EP0268082A1 - Stosswellenquelle mit kurzem Anfangsimpuls - Google Patents

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EP0268082A1
EP0268082A1 EP87115174A EP87115174A EP0268082A1 EP 0268082 A1 EP0268082 A1 EP 0268082A1 EP 87115174 A EP87115174 A EP 87115174A EP 87115174 A EP87115174 A EP 87115174A EP 0268082 A1 EP0268082 A1 EP 0268082A1
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EP
European Patent Office
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membrane
shock wave
wave source
film
source according
Prior art date
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EP87115174A
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English (en)
French (fr)
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EP0268082B1 (de
Inventor
Helmut Dr. Reichenberger
Rudolf Dr. Schittenhelm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Publication of EP0268082B1 publication Critical patent/EP0268082B1/de
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    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K9/00—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
    • G10K9/12—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated

Definitions

  • the invention relates to a shock wave source with an electromagnetic flat coil, in front of which a membrane consisting of an electrically conductive material is arranged.
  • shock wave tube Such a shock wave source (“shock wave tube”) is known for example from DE-OS 3,502,751. According to recent studies, e.g. specified in DE-OS 3,312,014, used in medical technology for crushing concrements in the body of a patient. Due to the high pressure pulse, e.g. The materials of such a shock wave tube are subjected to heavy loads of 100 bar with repeated discharges and shock wave emissions. The membrane in particular is exposed to high electromagnetic and mechanical forces, which can lead to early material fatigue.
  • this membrane is compact and preferably consists of a material with high electrical conductivity and at the same time high mechanical strength. As a whole, it is firmly clamped at the edge, as described, for example, in DE-OS 35 02 751.
  • This membrane can be homogeneous. It can consist of a metal, such as copper or an alloy with high conductivity, for example a bronze such as silver bronze. However, it can also consist of a carrier, for example beryllium bronze or a polymer, with an applied coating, for example a galvanic layer of silver or copper.
  • the duration of the initial acoustic pressure pulse is important for various factors. A shortening of the duration of the pressure pulse would result in: - a shortening of the lead distance until the formation of a shock wave; - a smaller focus zone (-6dB zone); a higher focus factor, ie a higher peak pressure in focus at a given initial pressure; - A lower electrical and thermal load on the shock wave source and a relatively small amount of the acoustic energy emitted into the patient's body to achieve a certain peak pressure; such as - A change in the predominantly effective mechanism of stone destruction, in the direction of a "removal" of the concrement, instead of a "shattering" with a relatively long pressure pulse.
  • the duration of the initial pressure pulse is determined by the duration of the discharge current of a capacitor connected to the coil and thus by the electrical properties of the discharge circuit and by the mass of the conductive membrane. If, when using a metallic membrane, the impedance of the discharge circuit is reduced by using a capacitor with a smaller capacitance (e.g. 0.25 ⁇ F instead of 1 ⁇ F), it can be observed that the discharge current is significantly shorter, but the membrane is lagging behind due to its inertia the movement to be expected from the current can no longer be carried out completely, so that a pressure pulse of longer duration and lower amplitude than in the ideal case results.
  • a capacitor with a smaller capacitance e.g. 0.25 ⁇ F instead of 1 ⁇ F
  • the highly conductive layer with a thickness of about 30 to 50 ⁇ m is not strong enough to allow the eddy currents induced by the coil to develop in full strength, which likewise results in a lower efficiency.
  • the production of a significantly thicker galvanic layer with the good conductivity of the compact metal is complex.
  • Connection techniques other than electroplating between the carrier material and the conductive material (layer) are less mechanically resilient. As a rule, advantages on the electrical side are offset by certain weighty disadvantages with regard to the mechanical function, and vice versa.
  • the invention is based on the consideration that the disadvantages can be avoided if a separation - also material - of the electrical and mechanical function of the conventional membrane into an induction membrane (hereinafter referred to as "membrane") and a "free" is made.
  • the object of the invention is to design a shock wave source of the type mentioned at the outset, avoiding any significant disadvantages, in such a way that its initial electrical pulse is relatively short.
  • the membrane is loosely but closely arranged between the coil and an edge-attached film made of electrically poorly conductive material.
  • the membrane is in the form of an electrically highly conductive layer (sheet, disc).
  • the membrane If a current flows through the flat coil, the membrane is accelerated away from the flat coil due to the induction, due to its loose arrangement practically no radial forces that would promote wear act on it.
  • the film is only deflected by the membrane, but not by electromagnetic forces, since no current is induced in it.
  • the greatest mechanical stress on the film occurs at its edge; due to the flexibility and elastic stretchability of the film, it can be absorbed without damage. If necessary, the film can be reinforced at the edge.
  • a membrane made of aluminum which has only about 30% the mass of an equally thick copper or bronze membrane, but is still at least 60% of the conductivity of silver, is particularly favorable with regard to a short pressure pulse and high efficiency.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention is characterized in that the disc or membrane consists of pure aluminum.
  • a shock wave source 1 which comprises a coil carrier 3, on one end of which a flat coil 5 is attached.
  • the flat coil 5 is cast, for example, with a casting resin 7 and then face-ground on the end face. The turns are spiral.
  • a membrane 9 is loosely arranged, which preferably consists of a metal with a small mass and high electrical conductivity, such as preferably aluminum.
  • the membrane 9 has a thickness of approximately between 50 and 500 ⁇ m. The diameter is such that the membrane 9 is not significantly influenced in its movement on the edge side by existing housing parts.
  • a film 11 made of an electrically poorly conductive material is arranged, in particular clamped on the edge.
  • the film 11 consists for example of a polymeric plastic, such as polyimide or polyethylene, which has a certain elasticity. Their thickness can be up to approx. 200 ⁇ m.
  • the diameter of the membrane 9 is smaller than the diameter of the film 11 and also smaller than the diameter of the socket 12 which clamps or holds the film 11 on the edge.
  • components 5, 9 and 11 are shown in the form of an exploded drawing.
  • the elements of the flat coil 5, membrane 9 and film 11 are sealed at the edge (as will be explained in FIG. 2) by means of the holder 12 (for example in the form of a union nut) such that a closed space 13 is formed in which the membrane 9 is movably introduced.
  • the membrane 9 lies loosely but closely between the flat coil 5 and the film 11.
  • a supply line 15 leads from the outside into the closed space 13 in order to be able to apply a negative pressure to it.
  • the feed line 15 opens from above through the casting resin 7 into the outer region of the room 13.
  • the shock wave source 1 here comprises a coil carrier 3, which is cylindrical and whose one end face is concavely curved.
  • a single-layer flat coil 5 is placed on the concavely curved end face and is cast, for example, with an insulating casting resin 7.
  • the curved flat coil 5 is connected to a capacitor 21 by means of an electrical line 17 via a spark gap 19.
  • the coil carrier 3 is designed as a first housing part 23, which is provided with a plurality of bores 25 on the edge.
  • a metallic membrane 9 is placed in front of the flat coil 5 and has the same properties as described in FIG. 1.
  • the membrane 9 is also spherically curved so that it adapts well to the shape of the flat coil 5.
  • a flexible non-metallic film 11 is placed over the membrane 9, the properties of which are the same as described in FIG. 1.
  • the film 11 is chosen so large that its edge protrudes up to the flat edge 24 of the first housing part 23.
  • the membrane 9 lies loosely, but closely between the film 11 and the insulation of the flat coil 5.
  • a second, annular housing part 27 is arranged opposite the first housing part 23.
  • the edge of the film 11 is located between the flat edge 24 of the first and the flat edge 28 of the second housing part 23 and 27.
  • the second housing part 27 has further bores 25a, which are opposite the bores 25 to match.
  • the bores 25a are provided with threads so that screws 29 pull the second housing part 27 against the first housing part 23 and thus clamp the film 11 firmly on the edge.
  • the membrane 9 is also here in a closed space 13, which is formed by the outside of the flat coil 5 together with casting resin 7, the inside of the film 11 and an edge-side inner portion 23i of the first housing part 23.
  • a supply line 15 to which a vacuum pump can be connected.
  • the space 13 is evacuated, so that the flat coil 5, the membrane 9 and the film 11 lie closely against one another. This is the initial state before the triggering of a shock wave P.
  • the discharge current of the capacitor 21 accelerates the membrane 9 away from the flat coil 5, with virtually no radial forces promoting wear due to the lack of clamping of the membrane 9 would attack her.
  • the film 11 is deflected only by touching the membrane 9, but not by electromagnetic forces. The greatest load on the film 9 occurs at the edge and is absorbed without damage due to the flexibility and stretchability of the film 11.
  • the membrane 9 and the film 11 are pulled back into the described starting position due to the vacuum generated in the space 13.
  • a membrane 9 especially made of aluminum
  • a very good conductivity is achieved with a low weight of the membrane 9.
  • a shorter initial acoustic pulse is generated due to the different masses (under otherwise identical conditions for the shock wave source 1).
  • This shortening has the advantages mentioned at the beginning of a smaller lead section (in the case of a flat shock wave source with a lens) up to the formation of a shock wave, a smaller focus zone, a higher focusing factor, a Smaller electrical and thermal stress on the shock wave source 1, a reduction in the acoustic energy emitted into the patient's body and a change in the destruction mechanism of a concrement from "smashing" to "ablation".
  • a longer initial pressure pulse with a correspondingly larger focus zone and acoustic energy are generated.
  • FIG. 3 shows the shock wave source 1 according to FIG. 1, but additionally with a central recess 31 in the coil carrier 3 together with casting resin 7 and a central recess 31a in the membrane 9.
  • the transmission / Receiving head 33 of an ultrasound locator pushed.
  • This device for example a sector scanner, can be used to determine the concretion along the center axis Z of the shock wave source 1. This is considered a particularly interesting embodiment of the invention.
  • the feed line 15 opens into the opening 31 here.
  • the membrane 9 made of a highly conductive material with a central, preferably round opening 31a. It has been shown in experiments that if the membrane 9 is provided with a central recess 31a of approximately 10 to 30% of its diameter, the possibility of voltage flashovers between the coil 5 and the membrane 9 is considerably reduced. This is a particularly important aspect.
  • a central recess 31a in the membrane 9 has also proven to be advantageous in connection with a concave flat coil 5 (as shown for example in FIG. 2).
  • the membrane 9 and the film 11 are then - also due to their flexibility - particularly well adaptable to the profile of the coil 5 together with the insulating cast resin layer 7.
  • the film 11 on the circumference, on which it is clamped can be made stronger than its central region. This can contribute to an extended lifespan.

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Abstract

Die Stoßwellenquelle (1) umfaßt einen Spulenträger (3), eine ebene oder konkave Flachspule (5), eine Membran (9) und eine Folie (11). Die Membran (9) ist lose zwischen der Flachspule (5) und der Folie (11) angeordnet. Die Membran (9) besteht aus elektrisch gut leitendem Material, während die Folie (11) aus elektrisch nicht-leitendem Material besteht. Bei Entladung eines Kondensators (21) in die Flachspule (5) wird die Membran (9) schlagartig wegbewegt, wobei auf die Folie (11) lediglich die mechanischen Kräfte der Membran (9) und keine elektromagnetischen Kräfte seitens der Flachspule (5) wirken. In einem an die Folie (11) angrenzenden Übertragungsmedium wird der erzeugte akustische Impuls (P) zu einem Stoßwellenimpuls aufgesteilt. Vorteil dieser Ausgestaltung der Stoßwellenquelle (1) ist eine kurze Dauer des Ausgangsimpulses (P) mit den daraus resultierenden Vorteilen einer kurzen Vorlaufstrecke, einer kleinen Fokuszone, eines hohen Fokussierungsfaktors, einer geringen elektrischen und thermischen Belastung der Stoßwellenquelle (1) und einer geringen in den Körper eines Patienten abgegebenen akustischen Energie.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Stoßwellenquelle mit einer elektromagnetischen Flachspule, vor der eine aus elektrisch leitfähigem Material bestehende Membran angeordnet ist.
  • Eine solche Stoßwellenquelle ("Stoßwellenrohr") ist beispielsweise aus der DE-OS 3,502,751 bekannt. Sie kann nach neueren Untersuchungen, wie z.B. in der DE-OS 3,312,014 angegeben, in der Medizintechnik zur Zertrümmerung von Konkrementen im Körper eines Patienten eingesetzt werden. Auf Grund des hohen abgegebenen Druckimpulses von z.B. 100 bar werden die Materialien eines solchen Stoßwellenrohres bei wiederholten Entladungen und Stoßwellenemmissionen stark beansprucht. Besonders die Membran wird hohen elektromagnetischen und mechanischen Kräften ausgesetzt, die zu einer frühen Materialermüdung führen können.
  • Bei den bisher bekanntgewordenen elektromagnetischen Stoßwellenquellen ist diese Membran kompakt und besteht bevorzugt aus einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit und gleichzeitig hoher mechanischer Festigkeit. Sie ist als Ganzes am Rand fest eingespannt, wie z.B. in der DE-OS 35 02 751 beschrieben ist. Dabei kann diese Membran homogen sein. Sie kann aus einem Metall, wie z.B. aus Kupfer oder einer Legierung mit hoher Leitfähigkeit, z.B. einer Bronze wie Silberbronze, bestehen. Sie kann aber auch aus einem Träger, z.B. Berylliumbronze oder einem Polymer, mit einer aufgebrachten Beschichtung, z.B. einer galvanischen Schicht aus Silber oder Kupfer, bestehen.
  • Die Dauer des anfänglichen akustischen Druckimpulses ist bedeutend für verschiedene Faktoren. Eine Verkürzung der Dauer des Druckimpulses hätte zur Folge:

    - eine Verkürzung der Vorlaufstrecke bis zur Ausbildung einer Stoßwelle;
    - eine kleinere Fokuszone (-6dB-Zone);
    - einen höheren Fokussierungsfaktor, d.h. einen höheren Spitzendruck im Fokus bei einem vorgegebenen anfänglichen Druck;
    - eine zur Erzielung eines bestimmten Spitzendrucks geringere elektrische und thermische Belastung der Stoßwellenquelle und einen relativ geringen Betrag der in den Körper des Patienten abgegebenen akustischen Energie; sowie
    - eine Änderung des überwiegend wirksamen Mechanismus der Steinzerstörung, in Richtung einer "Abtragung" des Konkrements, anstelle einer "Zertrümmerung" bei einem relativ langen Druckimpuls.
  • Eine Verkürzung der Dauer des anfänglichen akustischen Impulses gegenüber der herkömmlichen Technik würde also eine Fülle von Vorteilen mitsichbringen.
  • Die Dauer des anfänglichen Druckimpulses wird durch die Dauer des Entladestroms eines an der Spule angeschlossenen Kondensators und damit durch die elektrischen Eigenschaften des Entladekreises sowie durch die Masse der leitfähigen Membran bestimmt. Wird bei Verwendung einer metallischen Membran die Impedanz des Entladekreises durch Verwendung eines Kondensators mit kleinerer Kapazität (z.B. 0,25 µF statt 1 µF) verringert, so ist zu beobachten, daß zwar der Entladestrom deutlich kürzer ist, jedoch die Membran wegen ihrer Trägheit die nach dem Stromverlauf zu erwartende Bewegung nicht mehr vollständig ausführen kann, so daß sich ein Druckimpuls längerer Dauer und niedrigerer Amplitude als im Idealfall ergibt. Bei Verwendung einer beschichteten Membran ist dagegen festzustellen, daß die gut leitende Schicht mit etwa 30 bis 50 µm Dicke nicht stark genug ist, um die von der Spule induzierten Wirbelströme in voller Stärke entstehen zu lassen, was ebenfalls einen geringeren Wirkungsgrad zur Folge hat. Die Herstellung einer deutlich dickeren galvanischen Schicht mit der guten Leitfähigkeit des kompakten Metalls ist aufwendig. Andere Verbindungstechniken als Galvanisieren zwischen dem Trägermaterial und dem leitfähigen Material (Schicht) sind mechanisch weniger belastbar. In der Regel stehen also Vorteilen auf der elektrischen Seite gewisse gewichtige Nachteile bezüglich der mechan ischen Funktion, und umgekehrt, gegenüber.
  • Die Erfindung geht aus von der Überlegung, daß die Nachteile umgangen werden können, wenn eine - auch materielle - Trennung von elektrischer und mechanischer Funktion der herkömmlichen Membran in eine Induktionsmembran (im folgenden genannt "Membran") und eine "Freie" vorgenommen wird.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stoßwellenquelle der eingangs genannten Art unter Vermeidung nennenswerter Nachteile so auszubilden, daß ihr elektrischer Anfangsimpuls relativ kurz ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Membran lose, aber eng zwischen der Spule und einer randseitig befestigten Folie aus elektrisch schlecht leitendem Material angeordnet ist.
  • Die Membran liegt hierbei in Form einer elektrisch gut leitenden Schicht (Blech, Scheibe) vor.
  • Fließt durch die Flachspule ein Strom, so wird die Membran auf Grund der Induktion von der Flachspule weg beschleunigt, wobei wegen ihrer losen Anordnung praktisch keine radialen Kräfte, die den Verschleiß fördern würden, an ihr angreifen. Die Folie wird nur durch die Membran, aber nicht durch elektromagnetische Kräfte ausgelenkt, da in ihr kein Strom induziert wird. Die stärkste mechanische Belastung der Folie tritt dabei an ihrem Rand auf; sie kann auf Grund der Flexibilität und elastischen Dehnbarkeit der Folie ohne Schaden aufgefangen werden. Gegebenenfalls kann die Folie am Rand verstärkt werden.
  • Besonders günstig im Hinblick auf einen kurzen Druckimpuls und einen hohen Wirkungsgrad ist eine Membran aus Aluminium, die nur etwa 30 % der Masse einer gleich dicken Kupfer- oder Bronzemembran hat, aber immerhin noch 60 % der Leitfähigkeit von Silber. Somit zeichnet sich eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung dadurch aus, daß die Scheibe oder Membran einheitlich aus reinem Aluminium besteht.
  • Ein wichtiger Vorteil wird darin gesehen, daß der elektrische Anfangsimpuls in seiner Dauer mit geringem Aufwand variiert werden kann. Dies kann durch Austausch der Membran geschehen.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Für gleiche oder äquivalente Bauteile sind dieselben Bezugszeichen verwendet. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine ebene Stoßwellenquelle mit lose angeordneter Membran in aufgeschnittener Querschnittsdarstellung,
    • Fig. 2 eine konkave Stoßwellenquelle mit lose angeordneter Membran in seitlicher Schnittdarstellung und
    • Fig. 3 eine Stoßwellenquelle mit zentraler Aussparung in Spule und Membran in aufgeschnittener Querschnittsdarstellung.
  • In Fig. 1 ist eine Stoßwellenquelle 1 dargestellt, die einen Spulenträger 3 umfaßt, an dessen einer Stirnseite eine Flachspule 5 angebracht ist. Die Flachspule 5 ist beispielsweise mit einem Gießharz 7 vergossen und anschließend stirnseitig plangeschliffen. Die Windungen verlaufen spiralenförmig.
  • Vor der Flachspule 5 ist lose eine Membran 9 angeordnet, die vorzugsweise aus einem Metall mit kleiner Masse und hoher elektrischer Leitfähigkeit, wie vorzugsweise Aluminium, besteht. Die Membran 9 hat eine Dicke etwa zwischen 50 und 500 µm. Der Durchmesser ist so bemessen, daß die Membran 9 randseitig nicht wesentlich von vorhandenen Gehäuseteilen in ihrer Bewegung beeinflußt wird. In Ausbreitungsrichtung der Stoßwellen P der Membran 9 ist eine Folie 11 aus einem elektrisch schlecht leitenden Material angeordnet, insbesondere randseitig eingespannt. Die Folie 11 besteht beispielsweise aus einem polymeren Kunststoff, wie Polyimid oder Polyäthylen, der eine gewisse Elastizität besitzt. Ihre Dicke kann bis ca. 200 µm betragen. Der Durchmesser der Membran 9 ist kleiner als der Durchmesser der Folie 11 und auch kleiner als der Durchmesser der Fassung 12, die die Folie 11 randseitig einspannt oder festhält.
  • In der Fig. 1 ist die Darstellung der Komponenten 5, 9 und 11 in Form einer Explosionszeichnung vorgenommen. Die Elemente Flachspule 5, Membran 9 und Folie 11 sind randseitig (wie bei Fig. 2 noch erläutert wird) mittels der Fassung 12 (z.B. in Form einer Überwurf-Mutter) so abgeschlossen, daß ein geschlossener Raum 13 entsteht, in welchen die Membran 9 beweglich eingebracht ist. Die Membran 9 liegt dabei lose, aber eng zwischen der Flachspule 5 und der Folie 11.
  • Eine Zuleitung 15 führt von außen in den geschlossenen Raum 13 hinein, um diesen mit einem Unterdruck beaufschlagen zu können. Vorliegend mündet die Zuleitung 15 von oben durch das Gießharz 7 in den Außenbereich des Raums 13.
  • In Fig. 2 sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1. Die Stoßwellenquelle 1 umfaßt hier einen Spulenträger 3, der zylinderförmig ausgebildet ist und dessen eine Stirnfläche konkav gekrümmt ist. Auf der konkav gekrümmten Stirnfläche ist eine einlagige Flachspule 5 aufgelegt, die beispielsweise mit einem isolierenden Gießharz 7 vergossen ist. Die gekrümmte Flachspule 5 ist bei Auslösung einer Stoßwelle mit Hilfe einer elektrischen Leitung 17 über eine Funkenstrecke 19 mit einem Kondensator 21 verbunden.
  • Der Spulenträger 3 ist als ein erstes Gehäuseteil 23 ausgebildet, welches randseitig mit mehreren Bohrungen 25 versehen ist.
  • Vor die Flachspule 5 ist eine metallische Membran 9 gelegt, die die gleichen Eigenschaften wie in Fig. 1 beschrieben aufweist. Die Membran 9 ist ebenfalls sphärisch gekrümmt, so daß sie sich an die Form der Flachspule 5 gut anpaßt. Über der Membran 9 ist eine flexible nichtmetallische Folie 11 plaziert, deren Eigenschaften die gleichen sind wie in Fig. 1 beschrieben. Die Folie 11 ist so groß gewählt, daß ihr Rand bis zum ebenen Rand 24 des ersten Gehäuseteils 23 hinausragt. Auch hier liegt die Membran 9 lose, aber eng zwischen der Folie 11 und der Isolierung der Flachspule 5. Wichtig ist auch hier wieder die Trennung von elektrischer und mechanischer Funktion.
  • Ein zweites, ringförmiges Gehäuseteil 27 ist gegenüber dem ersten Gehäuseteil 23 angeordnet. Der Rand der Folie 11 befindet sich dabei zwischen dem ebenen Rand 24 des ersten und dem ebenen Rand 28 des zweiten Gehäuseteils 23 bzw. 27. Das zweite Gehäuseteil 27 weist weitere Bohrungen 25a auf, die den Bohrungen 25 passend gegenüberliegen. Die Bohrungen 25a sind mit Gewinden versehen, so daß Schrauben 29 das zweite Gehäuseteil 27 gegen das erste Gehäuseteil 23 ziehen und somit die Folie 11 randseitig fest einspannen.
  • Die Membran 9 befindet sich auch hier in einem geschlossenen Raum 13, der gebildet wird von der Außenseite der Flachspule 5 samt Gießharz 7, der Innenseite der Folie 11 und einem randseitig inneren Abschnitt 23i des ersten Gehäuseteils 23. Zu dem Raum 13, insbesondere zum Abschnitt 23i oder zur Stirnfläche der Spule 5, führt eine Zuleitung 15, an welche eine Vakuumpumpe angeschlossen werden kann.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 ist der Raum 13 evakuiert, so daß die Flachspule 5, die Membran 9 und die Folie 11 eng aneinander anliegen. Dieses ist der Ausgangszustand vor dem Auslösen einer Stoßwelle P. Zum Auslösen der Stoßwelle P wird durch den Entladestrom des Kondensators 21 die Membran 9 von der Flachspule 5 weg beschleunigt, wobei wegen der fehlenden Einspannung der Membran 9 praktisch keine radialen Kräfte, die einen Verschleiß fördern würden, an ihr angreifen. Die Folie 11 wird nur durch Berührung durch die Membran 9, aber nicht durch elektromagnetische Kräfte ausgelenkt. Die stärkste Belastung der Folie 9 tritt dabei am Rand auf und wird auf Grund der Flexibilität und Dehnbarkeit der Folie 11 ohne Schaden aufgefangen. Nach Auslösen der Stoßwelle P werden die Membran 9 und die Folie 11 auf Grund des im Raum 13 erzeugten Vakuums wieder in die beschriebene Ausgangsstellung zurückgezogen.
  • Durch Verwendung einer Membran 9 speziell aus Aluminium wird eine sehr gute Leitfähigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht der Membran 9 erreicht. Im V ergleich zu einer Membran 9 aus Silber oder aus einer Bronzelegierung wird auf Grund der unterschiedlichen Massen (bei sonst gleichen Bedingungen für die Stoßwellenquelle 1) ein kürzerer anfänglicher akustischer Impuls erzeugt. Diese Verkürzung hat die eingangs genannten Vorteile einer kleineren Vorlaufstrecke (bei ebener Stoßwellenquelle mit LInse) bis zur Bildung einer Stoßwelle, eine kleinere Fokuszone, einen höheren Fokussierungsfaktor, eine kleinere elektrische und thermische Belastung der Stoßwellenquelle 1, eine Verringerung der in den Patientenkörper abgegebenen akustischen Energie und eine Änderung des Zerstörungsmechanismus eines Konkrements von "Zertrümmern" in "Abtragen" zur Folge. Neben diesen Vorteilen, die unmittelbar mit der Verkürzung des Anfangsimpulses verbunden sind, besteht bei einem Wunsch nach Austausch der Flachspule 5 und/oder vor allem der Membran 9 zur Variation der Eigenschaften der erzeugten Stoßwelle die Möglichkeit, durch Demontage des Körpers oder Spulenträgers 3 von der Rückseite her diesen Austausch vorzunehmen, ohne daß eine Wasserfüllung in der an die Folie 11 anschließenden Vorlaufstrecke 30 entleert und die gesamte Stoßwellenquelle 1 demontiert werden muß. Die mechanische Gestaltung dafür ist im einzelnen nicht in den Figuren dargestellt.
  • Außerdem kann ausgehend von einer kurzen Impulsdauer bei Verwendung eines Kondensators 21 von z.B. 0,25 µF bei entsprechender klinischer Notwendigkeit durch Wechsel zu einem Kondensator 21 mit größerer Kapazität, z.B. von 1,0 µF, ein längerer Anfangsdruckimpuls mit entsprechend größerer Fokuszone und akustischer Energie erzeugt werden.
  • In Fig. 3 ist die Stoßwellenquelle 1 gemäß Fig. 1 dargestellt, zusätzlich aber mit einer zentralen Aussparung 31 im Spulenträger 3 samt Gießharz 7 und einer zentralen Aussparung 31a in der Membran 9. Durch die Öffnungen oder Aussparungen 31, 31a ist der Sende-/Empfangskopf 33 eines Ultraschallortungsgeräts geschoben. Durch dieses Gerät, beispielsweise einen Sektor-Scanner, kann entlang der Zentrumsachse Z der Stoßwellenquelle 1 die Konkrementortung vorgenommen werden. Dieses wird als ein besonders interessantes Ausführungsbeispiel der Erfindung angesehen. Die Zuleitung 15 mündet hier in die Öffnung 31.
  • Es kann auch ohne Verwendung eines Ultraschall-Ortungsgeräts zweckmäßig sein, (nur) die Membran 9 aus gut leitendem Material mit einer zentralen, bevorzugt runden Öffnung 31a zu versehen. Es hat sich nämlich in Experimenten gezeigt, daß dann, wenn die Membran 9 mit einer zentralen Ausnehmung 31a von etwa 10 bis 30 % ihres Durchmessers versehen wird, die Möglichkeit von Spannungsüberschlägen zwischen der Spule 5 und der Membran 9 erheblich verringert wird. Dies ist ein besonders wichtiger Aspekt. Auch hat sich eine zentrale Ausnehmung 31a in der Membran 9 als vorteilhaft in Verbindung mit einer konkaven Flachspule 5 (wie z.B. in Fig. 2 gezeigt) erwiesen. Die Membran 9 und die Folie 11 sind dann - auch bedingt durch ihre Flexibilität - besonders gut an das Profil der Spule 5 samt isolierender Gießharzschicht 7 anpaßbar.
  • Es soll noch erwähnt werden, daß die Folie 11 am Umfang, an dem sie eingespannt ist, gegenüber ihrem zentralen Bereich verstärkt ausgebildet sein kann. Dies kann zu einer verlängerten Lebensdauer beitragen.

Claims (13)

1. Stoßwellenquelle mit einer elektromagnetischen Flachspule, vor der eine aus elektrisch leitfähigem Material bestehende Membran angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (9) lose, aber eng zwischen der Spule (5) und einer am Umfang befestigten Folie (11) aus elektrisch schlecht leitendem Material angeordnet ist.
2. Stoßwellenquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (9) aus Aluminium besteht.
3. Stoßwellenquelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (9) zwischen 50 µm und 500 µm dick ist.
4. Stoßwellenquell e nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (11) aus einem polymeren Kunststoff, wie z.B. Polyimid oder Polyäthylen, besteht.
5. Stoßwellenquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem zylinderförmigen Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (11) randseitig in dem Gehäuse (23, 27) eingespannt ist.
6. Stoßwellenquelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse zwei Teilgehäuse (23, 27) aufweist, zwischen denen die Folie (11) eingeklemmt ist (Fig. 2).
7. Stoßwellenquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (5), die Membran (9) und die Folie (11) konkav ausgebildet sind (Fig. 2).
8. Stoßwellenquelle nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Membran (9) geringer ist als der Innendurchmesser des Gehäuses (23, 27).
9. Stoßwellenquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (9) eine zentrale Öffnung (31a) besitzt.
10. Stoßwellenquelle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der zentralen Öffnung (31a) etwa 10 bis 20 % des Durchmessers der Membran (9) beträgt.
11. Stoßwellenquelle nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Spule (5) und die Membran (9) je eine zentrale Öffnung (31, 31a) aufweisen, in welche der Abtastkopf (33) eines Ultraschallortungsgerätes einführbar ist (Fig. 3).
12. Stoßwellenquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (9) in einem Raum (13) untergebracht ist, in dem ein Unterdruck erzeugbar ist.
13. Stoßwellenquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (11) am Umfang, an dem sie befestigt ist, verstärkt ist.
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