EP0226047B1 - Unterwasser-Elektrode für die berührungsfreie Lithotripsie - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an underwater electrode for non-contact lithotripsy, the electrode tips being opposite one another.
- Concretions in the human body can be crushed into non-contact fragments using mechanical shock waves.
- the generation of shock waves by underwater spark discharge has proven itself, the spark gap being at the focal point of a water-filled, rotationally elliptical focusing chamber and electrical energy stored in a capacitor being converted into shock wave energy by spark discharge.
- Electrodes that can be used for this type of shock wave generation are known from DE-A-26 35 635 .
- the electrode shown in this laid-open specification in FIG. 4 has proven itself in practice.
- a tubular outer conductor merges into a yoke or a cage, at the end of which an electrode tip is fastened, which is axially opposite the other electrode tip connected to the inner conductor.
- the coaxial structure of these electrodes requires a continuous transition area of field lines that start from the inner conductor and end on the outer conductor, the outer conductor basket and the outer conductor tip.
- the spark jump should, if possible, along the electrode axis because of the illustration by the ellipsoid occur. This is no longer guaranteed in every case with advanced electrode erosion.
- the object of the invention is to increase the period of use of underwater electrodes for non-contact lithotripsy.
- This object is achieved according to the invention in that a sleeve or a ring made of dielectric material of lower polarizability than water is arranged on at least one electrode tip.
- the service life of an electrode can be considerably extended. Tests have shown that the lifespan can triple.
- the spark jump is advantageously forced onto the axis of the electrode, with the result that the local representation of the spark scatters less strongly around the upper focus point.
- the electrode consists of an inner conductor 4 with an electrode tip 6 , insulation 8 , an outer conductor 10 and a mounting sleeve 12 .
- the electrode is fastened in an electrode holder (not shown) by means of the mounting sleeve 12 , the inner conductor 4 and the outer conductor 10 being connected to the electrical system (not shown) at the same time.
- a cage 14 is fastened to the outer conductor 10 and consists of a plurality of wires 15 and carries the second electrode tip 16 .
- Protective tubes 18 made of plastic are partially drawn over the wires 15 .
- Inner conductor 4 and outer conductor 10 consist of metallic materials.
- the electrode tips 6, 16 consist of tungsten, tantalum or other erosion-resistant materials or alloys.
- Insulation 8 and mounting sleeve 12 are made of plastic.
- a sleeve 20 is shrunk onto the electrode tip 6 .
- FIG. 2 shows a dielectric sleeve 26 , which is located on the electrode tip 16 .
- the geometry and wall thickness of the electrode sleeves 20 and 26 are designed in such a way that the field lines run optimally.
- the end faces 28, 30 of the sleeves 20, 26 can be designed convex or concave, as can be seen in FIG. 3.
- the sleeves are shrunk onto the electrode tips 6, 16 .
- Fig. 4 shows a dielectric ring 32 with a bore 34, which is on the cage 14 is attached.
- the cross section of the ring is lenticular.
- Other configurations and attachments of the ring 32 are also conceivable within the scope of the invention.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Unterwasser-Elektrode für die berührungsfreie Lithotripsie, wobei sich die Elektrodenspitzen einander gegenüberliegen.
- Konkremente im menschlichen Körper können berührungsfrei mittels mechanischer Stosswellen in abgangsfähige Bruchstücke zerkleinert werden. Bewährt hat sich die Erzeugung von Stosswellen durch Unterwasserfunkenentladung, wobei sich die Funkenstrecke im Brennpunkt einer wassergefüllten rotationselliptischen Fokussierungskammer befindet und in einem Kondensator gespeicherte elektrische Energie durch Funkenentladung in Stosswellenenergie umgewandelt wird.
- Für diese Art der Stosswellenerzeugung brauchbare Elektroden sind aus der DE-A-26 35 635 bekannt. Insbesondere die in dieser Offenlegungsschrift in Fig. 4 gezeigte Elektrode hat sich in der Praxis bewährt. Bei dieser Elektrode geht ein rohrförmiger Aussenleiter in ein Joch oder einen Käfig über, an dessen Ende eine Elektrodenspitze befestigt ist, die der mit dem Innenleiter verbundenen anderen Elektrodenspitze axial gegenüberliegt. Zwischen Innenleiter und Aussenleiter befindet sich ein Isoliermantel.
- Der koaxiale Aufbau dieser Elektroden bedingt einen stetigen Übergangsbereich von Feldlinien, die vom Innenleiter ausgehend, auf dem Aussenleiter, dem Aussenleiterkorb und der Aussenleiterspitze enden. Der Funkensprung soll wegen der Abbildung durch das Ellipsoid möglichst entlang der Elektrodenachse stattfinden. Dies ist bei fortgeschrittenem Elektrodenabbrand nicht mehr in jedem Fall sichergestellt. Es kommt zuerst vereinzelt und dann vermehrt zu "Fehlzündungen", die Entladungen unter Ausbildung mehrerer Plasmakanäle sind. Die "Fehlzündungen" sind akustisch als leisere, dumpfe Schläge erkennbar. Bei häufigerem Auftreten wird die Elektrode gewechselt.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einsatzdauer von Unterwasser-Elektroden für die berührungsfreie Lithotripsie zu erhöhen.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass an mindestens einer Elektrodenspitze eine Hülse oder ein Ring aus dielektrischem Material niedrigerer Polarisierbarkeit als Wasser angeordnet ist.
- Durch Verwendung eines zweiten Dielektrikums (neben Wasser) in Form einer Hülse oder eines Ringes, kann die Einsatzdauer einer Elektrode erheblich verlängert werden. Versuche haben ergeben, dass sich die Lebensdauer verdreifachen kann. Beim Gegenstand der Erfindung wird der Effekt der Feldlinienbrechung an der Grenzschicht zweier Dielektrika mit unterschiedlichen Dielektrizitätszahlen genutzt. Da Wasser ε ≈ 80 eine im Vergleich zu festen Dielektrika aussergewöhnlich hohe dielektrische Polarisierbarkeit besitzt, kann durch Hinzufügung eines geometrisch geeignet geformten Dielektrikums niederer Polarisierbarkeit (ε = 2 bis 3) die Feldlinienverteilung zwischen den Elektrodenspitzen günstig beeinflusst werden. Der Funkensprung wird in vorteilhafter Weise auf die Achse der Elektrode gezwungen, wodurch erreicht wird, dass die örtliche Abbildung des Funkens weniger stark um den oberen Fokuspunkt streut.
- Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
- Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Elektrode mit dielektrischer Hülse auf einer Elektrodenspitze,
- Fig. 2
- eine Elektrode mit dielektrischen Hülsen auf beiden Elektrodenspitzen,
- Fig. 3
- eine Elektrode mit geometrisch, in besonderer Weise gestalteten, dielektrischen Hülsen und
- Fig. 4
- eine Elektrode mit einem dielektrischen Ring.
- Fig. 1 zeigt eine Unterwasser-Elektrode 2 für die Stosswellenerzeugung bei der berührungslosen Lithotripsie. Die Elektrode besteht aus einem Innenleiter 4 mit einer Elektrodenspitze 6, einer Isolierung 8, einem Aussenleiter 10 und einer Montagehülse 12.
- Mittels der Montagehülse 12 wird die Elektrode in einem nicht gezeigten Elektrodenhalter befestigt, wobei gleichzeitig Innenleiter 4 und Aussenleiter 10 an das elektrische System (nicht gezeigt) angeschlossen werden.
- Am Aussenleiter 10 ist ein Käfig 14 befestigt, der aus mehreren Drähten 15 besteht und die zweite Elektrodenspitze 16 trägt. Über die Drähte 15 sind teilweise Schutzschläuche 18 aus Kunststoff gezogen.
- Innenleiter 4 und Aussenleiter 10 bestehen aus metallischen Werkstoffen. Die Elektrodenspitzen 6, 16 bestehen aus Wolfram, Tantal oder anderen abbrandfesten Werkstoffen oder Legierungen. Isolierung 8 und Montagehülse 12 sind aus Kunststoff gefertigt.
- In Fig. 1 ist auf die Elektrodenspitze 6 eine Hülse 20 aufgeschrumpft. Die Hülse 20 besteht aus einem Werkstoff mit hohe Schlagzähigkeit und geeigneter Dielektrizitätskonstante. Geeignet hierfür ist zum Beispiel der Werkstoff "Pocan" (Warenzeichen der Firma Bayer, Leverkusen) mit einer Dielektrizitätskonstanten ε = 3,0 bei 20° C und 1 MHz. Werkstoffe für den Anwendungsfall sollten akustisch ähnliche Eigenschaften wie Wasser haben und akustisch durchlässig sein. Stosswellenbeugung und Dispersion sollten vermieden werden. Bohrung 22 und Mantel 23 der Hülse 20 sind konisch und die Stirnfläche 24 ist im Ausführungsbeispiel eben. Die Hülse 20 kann einstückig mit der Isolierung 8 sein.
- Fig. 2 zeigt zusätzlich zu den bereits bei Fig. 1 beschriebenen Bauteilen eine dielektrische Hülse 26, die sich auf der Elektrodenspitze 16 befindet. Die Elektrodenhülsen 20 und 26 werden in Geometrie und Wandstärke so gestaltet, dass sich ein optimaler Verlauf der Feldlinien ergibt.
- Hierzu können beispielsweise die Stirnflächen 28, 30 der Hülsen 20, 26 konvex oder konkav gestaltet sein, wie dies in Fig. 3 zu erkennen ist. Auch in diesem Ausführungsbeispiel sind die Hülsen auf die Elektrodenspitzen 6, 16 aufgeschrumpft.
- Fig. 4 zeigt einen dielektrischen Ring 32 mit einer Bohrung 34, der am Käfig 14 befestigt ist. Der Querschnitt des Ringes ist linsenförmig ausgebildet. Im Rahmen der Erfindung sind auch andere Gestaltungen und Befestigungen des Ringes 32 denkbar.
Claims (6)
- Unterwasser-Elektroden für die berührungsfreie Lithotripsie, wobei sich die Elektrodenspitzen einander gegenüberliegen, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einer Elektrodenspitze (6, 16) eine Hülse (20, 26) oder ein Ring (32) aus dielektrischem Material niedrigerer Polarisierbarkeit als Wasser angeordnet ist.
- Unterwasser-Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (24) der Hülse (20) eben ist.
- Unterwasser-Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnflächen (28, 30) der Hülsen (20, 26) konvex oder konkav sind.
- Unterwasser-Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnflächen (28, 30) der Hülsen (20, 26) an einer Elektrodenspitze konvex und ander anderen Elektrodenspitze konkav sind.
- Unterwasser-Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (32) an einem Käfig (14) oder an einer Elektrodenspitze (6, 16) befestigt ist.
- Unterwasser-Elektrode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (32) im Querschnitt rund, linsenförmig, rechteckig oder aus konkaven Bereiche zusammengesetzt, gestaltet sein kann.
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