem Rollbalg ausgebildet ist, mit dem Wandabschnitt 14a der Kappe 12a verbunden. Um den zwischen dem Boden 13a der Kappe 12a und der Flächenspule 8a befindlichen Raum mit Unterdruck ( ) beaufschlagen zu können, sind der Spulenträger 9a und die die Windungen der Flächenspule 8a umgebende Vergußmasse an ihrer Mantelfläche mit einer Rille 19a versehen, OLe in nicht dargestellter Weise mit einer zu einer Vakuumpumpe fuhrenden Leitung verbunden ist. Es ist somit nicht erforderlich, den Spulenträger 9a und die die Windungen der Flächenspule 8a umgebende Vergußmasse mit fliner Bohrung zu versehen. Auch die Stoßwellenquelle nach Fig. * ist in einem rohrförmigen Gehäuse 3a aufgenommen. Der Boden 13a der Kappe 12a grenzt mit seiner Außenseite, von der die erzeugten Stoßwellen ausgehen, an das in dem Stoßwellengenerator enthaltene Wasser an. Der Boden 13a der Kappe 12a weist an seinem Rand mehrere von seiner der Flächenspule 8a zugewandten Endkante ausgehende Längsnuten auf, von denen in Fig. 2 eine sichtbar und mit 60a bezeichnet ist. Diese Längsnuten, die den Umfangsrand der Membran 6a freigeben, entstehen dadurch, daß die Membran 6a während des Herstellungsprozesses der Kappe 12a durch Stifte oder dergleichen in einer der Herstellung der Kappe 12a dienenden Preßform zentriert ist.

Auch im Falle der Stoßwellenquelle nach Fig. 3 ist eine besondere Isolierfolie zwischen der Membran 6b und der Flächenspule 8b nicht erforderlich, da, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, die Membran 6b auf der Außenseite des Bodens 13b angeordnet 1st. Die Membran 6b grenzt somit selbst unmittelbar an das in dem

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/&Lgr; Stoßwellengenerator befindliche Wasser an, so daß die erzeugten Stoßwellen von der dem Nasser zugewandten Seite der Membran £b ausgehen. Die Membran 6b 1st mit dem Boden 13b durch Kleben verbunden. Die Membran 6b kann aber auch während des Herstel-5 lungsprozesses gleichzeitig mit dem Boden 13b der Kappe 12 verbunden werden. Auch im Falle der Stoßwellenquelle gemäß Fig. 3 ist zwischen dem Boden 13b und dem Wandabschnitt 14b der Kappe 12b ein elastisch nachgiebiger Abschnitt 18b angeordnet, der wie im Falle der Fig. 2 ähnlich einem Rollbalg ausgebildet ist, 10 jedoch entgegengesetzt gerichtet ist. Auch im Falle der Fig. 3 1st wieder eine Rille 19b in der Mantelfläche des Spulenträgers 9b vorgesehen, die zur Beaufschlagung des zwischen &Iacgr;&bgr;&igr;&eegr;. Boden 13b der Kappe 12b und der Flächenspule 8b befindlichen Raumes f| ) mit Unterdruck dient. Da im Gegensatz zur Fig. 2 die die Winfl 15 düngen der Flächenspule 8b umgebende Vergußmasse einen geringer fugig kleineren Durchmesser als der Spulenträger 9b aufweist, ; erstreckt sich die Rille 19b nur längs der Mantelfläche des ■ ■· Spulenträgers 9b.

I 20 Im Falle der Fig. 4 bildet die Membran 6c selbst den Boden Uc I der Hülse 12c. Die Membran grenzt somit unmittelbar an das in I dem Stoßwellengenerator enthaltene Wassar an, so daß die er-I zeugten Stoßwellen von der an das Wasser angrenzenden Seite der I Membran 6c ausgehen. Die Membran 6c ist in einem ringförmigen

1 25 Halterahmen 20 aufgenommen, der über einen elastisch nachgiebl-Ii gen Abschnitt 18c mit dem Wandabschnitt 14c der Kappe 12c ver-■| ) bunden ist. Auch im Falle der Fig. 4 ist der Spulenträger 9c I mit einer Rille 19c versehen, um den zwischen der Membran 6c I und der Flächenspule 8c bzw. der Isolierfolie 7c befindlichen

('; 30 Raum mit Unterdruck beaufschlagen zu können. Auch im Falle der ?■■ Fig. 4 sind am Rand des Bodens 13c der Kappe 12c wieder Längs-I nuten vorhanden, von denen^eins -uiahtbar und mit 60c bezeichnet I ist. Die Längsnuten sind wieder aus dem .i*n Zusammenhang mit ' Fig. 2 erläuterten Grund vorhanden. 35

Der In Fig. 5 dargestellte StcQwellengenerator 21 enthält eine ! Stoßwellenquelle 22, die ähnlich wie die Stoßwellenqutlle gemüß

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( Fig. 1 aufgebaut ist, d.h. sie besitzt eine Membran 23 aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, eine in eine Vergußmasse eingebettete Flächenspule 24, die auf einem Spulenträger 25 aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff angeordnet ist, und eine zwischen der Membran 23 und der Flächenspule 24 befindliche Isolierfolie 27. Im Gegensatz zu der Stoßwellenquelle gemäß Fig. 1 sind jedoch die Membran 23, die Flächenspule 24 und die Auflagefläche des Spulenträgers 25 für die Flächenspule 24 nicht eben ausgebildet, sondern von kugelkalottenförmiger Gestalt. Dies bedeutet, daß die Membran 23 bereits fokussierte .Stoßwellen abgibt, die in einem Fokus F zusammenlaufen, der dem Krümmungsmittelpunkt der Membran 23 entspricht. Demzufolge ist eine akustische Sammellinse zur Fokussierung der Stoßwellen V nicht vorgesehen. Die Stoßwellenquelle 22 ist in einem topfförmigen Gehäuse 28 aufgenommen, das an seinem offenen Ende durch einen flexiblen Sack 29 verschlossen ist. Der zwischen der Stoßwellenquelle 22 und dem flexiblen Sack 29 befindliche Raum ist mit Wasser als Ausbreitungsmedium für die Stoßwellen gefüllt.

Die Membran 23 ist wieder mittels einer als Formteil aus einem flexiblen polymeren Werkstoff gebildeten Kappe 30 an dem Spulenträger 25 gehaltert. Dabei ist die Membran 23 zwischen der Flächenspule 24 bzw. der Isolierfolie 27 und dem Boden 31 der Kappe 30 angeordnet und mit dem Boden 31 der Kappe 30 z.B. / durch Kleben verbunden. Der Boden 31 der Kappe 30 ist der kugelkalottenförmigen Gestalt der Membran 23 angepaßt. Die Kappe 30 weist einen Wandabschnitt 32 auf, der die Mantelfläche des Spulenträgers 25 über einen Teil von dessen Länge umgibt. Gemäß Fig. 5 i.?t die Stoßwellenquelle 22 über die Mantelfläche des Wandabschnittes 32 der Kappe 30 in der Bohrung des Gehäuses 23 aufgenommen. Um den zwischen dem Boden 31 bzw. der Membran 23 einerseits und der Flächenspule 24 bzw. der Isolierfolie 27 andererseits befindlichen Raum aus den bereits erläuterten Gründen mit Unterdruck beaufschlagen zu können, erstreckt sich eine Bohrung 33 durch den Spulenträger 25, die die Windungen der Flächenspuie 24 umgebende Vergußmasse und die Isolierfolie 27,

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die über eine Leitung 34 mit einer nicht dargestellten Vakuumpumpe in Verbindung steht. Die Flächenspule 24 besitzt zwei Anschlüsse 35, 36, über die sie an eine nicht dargestellte Hochspannungsversorgung anschaltbar ist.
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Die Stoßwellenquelle 22 besitzt eine zentrale, in Richtung der Längsachse der Stoßwellenquelle 22 verlaufende; Bohrung 37, die sich außer durch den Spulenträger 25, die Flächenspule 24 und die Membran 23 auch durch den Boden 31 der Kappe 30 erstreckt.

In der Bohrung 37 ist eine Ultraschall-Ortungseinrichtung 38 zur Ortung zu zertrümmernder Konkremente aufgenommen. Ausgehend von der Bohrung des Bodens 31 der Kappe 30 erstreckt sich ein innerer rohrförmiger Ansatz 39 der Kappe 30 in die Bohrung des Spulenträgers 25 und liegt wenigstens über einen Teil von deren

Länge an deren Mantelfläche dichtend an.

Wie aus der Fig. 5 weiter ersichtlich ist, 1st in dem rohrförmigen Ansatz 39 eine Hülse 40 drehbar aufgenommen, in deren Bohrung die Ultraschall-Ortungseinrichtung 38, bei der es sich um einen Ultraschall-Sektor-Applikator handelt, der über ein Kabel 41 mit einer nicht dargestellten elektronischen Einrichtung zur Erzeugung von Ultraschall-B-Bildern verbunden ist, längsverschieblich und drehfest angeordnet ist. An dem.einen Ende der Hülse 40 ist eine Verzahnung 42 vorgesehen, die mit einem in nicht näher dargestellter Weise antreibbaren Zahnrad 43 in Eingriff steht. Es ist so möglich, die Hülse 40 und damit die Ultraschall-Ortungseinrichtung 38 zu verdrehen, was zur Folge hat, daß der von der Ultraschall-Ortungseinrichtung 38 abgetastete Sektor un» die Längsachse der Stoßwellenquelle 22, auf der deren Fokus F liegt, rotierbar ist.

In Fig. 6 ist eine erfindungsgemäße Stoßwellenquelle dargestellt, die nach dem Prinzip der frei bewegten Membran arbeitet, das in der DE-OS 35 06 583 naher beschrieben ist. Demzufolge ist der Membran 44 gegenüberliegend und im Abstand von dieser ein Auftreffkörper 45 angeordnet. Wird der Flachenspule 46, die auf einem Spulenträger 47 angeordnet ist und zwischen

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deren Windungen eine Vergußmasse vorgesehen 1st, ein Hochspannungsimpuls zugeführt, wird die Membran 44 In der bereits beschriebenen Weise stoßartig von der Flächenspule 46 wegbewegt. Sie prallt auf den Auftreffkörper 45, von dem ausgehend eine Stoßwelle in das in dem Stoßwellengenerator befindliche Wasser eingeleitet wird. Die Membran 44 1st mittels einer aus einem flexiblen polymeren Werkstoff gebildeten Kappe 48 an dem Spulenträger 47 gehaltert. Dabei ist die Membran 44 auf der Außenseite des Bodens 49 der Kappe 48 befestigt. Der Boden 49 ist über einen elastisch nachgiebigen Abschnitt 50, der wieder ähnlich einem Rollbalg ausgeführt ist, mit dem die Mantelfläche des Spulenträgers 47 umgebenden Wandabschnitt 51 der Kappe 48 verbunden, so daß die erforderliche Beweglichkeit der Membran 44 gewährleistet ist. über eine in der Mantelfläche des Spulenträgers 47 vorgesehene Rille 52 ist der zwischen dem Boden 49 der Kappe 48 und der Flächenspule 46 befindliche Raum mit einem Unterdruck von etwa 700 Millibar beaufschlagbar. Auf die Kappe 48 ist eine zweite dünnwandige, topfförmige Kappe 53 aufgesetzt, die ebenfalls einen Boden 54 und einen mit diesem über einen elastisch nachgiebigen Abschnitt 55 verbundenen Wandabschnitt 56 aufweist. Auch die zweite Kappe 53 ist aus einem flexiblen polymeren Werkstoff gebildet. An der Innenseite des Bodens 54 der zweiten Kappe 53 ist der Auftreffkörper 45 durch Kleben befestigt. Damit ist die der Membran 44 abgewandte Seite des Auftreffkörpers 45 dem in dem Stoßwellengenerator befindliehen Wasser zugewandt. Die erzeugten Stoßwellen gehen jedoch nicht unmittelbar von dieser Seite des Auftreffkörpers 45, sondern von dem Boden 54 der zweiten Kappe 53 aus. Um sicherzustellen, daß der Auftreffkörper 45 in dem erforderlichen Abstand von der Membrn 44 angeordnet ist, weist der Wandabschnitt 51 der Kappe 48 einen ringförmigen Fortsatz 57 auf, der sich in Richtung auf den Auftreffkörper 45 erstreckt und diesem als Anschlag dient. Auch der zwischen dem Boden 54 der zweiten Kappe 53 bzw. dem Auftreffkörper 45 und dem Boden 49 der Kappe 48 bzw. der Membran 44 befindliche Raum ist mit Unterdruck, und zwar in der Größenordnung von 300 bis 500 Millibar beaufschlagbar, um zu gewahrleisten, daß der Auftreffkörper 45 nach Abgabe

( ) einer Stoßwelle in seine Ausgangslage, in der er an dem Fortsatz 57 anliegt, zurückkehrt. Zu diesem Zweck ist die Innenwand des Wandabschnittes. 56 der zweiten Kappe 53 mit einer Pille 58 versehen, deren Länge so bemessen ist, daß sie sich bis zu dem zwischen der Membran 44 und dem Auftreffkörper 45 befindlicher Raum erstreckt. Außerdem 1st der Fortsatz 57 mit einem Ausschnitt 59 versehen, der eine Verbindung zwischen der Rille 58 und dem zwischen der Membran 44 und dem Auftreffkörper 45 befindlichen Raum herstellt. Die Rille 58 kann in nicht dargestellter Weise mit einer Vakuumpumpe verbunden werden.

Die Stoßwellenquelle ist über die äußere Mantelfläche der zweiten Kappe 53 in der Bohrung eines Gehäuse 3 aufgenommen. )

15 Schutzansprüche
6 Figuren

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Claims

88632S8DE C Schutzansprüche

1. StoBweilenquelle zum berührungslosen Zertrümmern von Konkrementen im Körper eines Lebewesens, aufweisend eine an einen Hochspannungsgenerator anschaltbare Flächenspule (8, 8a, 8b, 8c, 24, 46), einen Spulenträger (9, 9a, 9b, 9c, 25, 47) aus einen elektrisch nicht leitenden Merkstoff mit einer Auflagefläche für die Flächenspule (8, 8a, 8b, 8c, 24, 46) und eine der Flächenspule (8, 8a, 8b, 8c, 24, 46) gegenüberliegend geheiterte Membran (6, 6a, 6b, 6c, 23, 44) aus einem elektrisch

leitenden Werkstoff, deren eine Seite der Flächenspule (8, 8a, § 8b, 8c, 24, 46) und deren andere Seite einem mit einer Flüssigkeit als akustisches Ausbreitungsmedium fur die Stoßwellen ge-V füllten Raum zugewandt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (6, 6a, 6b, 6c, 23, 44) mittels einer dünnwandigen, topfformigen Kappe (12, 12a, 12b, 12c, 30, 48) an dem Spulenträger (9, 9a, 9b, 9c, 25, 47) gehaltert ist, die einen Boden (13, 13a, 13b, 13c, 31, 49) und einen mit diesem verbundenen Wandabschnitt (14, 14a, 14b, 14c, 32,

41) aufweist, wobei die Kappe (12, 12a, 12b, 12c, 30, 48) mit ihrem Wandabschnitt (14, 14a, 14b, 14c, 32, 51) die Mantelflache des Spulenträgers (9, 9a, 9b, 9c, 25, 47) wenigstens über einen Teil von dessen Länge umgibt und der Boden (13, 13a, 13b, 13c, 31, 49) der Kappe (12, 12a, 12b, 12c, 30, 48) der Flächenspule (8, 8a, 8b, 8c, 24, 46) gegenüberliegend angeordnet ist.

2. StoQwellenquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (12, 12a, 12b, 12c, 30, 48) aus einem flexiblen Werkstoff gebildet ist.

3. Stoßwellenquelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (12, 12a, 12b, 12c, 30, 48) als Formteil aus einem polymeren Werkstoff ausgebildet ist.

4. Stoßwellenquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (13a,

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&iacgr; ) 13b, 13c, 49) der Kappe (12a, 12b, 12c, 48) über einen In Bewegungsrichtung der Meabran (6, 6b_y 6c, 44) elastisch nachgiebigen Abschnitt (18a, 18b, 18c, 50) Mit de« Wandabschnitt (14a, 14b, 14c, 51) der Kappe (12a, 12b, 12c, 48) verbunden ist.

5. Stoßwellenquelle nach eine« der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (6) zwischen dem Boden (13) der Kappe (12) und der Flächenspule (8) gehalten ist.

6. Stoßwellenquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran

( ) (23) mit der Innenseite des Bodens (31) der Kappe (30) verbunden ist.

7. Stoßwellenquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (6a) in den Boden (13a) der Kappe (12a) eingebettet 1st.

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8. Stoßwellenquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (6b, 44) mit der Außenseite des Bodens (13b, 49) der Kappe (12b, 48) verbunden ist.

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9. Stoßwellenquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, .d a -

^ durch gekennzeichnet, daß die Membran

(6c) den zentralen Bereich des Bodens (13c) der Kappe (12c) bildet.
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10. Stoßwellenquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite des Bodens (13, 13a, 13c) der Kappe (12, 12a, 12c) bzw. die mit dessen Außenseite verbundene Membran (6b) unmittelbar an die Flüssigkeit angrenzt.

11. Stoßwellenquelle nach Anspruch 8 oder 9, dadurch

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&Ggr;&lgr; gekennzeichnet, daß die Membran bzw. der die

Membran (44) tragende Boden (49) der Kappe (48) elastisch nachgiebig mit dem Wandabschnitt (51) der Kappe (48) verbunden ist und der der Flüssigkeit zugewandten Seite der Membran (44) gegenuberliegend ein Auftreffkörper (45) im Abstand von der Membran (44) angeordnet ist, daß auf die die Membran (44) halternde Kappe (48) eine zweite dünnwandige, topfförmige Kappe (53) aufgesetzt ist, die ebenfalls einen Boden (54) und einen mit diesem verbundenen Wandabschnitt (56) aufweist und den Auftreffkörper (45) haltert, der elastisch nachgiebig mit dem Wandabschnitt (56) der zweiten Kappe (53) verbunden ist, und daß die der Membran (44) abgewandte Seite des Auftreffkörpers (45) der Flüssigkeit zugewandt ist.

12. Stoßwellenquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, tiaß der zwischen der Membran (6c, 23) bzw. dem Boden (13, 13a, 13b, 49) der die Membran (6, 6a, 6b, 44) halternden Kappe (12, 12a, 12b, 48) und der Flachenspiile (8, 8a, 8b, 8c, 24, 46) befindliche Raum mit

Unterdruck beaufschlagbar ist.

13. Stoßwellenquelle nach Anspruch 11 oder nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet,

daß der zwischen dem Boden (54) der zweiten Kappe (53) und dem Boden (49) der die Membran (44) halternden Kappe (48) befind-_/ . liehe Raum mit Unterdruck beaufschlagbar ist.

14. Stoßwellenquelle nach den Ansprüchen 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen dem Boden (54) der zweiten Kappe (53) und dem Boden (49) der die Membran (44) halternden Kappe (48) vorhandene Unterdruck größer ist als der zwischen dem Boden (49) der die Membran (44) halternden Kappe (48) und der Flächenspule (46) vorhandene Unterdruck.

15. StoQwellenquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Stoßwellenquelle eine zentrale, in Richtung der Längsachse

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der Stoßwellenquelle verlaufende Bohrung (37) aufweist, in der eine Ultraschall-Ortungseinrichtung (38) längsverschieblich aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Bohrung (37) außer durch den Spulenträger (25), die Flächenspule (24) und die Membran (23) auch durch den Boden (31) der die Membran (23) halternden Kappe (30) und gegebenenfalls den Boden der zweiten Kappe erstreckt und wenigstens eine Kappe (30) einen inneren rohrförmigen Ansatz (39) aufweist, der sich ausgehend von dem Rand der Bohrung des Bodens (31) der Kappe (30) in die Bohrung des Spulenträgers (25) erstreckt und wenigstens über einen Teil von deren Länge an deren Mantelfläche anliegt.

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