JP2003144446A - 衝撃波源 - Google Patents

衝撃波源

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JP2003144446A
JP2003144446A JP2002262267A JP2002262267A JP2003144446A JP 2003144446 A JP2003144446 A JP 2003144446A JP 2002262267 A JP2002262267 A JP 2002262267A JP 2002262267 A JP2002262267 A JP 2002262267A JP 2003144446 A JP2003144446 A JP 2003144446A
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coil
wave source
coil support
waves
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Mario Bechtold
ベヒトルト マリオ
Jens Fehre
フェ−レ イエンス
Bernd Granz
グランツ ベルント
Matthias Mahler
マーラー マチアス
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Original Assignee
Siemens AG
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    • B06B2201/70—Specific application
    • B06B2201/76—Medical, dental

Abstract

(57)【要約】 【課題】 衝撃波の発生時に可聴音波の発生が減少する
ようにする。 【解決手段】 コイル支持体（２，２１〜２６）と、コ
イル（３）と、コイル（３）から絶縁して分離されてい
る、衝撃波を発生させるための膜（４）とを備え、コイ
ル支持体（２３）が側面、コイル（３）側の第１の外被
面（３０）およびコイル（３）とは反対側の第２の外被
面（４０）を有し、第２の外被面（４０）が非平坦に形
成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コイル支持体と、
コイルと、コイルから絶縁して分離されている、衝撃波
を発生させるための膜とを備えた衝撃波源に関する。
【０００２】
【従来の技術】冒頭に挙げた種類の電磁的衝撃波は医療
において例えば患者の体内結石（例えば腎結石）を非侵
襲的に破砕するために適用される。この種の衝撃波源に
よる衝撃波の発生は、コイル支持体上に配設されている
コイルに対して短時間の高圧パルスが供給されることに
より達成される。コイルとこのコイルから絶縁して分離
されている金属膜との電磁的相互作用に基づいて、膜が
衝撃波源と患者との間に存在する水区間内へコイルによ
り突き離され、その結果、減弱された正弦波が衝撃波と
患者との間の搬送媒体としての水区間内へ送信される。
最終的に、衝撃波が非線形作用により搬送媒体である水
内に発生する。減弱された正弦波振動は衝撃波の電気的
特性により決定される約１５０〜２００ｋＨｚの基本周
波数を有する。これらの正弦波は人間の可聴範囲外にあ
る。
【０００３】しかし、電磁的衝撃波源により衝撃を発生
させる場合、音波も発生する（例えば、非特許文献１参
照。）。つまり、正弦波を水区間内へ送信すると同時に
波は反対方向へすなわち通常セラミックススから形成さ
れたコイル支持体へ走行し、このコイル支持体が先ず軸
線方向へ伝搬する波を半径方向波もしくはラム波へ変換
する。この場合、半径方向波およびラム波はコイル支持
体を励起して振動させ、人間の可聴範囲内（すなわち２
０ｋＨｚ以下）の低周波音波を発生させる。コイル支持
体が高い対称性を有するという幾何学的形状により―す
なわち、コイル支持体は通常その長手軸線が直角に貫通
する円形の横断面を有する―コイル支持体の縁部におけ
る反射により半径方向波とラム波との同相重なりが生
じ、その結果患者および医療スタッフにとってきわめて
不快な音響レベルの音波が発生する。
【０００４】なお、コイル支持体をセラミックス材料か
ら形成することは別の文献によっても知られている（例
えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００５】
【非特許文献１】Ｈ．Ｒｅｉｃｈｅｎｂｅｒｇｅｒおよ
びＧ．Ｎａｓｅｒ著「砕石術における衝撃波の体外式世
代用の電磁的音響源」シーメンス社研究開発報告書、第
１５巻、１９８６年発行、第４号、ｐ１８７〜１９４）
【特許文献１】独国特許出願公開第３５０２７７０号明
細書
【特許文献２】独国特許出願公開第３５０５８５５号明
細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、冒頭に挙げた種類の衝撃波源を、衝撃波の発生時に
可聴音波の発生が減少するように形成することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、この課
題は、長手軸線を有するコイル支持体と、コイルと、コ
イルから絶縁して分離されている、衝撃波を発生させる
ための膜とを備え、コイル支持体は、その長手軸線が直
角に貫通する、コイル支持体の横断面が非円形の輪郭を
有するように形成されている衝撃波源により解決され
る。本発明によれば、コイル支持体のこの形状がコイル
支持体の高い対称性からのずれを表す。なお、この高い
対称性は、衝撃波の発生の途中に形成される半径方向波
もしくはラム波がコイル支持体の縁部面における反射に
よって同相で重なり、それによりコイル支持体が励起さ
れて強い振動を生じ、比較的高い音響レベルの音波が発
生するという欠点に結び付く。本発明によれば、この高
い対称性からのずれによって特に半径方向波およびラム
波の同相重なりが少なくとも減少するので、高い音響レ
ベルの音波の発生も減少する。
【０００８】本発明の変形によれば、コイル支持体の横
断面が角を持つ輪郭、角および丸みを含む不規則に延び
る輪郭、もしくは角および丸みを含む規則的に延びる非
円形の輪郭を有し、その結果上述したように半径方向波
もしくはラム波の同相重なりが阻止されるか、あるいは
少なくとも明らかに減少する。
【０００９】本発明によれば、この課題は、コイル支持
体と、コイルと、コイルから絶縁して分離されている、
衝撃波を発生させるための膜とを備え、このコイル支持
体が側面、コイル側の第１の外被面およびコイルとは反
対側の第２の外被面を有し、第２の外被面が非平坦に形
成されている衝撃波源によっても解決される。第２の外
被面をこのような形状にすることによって、軸線方向へ
伝搬する波を半径方向波もしくはラム波へ変換すること
が明らかに減少する。そのほかに、半径方向波もしくは
ラム波の同相重なりも減少させることができるので、コ
イル支持体が励起されて振動することが減少し、従って
音波の発生が明らかに減少する。
【００１０】本発明の変形によれば、第２の外被面は円
形のもしくは角のある形状を有し特に不規則である窪み
及び／又は隆起を有する。
【００１１】本発明の実施態様によれば、さらにコイル
支持体は波の形成及び／又は伝搬を減弱させる材料から
形成されている。例えば上記特許文献１もしくは特許文
献２に記載されているようなセラミックス材料から形成
されているコイル支持体の場合と異なり、波の形成及び
／又は伝搬を減弱させる材料から形成されているコイル
支持体により、衝撃波発生時の音波の発生がさらに減少
する。というのは、コイル支持体の方向へ向いた約１０
０〜３００ｋＨｚの基本周波数を有する高周波の軸線方
向伝搬が減弱させられるだけでなく、その低周波の半径
方向波もしくはラム波への変換、すなわちコイル支持体
を励起して振動させる半径方向波もしくはラム波の形成
およびその伝搬が減少するからである。従って、コイル
支持体が励起されて振動することが低下し、衝撃波発生
時の音波の発生が明らかに低下する。
【００１２】本発明の変形では、波の形成及び／又は伝
搬を減弱させるコイル支持体材料が１００以下、好まし
くは５０以下の機械的振動等級を有する。なお、機械的
振動等級とは材料の振動能力に関する尺度である。これ
に対して、従来、コイル支持体に用いられているセラミ
ックス材料は約１０００の振動等級を有する。
【００１３】本発明の実施態様によれば、コイル支持体
用の材料がゴムもしくは合成樹脂を含む。また、コイル
支持体が完全にゴムもしくは合成樹脂から形成されるよ
うにもできる。本発明の変形によれば、材料すなわち例
えばゴムもしくは合成樹脂は、波の形成及び／又は伝搬
を均質な材料よりも良好に減弱させるような不均質な材
料を含む非導電性粒子を備えている。本発明の別の変形
によれば、粒子は波の形成及び／又は伝搬を減弱させる
材料よりも高い硬度を有する材料から成る。このように
して、コイル支持体のより高い強度が達成されると同時
に、より高い寸法安定性が得られる。
【００１４】本発明の別の実施態様によれば、波の形成
及び／又は伝搬を減弱させる材料が発泡プラスチックで
ある。最適な発泡プラスチックは例えば純粋硬質発泡体
（ＩＶＰＵ工業連合社、ポリウレタン発泡プラスチック
社団法人（シュトゥットガルト）が販売している）であ
る。
【００１５】本発明の別の変形によれば、波の形成及び
／又は伝搬を減弱させる材料はハニカム構造を有し、本
発明の変形によればこの材料はプラスチックもしくは硬
質紙である。この場合、ハニカム構造は規則的な及び／
又は不規則な多角形を有する。ハニカム構造を有しプラ
スチックもしくは硬質紙から成る最適な材料は例えばＥ
ｕｒｏ‐Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ企業グループ、Ｚｏｎｅ
Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｌｌｅ（ルクセンブルク）によっ
て販売されている。この種の材料から形成されハニカム
構造を有するコイル支持体も低周波の形成を明らかに減
少させ、かつ低周波および高周波の伝搬を明らかに減弱
させ、その結果衝撃波発生時の音波の発生が明らかに減
少する。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の実施例は添付の図面に示
されている。
【００１７】図１には公知の電磁的衝撃波源１の構造の
概略図が示されている。衝撃波源１は、この実施例では
円板状のコイル支持体２と、フラットコイル３と、金属
膜４とを有する。衝撃波源１の構造を具体的に説明する
ために、コイル支持体２、フラットコイル３および膜４
は図１に分解して示されている。図２に示されているよ
うに、衝撃波源１の作動前の状態ではフラットコイル３
はコイル支持体２上に存在し、図１には示されていない
絶縁箔５によって金属膜４から絶縁して分離されてい
る。衝撃波の発生時にはコイル支持体２上に配設されて
いるフラットコイル３に対して短時間の高圧パルスが供
給される。フラットコイル３とフラットコイル３から絶
縁して分離されている膜４との電磁的相互作用に基づい
て、この膜４が図１および２には詳細には示されていな
い音響伝搬媒体（通常は水）内へ突き離される。このよ
うにして衝撃波が発生させられ、伝搬媒体である水を通
じて患者の体内へ導入される。
【００１８】冒頭に述べられているように、この種の電
磁的衝撃波源による衝撃波の発生時には、不快な音響レ
ベルの音波も発生するので、本発明によれば、コイル支
持体の幾何学的形状を変更し、それによりコイル支持体
を励起して振動させる半径方向波もしくはラム波の同相
重なりがまったく生じないかあるいはごくわずかしか生
じないようにすることが提案される。
【００１９】図３および４には、コイル支持体２１，２
２の本発明による実施例が示されている。コイル支持体
２１，２２の特徴は、その形態においてコイル支持体の
高い対称性からのずれが施されていることにある。図１
のコイル支持体２を見ると、コイル支持体２が長手軸線
２０を有している。長手軸線２０に対してコイル支持体
２は高い対称性を有する。長手軸線が直角に貫通する、
コイル支持体２の任意の横断面は円形輪郭すなわち高い
対称性の輪郭を有する。このため、横断面もしくはコイ
ル支持体が長手軸線２０を中心に回転する際に、コイル
支持体の平面図では、その外側の輪郭に変化が生じな
い。これは衝撃波の発生中に形成される半径方向波もし
くはラム波の同相重なりを促進し、その結果高い音響レ
ベルの低周波性音波の発生も促進する。
【００２０】このため、本発明によれば、長手軸線２０
が直角に貫通する、コイル支持体の横断面が非円形の輪
郭を有し、その結果横断面ないしはコイル支持体が長手
軸線２０を中心に任意に回転することにより、横断面な
いしはコイル支持体の平面図で認められるような出発輪
郭とは最終輪郭が一致しないようにコイル支持体を形成
することが提案されている。
【００２１】図３に示されているコイル支持体２１は、
長手軸線２０が直角に貫通する任意の横断面が非円形の
輪郭（この例では角を持つ輪郭）を有するように形成さ
れている。このようにして、半径方向波もしくはラム波
が形成される場合、これらの波の同相重なりが生じない
ようにこれらの波がコイル支持体２１の縁部で反射され
ることが阻止される。この結果、波が強められ、それに
より音波発生が強められる。コイル支持体２１は長手軸
線２０を中心に３６０°回転する場合に初めて最終輪郭
が出発輪郭に一致することになるように形成されてい
る。
【００２２】図４には長手軸線２０が直角に貫通する横
断面が、規則的に形成された八角形の輪郭を有するコイ
ル支持体２２が示されている。輪郭は規則的であるが、
円形の輪郭からずれることにより、ラム波もしくは半径
方向波の重なりが減少する。しかし、図３に示されてい
るような不規則に延びる輪郭は、この種の重なりを回避
することに関して、図４に示されているコイル支持体の
実施例よりもさらに効果が高い。
【００２３】また、長手軸線２０が直角に貫通する横断
面の輪郭は角を有するだけでなく、丸みを有することも
できる。
【００２４】本発明によるコイル支持体の別の実施例に
よれば、円板状のコイル支持体の、フラットコイル３と
は反対側の外被面は非平坦に形成されている。図５には
長手軸線２０の方向での本発明によるコイル支持体２３
の断面が示されている。図５から見てとれるように、フ
ラットコイル３が配設されている、フラットコイル３側
の第１の外被面３０は平坦に形成されている。これに対
して、コイル支持体２３の、フラットコイル３とは反対
側の第２の外被面４０は非平坦であり、この例では明ら
かな窪みおよび隆起を有している。これらの窪み及び／
又は隆起は特に不規則である。特に、窪み及び／又は隆
起は外被面全体に広がっている。このようにして、衝撃
波の発生時に長手軸線２０の方向へ軸線方向にコイル支
持体２３内を伝搬する波は少量が半径方向波もしくはラ
ム波へ変換される程度である。さらに、コイル支持体を
振動させ得る、軸線方向へ伝搬する波の同相重なりがま
ったく生じないか、ごくわずかしか生じなくなるように
もなる。従って、このようにしても衝撃波発生時の可聴
音波の発生は明らかに減少する。
【００２５】衝撃波の発生時の可聴音波の発生をさらに
減少させるために、コイル支持体を、低周波の形成及び
／又は高周波および低周波の伝搬を減弱させる材料から
形成することによって、コイル支持体がまったく励起さ
れず振動しない、あるいは少なくとも大幅に軽減されて
励起されて僅かしか振動しないので、衝撃波の発生時に
音波がまったく発生しない、あるいは少なくとも明らか
に僅かしか発生しないようにすることが提案される。こ
の場合、材料は１００以下、好ましくは５０以下の機械
的振動等級を有するのがよい。
【００２６】図６〜８には、波の形成及び／又は伝搬を
減弱させるこの種の材料から形成されかつ５０以下の振
動等級を有するコイル支持体２４〜２６が示されてい
る。図６に示されているコイル支持体２４はゴムもしく
は合成樹脂から形成されており、非導電性の硬い粒子１
０を混ぜられている。この実施例の場合、粒子１０はゴ
ムもしくは合成樹脂よりも高い硬度を有する酸化タング
ステンもしくはセラミックスから成る。粒子１０は、一
方ではコイル支持体２４の強度を高めかつ寸法安定性を
保つために、他方では波の形成および伝搬をゴムもしく
は合成樹脂より良好に減弱させる不均質な材料を作成す
るために設けられている。
【００２７】図７には発泡プラスチックから形成されて
いるコイル支持体２５が示されている。この実施例の場
合、発泡プラスチックは断熱材として用いられている純
粋硬質発泡体である。しかし、純粋硬質発泡体はコイル
支持体用の材料としても適している。というのは、衝撃
波を発生させる際にコイル支持体２５内での波の形成お
よび伝搬が減弱され、その結果セラミックスから形成さ
れているコイル支持体に比べて衝撃波発生時に発生する
音波が明らかに低下するからである。
【００２８】図８には、ハニカム構造を有する材料から
成るコイル支持体の本発明による実施例が示されてい
る。ハニカム構造を有する材料はプラスチック、硬質紙
もしくはその他の材料を用いることもできる。ハニカム
構造を有するこの種の材料は例えばＥｕｒｏ‐Ｃｏｍｏ
ｓｉｔｅｓ企業グループ（ルクセンブルク）によって販
売されている。この種の材料から形成されているコイル
支持体２６によっても波の形成および伝搬は減弱させら
れるので、コイル支持体２６を有する衝撃波源を用いて
衝撃波を発生させる際にきわめてわずかに可聴音波が発
生するにすぎない。また、ハニカム構造は規則的な多角
形、つまり三角形、四角形もしくはこの実施例のように
六角形及び／又は不規則な多角形（これは不規則な縁部
を有する多角形と解される）を有する。
【００２９】本発明による電磁的衝撃波源のコイル支持
体の新たな実施例は上述したように図３〜８に互いに別
個に示され、明らかにされた。しかし、コイル支持体の
種々の実施例は任意に互いに組合わせることもできる。
例えば、コイル支持体は純粋硬質発泡体から形成するこ
ともでき、平面図では角のある不規則な外側輪郭を持つ
こともでき、フラットコイルとは反対側の第２の外被面
に窪みおよび隆起を有することもできる。同様に、図３
および８において説明されている本発明によるコイル支
持体の実施例のその他の組合わせも問題なく形成可能で
ある。
【００３０】また、コイル支持体は必ずしも円板状に形
成する必要はなく、コイルがフラットコイルである必要
もない。
【図面の簡単な説明】
【図１】コイル支持体を有する電磁的衝撃波源の構造を
示す概略図
【図２】コイル支持体を有する電磁的衝撃波源の構造を
示す概略図
【図３】図１および図２に基づく衝撃波源のコイル支持
体の本発明による実施例を示す概略図
【図４】図１および図２に基づく衝撃波源のコイル支持
体の本発明による実施例を示す概略図
【図５】図１および図２に基づく衝撃波源のコイル支持
体の本発明による実施例を示す概略図
【図６】図１および図２に基づく衝撃波源のコイル支持
体の本発明による実施例を示す概略図
【図７】図１および図２に基づく衝撃波源のコイル支持
体の本発明による実施例を示す概略図
【図８】図１および図２に基づく衝撃波源のコイル支持
体の本発明による実施例を示す概略図
【符号の説明】
１ 電磁的衝撃波源 ２ コイル支持体 ３ フラットコイル ４ 膜 ５ 絶縁箔 １０ 粒子 ２０ 長手軸線 ２１〜２６ コイル支持体 ３０ 第１の外被面 ４０ 第２の外被面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イエンス フェ−レ ドイツ連邦共和国 91353 ハウゼン ツ ム フィルスト １ (72)発明者 ベルント グランツ ドイツ連邦共和国 90522 オベラスバッ ハ レオンハルトシュトラーセ ６ (72)発明者 マチアス マーラー ドイツ連邦共和国 91058 エルランゲン フリードリッヒ‐バウアー‐シュトラー セ 33 Ｆターム(参考） 4C060 EE02 MM27

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 長手軸線（２０）を有するコイル支持体
    （２，２１〜２６）と、コイル（３）と、コイル（３）
    から絶縁して分離されている、衝撃波を発生させるため
    の膜（４）とを備え、コイル支持体（２１、２２）は、
    長手軸線（２０）が直角に貫通する、コイル支持体（２
    １，２２）の横断面が非円形の輪郭を有するように形成
    されていることを特徴とする衝撃波源。
  2. 【請求項２】 コイル支持体（２１，２２）の横断面が
    角を持つ輪郭を有することを特徴とする請求項１記載の
    衝撃波源。
  3. 【請求項３】 コイル支持体（２１，２２）の横断面が
    不規則に延びる輪郭もしくは規則的に延びる非円形の輪
    郭を有することを特徴とする請求項１または２記載の衝
    撃波源。
  4. 【請求項４】 コイル支持体（２，２１〜２６）と、コ
    イル（３）と、コイル（３）から絶縁して分離されてい
    る、衝撃波を発生させるための膜（４）とを備え、コイ
    ル支持体（２３）が側面、コイル（３）側の第１の外被
    面（３０）およびコイル（３）とは反対側の第２の外被
    面（４０）を有し、第２の外被面（４０）が非平坦に形
    成されていることを特徴とする衝撃波源。
  5. 【請求項５】 第２の外被面（４０）が窪み及び／又は
    隆起を有することを特徴とする請求項４記載の衝撃波
    源。
  6. 【請求項６】 第２の外被面（４０）の窪み及び／又は
    隆起が不規則であることを特徴とする請求項５記載の衝
    撃波源。
  7. 【請求項７】 コイル支持体（２１〜２６）が波の形成
    及び／又は伝搬を減弱させる材料から形成されているこ
    とを特徴とする請求項１ないし６の１つに記載の衝撃波
    源。
  8. 【請求項８】 波の形成及び／又は伝搬を減弱させる材
    料が１００以下の機械的振動等級を有することを特徴と
    する請求項７記載の衝撃波源。
  9. 【請求項９】 波の形成及び／又は伝搬を減弱させる材
    料がゴムもしくは合成樹脂を有することを特徴とする請
    求項７または８記載の衝撃波源。
  10. 【請求項１０】 波の形成及び／又は伝搬を減弱させる
    材料が粒子（１０）を混ぜられていることを特徴とする
    請求項７ないし９の１つに記載の衝撃波源。
  11. 【請求項１１】 粒子（１０）が波の形成及び／又は伝
    搬を減弱させる材料より高い硬度を有する材料から形成
    されていることを特徴とする請求項１０記載の衝撃波
    源。
  12. 【請求項１２】 波の形成及び／又は伝搬を減弱させる
    材料が発泡プラスチックであることを特徴とする請求項
    ７記載の衝撃波源。
  13. 【請求項１３】 波の形成及び／又は伝搬を減弱させる
    材料がハニカム構造を有することを特徴とする請求項７
    記載の衝撃波源。
  14. 【請求項１４】 ハニカム構造が規則的及び／又は不規
    則な多角形を有することを特徴とする請求項１３記載の
    衝撃波源。
  15. 【請求項１５】 ハニカム構造を有する材料がプラスチ
    ックもしくは硬質紙を有することを特徴とする請求項１
    ３または１４記載の衝撃波源。
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