EP0590177B1 - Gerät zum Erzeugen von Stosswellen für die berührungsfreie Zerstörung von Konkrementen in Körpern von Lebewesen - Google Patents
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- EP0590177B1 EP0590177B1 EP92116582A EP92116582A EP0590177B1 EP 0590177 B1 EP0590177 B1 EP 0590177B1 EP 92116582 A EP92116582 A EP 92116582A EP 92116582 A EP92116582 A EP 92116582A EP 0590177 B1 EP0590177 B1 EP 0590177B1
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- G10K15/04—Sound-producing devices
- G10K15/06—Sound-producing devices using electric discharge
Definitions
- the invention relates to a device for destroying concrements with the features specified in the preamble of claim 1.
- a device of this type is known from DE-PS 26 35 635.
- the electrical discharge between the electrodes in a liquid takes place in the first focal point of an ellipsoid of revolution.
- a shock wave propagates due to the explosive evaporation of the liquid, which is focused in the second focal point of the ellipsoid.
- the concretions to be crushed In this second focal point are the concretions to be crushed.
- low-frequency components generated by the cavitation bubble are also emitted. Due to the high amplitude, these low-frequency sound components in the audible range disturb both the patient and the personnel in the treatment room. In addition, the low-frequency sound components contribute significantly to pain sensation during therapy.
- WO-A-92/12513 describes a device for generating an electrical discharge between two electrodes, between which an electrically conductive liquid medium is present. This medium is located with the electrodes within a substantially sealed container. This container does not need to be rigid in terms of function and can, for example, be made of latex.
- the invention is based on the object of designing a device of the type described in the introduction in such a way that the low-frequency components are damped when a shock wave is generated.
- the use of a sleeve surrounding the electrodes reduces the low-frequency sound components.
- the shock wave generated by the discharge can penetrate the sleeve and continues in the liquid medium surrounding it.
- the sleeve ensures that the maximum gas bubble radius is reduced because the unimpeded expansion of the gas bubbles produced during electrical discharge is avoided. This results in a reduction in the sound power generated by the gas bubble.
- the noise exposure of the patient and the staff is thus significantly reduced without reducing the efficiency of the stone crushing. Furthermore, a largely pain-free stone treatment is made possible.
- the electrodes 4 and 5 are arranged in a sleeve 7.
- the sleeve 7 is closed at the top and connected pressure-tight to the device at the bottom.
- a liquid medium 6, which also surrounds the electrodes 4 and 5.
- the wall thickness of the sleeve 7 is smaller than the wavelength of the shock wave so that it is not reflected from the inside of the sleeve.
- the wall thickness of the sleeve can also be chosen larger.
- the electrode 5 is insulated except for a region around the electrode 4 and extends perpendicular to the electrode 4. This ensures that the electrical discharge in the non-insulated region of the electrode 5 fluctuates spatially in statistical terms, which results in an increased shattering volume in the second focal point of the ellipsoid benefits.
- the inner conductor 1 is connected to the electrode 4 and the outer conductor 3 is connected to the electrode 5.
- the sleeve 7 is fixed to the device via an insulator 8 or detachably connected by means of a thread.
- the sleeve 7 forms the outer conductor 3, and the electrode 5 is electrically connected to the sleeve. In order to avoid partial discharge on the inner wall of the sleeve, it is electrically insulated from the electrode 4 by an insulator 10.
- the electrode arrangement shown in FIG. 3 is bent in an L-shaped manner, and as in FIG. 1, the electrode symmetry axes are perpendicular to one another.
- the device designed according to the invention works as follows: At the time of the electrical discharge between the electrodes 4 and 5, the liquid medium 6 lying between these electrodes is evaporated explosively and heated up strongly. The resulting plasma drives a shock wave in front of it until the speed of propagation of the plasma is less than the speed of propagation of sound in water. Then a shock wave separates from the plasma in a quasi-spherical manner.
- the shock wave can penetrate the wall of the sleeve with appropriate dimensions.
- the cavitation bubble created by the electrical discharge expands and allows the pressure in the sleeve to rise until the volume and temperature of the gas bubble have become dependent on the pressure. Then the gas bubble collapses again.
- the increased pressure in the sleeve reduces the maximum gas bubble radius, which corresponds to a reduction in the sound power generated by the cavitation bubble.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Zerstören von Konkrementen mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
- Ein Gerät dieser Art ist aus der DE-PS 26 35 635 bekannt. Die elektrische Entladung zwischen den in einer Flüssigkeit befindlichen Elektroden findet im ersten Brennpunkt eines Rotationsellipsoids statt. Nach der elektrischen Entladung breitet sich infolge der explosionsartigen Verdampfung der Flüssigkeit eine Stoßwelle aus, die im zweiten Brennpunkt des Ellipsoids fokussiert wird. In diesem zweiten Brennpunkt befinden sich die zu zertrümmernden Konkremente. Neben den gewünschten Stoßwellen werden auch durch die Kavivationsblase entstehende niederfrequente Anteile emittiert. Diese im hörbaren Bereich liegenden niederfrequenten Schallanteile stören durch die hohe Amplitude sowohl den Patienten als auch das sich im Behandlungsraum befindende Personal. Außerdem tragen die niederfrequenten Schallanteile erheblich zur Schmerzempfindung während der Therapie bei.
- Bekannt ist auch die Verwendung eines Elektrolyts als flüssiges Medium, von welchem die Elektroden umgeben sind.
- In der WO-A-92/12513 ist eine Vorrichtung zum Erzeugen einer elektrischen Entladung zwischen zwei Elektroden beschrieben, zwischen denen ein elektrisch leitendes flüssiges Medium vorhanden ist Dieses Medium befindet sich mit den Elektroden innerhalb eines im wesentlichen abgedichteten Behälters. Dieser Behälter braucht funktionsgemäß nicht starr zu sein und kann beispielsweise aus Latex gefestigt sein.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Gerät der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß bei der Erzeugung einer Stoßwelle die niederfrequenten Anteile gedämpft werden.
- Diese Aufgabe wird mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
- Durch die Verwendung einer die Elektroden umgebenden Hülse wird eine Reduzierung der niederfrequenten Schallanteile erreicht. Die durch die Entladung entstehende Stoßwelle kann die Hülse durchdringen und setzt sich in dem diese umgebenden flüssigen Medium fort. Andererseits wird durch die Hülse dafür gesorgt, daß der maximale Gasblasenradius verringert wird, weil das ungehinderte Expandieren der beim elektrischen Entladen entstehenden Gasblasen vermieden wird. Dadurch entsteht eine Verringerung der von der Gasblase generierten Schalleistung. Die Geräuschbelastung des Patienten und des Personals wird damit deutlich verringert, ohne die Effizienz der Steinzerstrümmerung einzuschränken. Weiterhin wird eine weitgehend schmerzfreie Steinbehandlung ermöglicht.
- Vorteilhafte weitere Ausbildungen des Geräts nach Anspruch 1 sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Im folgenden wird die Erfindung an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt
- Fig. 1
- ein erfindungsgemäß ausgebildetes Gerät in schematischer Seitenansicht;
- Fig. 2
- eine andere Ausführungsform des Geräts in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellung;
- Fig. 3
- den Elektrodenteil eines Geräts in schematischer Seitenansicht.
- In einer Hülse 7 sind die Elektroden 4 und 5 angeordnet. Die Hülse 7 ist oben geschlossen und unten druckdicht am Gerät angeschlossen. In der Hülse 7 befindet sich ein flüssiges Medium 6, welches auch die Elektroden 4 und 5 umgibt.
- Die Wanddicke der Hülse 7 ist bei einer Metallhülse kleiner als die Wellenlänge der Stoßwelle, damit diese nicht von der Innenseite der Hülse reflektiert wird. Bei Verwendung von Kunststoff, wobei dieser eine ähnliche akustische Impedanz wie das flüssige Medium 6 hat, kann die Wanddicke der Hülse auch größer gewählt werden.
- Die Elektrode 5 ist bis auf einen Bereich um die Elektrode 4 isoliert und verläuft senkrecht zur Elektrode 4. Dadurch wird erreicht, daß die elektrische Entladung in dem nicht-isolierten Bereich der Elektrode 5 räumlich statistisch schwankt, was einem vergrößerten Zertrümmerungsvolumen im zweiten Brennpunkt des Ellipsoids zugute kommt.
- Gemäß Fig. 1 ist der Innenleiter 1 mit der Elektrode 4 und der Außenleiter 3 mit der Elektrode 5 verbunden. Die Hülse 7 ist über einen Isolator 8 mit dem Gerät fest oder mittels eines Gewindes lösbar verbunden.
- Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform bildet die Hülse 7 den Außenleiter 3, und die Elektrode 5 ist mit der Hülse elektrisch verbunden. Um eine Teilentladung an der Innenwand der Hülse zu vermeiden, ist diese durch einen Isolator 10 von der Elektrode 4 elektrisch isoliert.
- Gute Zertrümmerungsergebnisse werden auch mit der in Fig. 3 dargestellten Elektrodenanordnung erzielt. Hier ist die Elektrode 5 L-förmig umgebogen, und wie bei Fig. 1 stehen auch hier die Elektrodensymmetrieachsen senkrecht zueinander.
- Das erfindungsgemäß ausgebildete Gerät arbeitet wie folgt:
Zum Zeitpunkt der elektrischen Entladung zwischen den Elektroden 4 und 5 wird das zwischen diesen Elektroden liegende flüssige Medium 6 explosionsartig verdampft und stark aufgeheizt. Das so entstandene Plasma treibt eine Stoßwelle vor sich her, bis die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Plasmas Kleiner als die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schall in Wasser ist. Danach löst sich eine Stoßwelle quasi sphärisch vom Plasma ab. - Die Stoßwelle kann bei entsprechender Dimensionierung die Wand der Hülse durchdringen.
- Die durch die elektrische Entladung entstandene Kavitationsblase expandiert und läßt den Druck in der Hülse ansteigen, bis sich Volumen und Temperatur der Gasblase in Abhängigkeit vom Druck eingestellt haben. Danach kollabiert die Gasblase wieder.
- Durch den erhöhten Druck in der Hülse wird der maximale Gasblasenradius verringert, was eine Verringerung der von der Kavitationsblase generierten Schalleistung entspricht.
Claims (6)
- Gerät zum Erzeugen von Stoßwellen mittels einer Funkenstrecke unter Verwendung von zwei Elektroden (4, 5), wobei beim elektrischen Durchbruch zwischen den in einem flüssigen Medium (6) liegenden Elektroden dieses Medium explosionsartig verdampft und damit Stoßwellen für die berührungsfreie Zerstörung von Konkrementen in Körpern von Lebewesen erzeugt, wobei die Elektroden in einer diese druckdicht umgebenden Hülse (7) angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die ein ungehindertes Expandieren der beim elektrischen Entladen entstehenden Gasblasen vermeidende Hülse (7) am oberen Ende mit einem Dämpfer versehen ist, welcher die akustische Primärwelle dämpft. - Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (7) aus Metall besteht und eine Wanddicke aufweist, die kleiner als die Wellenlänge der Stoßwelle ist.
- Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (7) zwischen 0,1 mm und 0,6 mm dick ist.
- Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (7) aus Kunststoff besteht, dessen akustische Impedanz der von Wasser entspricht.
- Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (7) eine Wanddicke von 1 mm bis 10 mm aufweist.
- Gerät nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Metall bestehende Hülse (7) als Außenleiter verwendet wird.
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