EP0329849B1

EP0329849B1 - Variable shock waves energy through an adapted ohmic consumption

Info

Publication number: EP0329849B1
Application number: EP88121349A
Authority: EP
Inventors: Harald Dipl.-Phys. Eizenhöfer
Original assignee: Dornier Medizintechnik GmbH
Current assignee: Dornier Medizintechnik GmbH
Priority date: 1988-02-18
Filing date: 1988-12-21
Publication date: 1992-11-25
Anticipated expiration: 2008-12-21
Also published as: JPH01291853A; EP0329849A1; US5146912A; ES2037190T3; DE3804993C1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.

Aus der DE-C 2 351 247 ist bekannt, Konkremente in Körpern von Lebewesen mit Stosswellen berührungsfrei zu zerkleinern. Dabei wird die in einem Kondensator gespeicherte Energie kurzfristig freigesetzt und erzeugt in einer Stosswellenquelle, beispielsweise einer Unterwasserfunkenstrecke, durch einen überspringenden Funken im ersten Fokus eines Rotationsellipsoiden eine sich fortsetzende Stosswelle, die im zweiten Brennpunkt des Ellipsoiden fokussiert wird. Die freigesetzte Energie und damit auch die Intensität der Stosswelle ist abhängig von der angelegten Spannung und der Kapazität des verwendeten Kondensators.From DE-C 2 351 247 it is known to crush concrements in bodies of living beings with shock waves without contact. The energy stored in a capacitor is released for a short time and, in a shock wave source, for example an underwater spark gap, generates a continuing shock wave that is focused in the second focal point of the ellipsoid by a skipping spark in the first focus of an ellipsoid of revolution. The energy released and thus the intensity of the shock wave depends on the applied voltage and the capacitance of the capacitor used.

Gewünscht ist eine möglichst grosse Variabilität der Schockwellenenergie, um nach den jeweiligen medizinischen Bedürfnissen ein breites Energiespektrum zur Verfügung zu haben. So sind die benötigten Energien für eine Gallensteinbehandlung im allgemeinen höher als die Energien für eine Nierensteinbehandlung. Daher sollte beispielsweise ein kombinierter Gallen- und Nierensteinzertrümmerer eine grosse Variabilität bezüglich der Schockwellenenergie aufweisen. Die Variation der Schockwellenenergie über die Spannung ist bei Unterwasserfunken-Stossquellen durch das Durchzündverhalten der Unterwasserfunkenstrecke limitiert. Mit fortschreitendem Abbrand der Elektrode steigt der minimale Spannungswert, ab dem eine sichere Durchzündung und somit die Ausbildung einer geeigneten Schockwelle gewährleistet ist. Somit kann die Spannung nicht beliebig verkleinert werden. Eine weitere Möglichkeit, die Schockwellenenergie zu beeinflussen, ist die Variation der Kapazität. Dies erfordert jedoch Hochspannungs- und Hochstromschalter innerhalb des Stoßstromgenerators, die mechanisch und elektrisch sehr aufwendig sind.The greatest possible variability of the shock wave energy is desired in order to have a wide energy spectrum available according to the respective medical needs. The energies required for gallstone treatment are generally higher than the energies for kidney stone treatment. Therefore, for example, a combined gall and kidney stone smashing device should be very versatile with respect to the shock wave energy. The variation of the shock wave energy over the voltage in underwater spark shock sources is limited by the ignition behavior of the underwater spark gap. With progressive erosion of the electrode, the minimum voltage value rises, above which a reliable ignition and thus the formation of a suitable shock wave is guaranteed. Thus the voltage cannot be reduced arbitrarily. Another way to influence the shock wave energy is to vary the capacitance. However, this requires high voltage and high current switches within the surge current generator, which are mechanically and electrically very complex.

Aus der DE-A-31 46 627 ist eine Schaltung zur Erzeugung einer mechanischen Stoßwelle für die Zerkleinerung von Konkrementen in Körpern von Lebewesen beschrieben. Sie bildet den Oberbegriff des Anspruch 1.DE-A-31 46 627 describes a circuit for generating a mechanical shock wave for the comminution of concrements in bodies of living beings. It forms the preamble of claim 1.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Konkrementzerkleinerung anzugeben, bei der bei unveränderter Zündspannung und unveränderter Kapazität die Schockwellenenergie zu kleineren Werten hin veränderbar ist.The object of the invention is to provide a device for crushing concrement, in which the shock wave energy can be changed to smaller values with unchanged ignition voltage and unchanged capacitance.

Diese Aufgabe wird von der Erfindung nach den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by the invention according to the features of claim 1. Refinements are the subject of dependent claims.

Zwischen Stosswellengenerator und Funkenstrecke sind ein oder mehrere ohmsche Verbraucher vorgesehen, die wahlweise zwischengeschaltet und auch ausgetauscht werden können. In diesen Verbrauchern wird die Energie, die an der Funkenstrecke nicht benötigt wird, in Wärme umgesetzt. Die Wasserstrecke der Unterwasserfunkenstrecke ist, je nach Leitfähigkeit des Wassers und Geometrie der Elektrode, sehr hochohmig (typisch mehrere kOhm). Deshalb muss die Zündspannung unverändert hoch bleiben. Erst wenn sich in der Unterwasserstrecke ein gut leitfähiger Plasmakanal ausgebildet hat und der eigentliche Entladestrom fliesst, zeigt der sehr niederohmige Verbraucher als Vorwiderstand (typisch 0.1 bis 1 Ohm) seine Wirkung.One or more ohmic consumers are provided between the shock wave generator and the spark gap, which can optionally be interposed and also exchanged. The energy that is not required at the spark gap is converted into heat in these consumers. The water path of the underwater spark gap is, depending on the conductivity of the water and geometry of the electrode, very high impedance (typically several kOhm). Therefore the ignition voltage must remain high. Only when a highly conductive plasma channel is formed in the underwater stretch and the actual discharge current flows, the very low-resistance consumer shows its effect as a series resistor (typically 0.1 to 1 ohm).

Als vorteilhafter Einbauort im Stosswellengerät bietet sich die leicht zugängliche Elektrodenwechseleinrichtung an. Hierbei kann der Verbraucher der Innenleiter der Elektrodenwechseleinrichtung selbst sein. Derzeit besteht der Innenleiter der Wechseleinrichtung aus einem sehr gut leitenden Material, beispielsweise versilbertem Messing. Die Elektrodenwechselvorrichtung wird erfindungsgemäss ersetzt durch ein geometrisch identisches Bauteil mit einem Innenleiter, der aus einem schlechter leitenden Material, beispielsweise Edelstahl, besteht. Ebenfalls lässt sich über die geometrische Gestaltung des Innenleiters, beispielsweise über den Leiterquerschnitt, noch eine Veränderung des Widerstandes und damit eine Anpassung an die gewünschte Schockwellenenergie erzielen.
Möglich ist auch, die Elektrode selbst entsprechend auszugestalten. Beispielsweise lässt sich der Innenleiter oder auch der Aussenleiter der Elektrode aus einem anderen Material mit verändertem Widerstand herstellen.
Der Widerstand des Innenleiters liegt im allgemeinen zwischen 0.1 bis 1 Ohm. Die Leistungsaufnahme wird bei normalem Klinikbetrieb im zeitlichen Mittel bei max. 30 Watt liegen, so dass die Wärmeabfuhr durch natürliche Wärmeleitung ausreichend ist.The easily accessible electrode changing device is an advantageous installation location in the shock wave device. The consumer can be the inner conductor of the electrode changing device itself. At the moment, the inner conductor of the changing device is made of a very good conductive material, for example silver-plated brass. According to the invention, the electrode changing device is replaced by a geometrically identical component with an inner conductor, which consists of a poorly conductive material, for example stainless steel. A change in the resistance and thus an adaptation to the desired shock wave energy can also be achieved via the geometric design of the inner conductor, for example via the conductor cross section.
It is also possible to design the electrode accordingly. For example, the inner conductor or the outer conductor of the electrode can be made of a different material with a changed resistance.
The resistance of the inner conductor is generally between 0.1 and 1 ohm. In normal hospital operation, the power consumption is averaged over time at max. 30 watts lie, so that the heat dissipation by natural heat conduction is sufficient.

Die Erfindung wird anhand von Figuren näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to figures.

Es zeigen:

Figur 1: eine Schaltungsskizze mit integriertem Widerstand,
Figur 2: eine Elektrodenwechseleinrichtung,
Figur 3: eine Elektrode.

Show it:

Figure 1: a circuit diagram with integrated resistor,
Figure 2: an electrode changing device,
Figure 3: an electrode.

Figur 1 zeigt schematisch den Schaltkreis 2 eines Stosswellenerzeugers mit Kondensator 4, Schaltfunkenstrecke 6 und Funkenstrecke 8. Zwischen Schaltfunkenstrecke 6 und Funkenstrecke 8, an der die Stosswelle entsteht, ist ein Widerstand 10 eingezeichnet, der seriell geschaltet ist.Figure 1 shows schematically the circuit 2 of a shock wave generator with capacitor 4, switching spark gap 6 and spark gap 8. Between the switching spark gap 6 and spark gap 8, on which the shock wave occurs, a resistor 10 is shown, which is connected in series.

Figur 2 zeigt eine Elektrodenwechseleinrichtung 12, in die eine Elektrode 14 eingeschoben ist und über zwei Verriegelungsklinken 16 gehalten wird. Der Innenleiter 18 der Elektrode 14 geht in den Innenleiter 20 der Wechseleinrichtung 12 über.FIG. 2 shows an electrode changing device 12, into which an electrode 14 is inserted and held over two locking pawls 16. The inner conductor 18 of the electrode 14 merges into the inner conductor 20 of the changing device 12.

Figur 3 zeigt eine Elektrode 14 mit Innenleiter 18 und Aussenleiter 22. Dazwischen befindet sich Isolationsmaterial 24. Material und Querschnitt der Leiter kann variiert werden, um einen veränderten Widerstand zu erzielen.FIG. 3 shows an electrode 14 with an inner conductor 18 and an outer conductor 22. In between there is insulation material 24. The material and cross section of the conductors can be varied in order to achieve a changed resistance.

Claims

Shock wave treatment apparatus (2), in particular for breaking down in a contact-free manner calculi in the bodies of living beings, having an underwater spark gap (8), a shock wave generator and a switch (6), one or a plurality of low-resistance resistors (10) in series with the underwater spark gap being provided as loads, characterized in that the resistive loads (10) are adjustable.
Apparatus according to Claim 1, characterized in that the resistive load (10) is replaceable.
Apparatus according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the resistive load (10) is an easily accessible component of the apparatus.
Apparatus according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the resistive load (10) is part of the electrode exchange device (12).
Apparatus according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the resistive load (10) is the replaceable inner conductor (20) of the electrode exchange device (12).
Apparatus according to at least one of the preceding Claims, characterized in that metal conductors having variable resistance values are provided in the electrode (14) forming the underwater spark gap (8).
Apparatus according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the resistor material used is special steel.
Apparatus according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the resistance value is approximately 0.1 to 1 ohm.
Apparatus according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the heat generated in the load (10) can be eliminated via natural heat conduction.