JPH04263848A - 圧力パルス源 - Google Patents

圧力パルス源

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JPH04263848A
JPH04263848A JP3305225A JP30522591A JPH04263848A JP H04263848 A JPH04263848 A JP H04263848A JP 3305225 A JP3305225 A JP 3305225A JP 30522591 A JP30522591 A JP 30522591A JP H04263848 A JPH04263848 A JP H04263848A
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JP
Japan
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pressure
pressure pulse
pulse source
shock wave
pressure sensors
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JP3305225A
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English (en)
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Bernd Granz
グランツ ベルント
Georg Koehler
ゲオルク ケーラー
Ulrich Schaetzle
ウルリツヒ シエツツエレ
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/22Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for
    • A61B17/225Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for for extracorporeal shock wave lithotripsy [ESWL], e.g. by using ultrasonic waves
    • A61B17/2256Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for for extracorporeal shock wave lithotripsy [ESWL], e.g. by using ultrasonic waves with means for locating or checking the concrement, e.g. X-ray apparatus, imaging means
    • A61B17/2258Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for for extracorporeal shock wave lithotripsy [ESWL], e.g. by using ultrasonic waves with means for locating or checking the concrement, e.g. X-ray apparatus, imaging means integrated in a central portion of the shock wave apparatus
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01HMEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H3/00Measuring characteristics of vibrations by using a detector in a fluid
    • G01H3/005Testing or calibrating of detectors covered by the subgroups of G01H3/00
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/18Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
    • G10K11/26Sound-focusing or directing, e.g. scanning
    • G10K11/30Sound-focusing or directing, e.g. scanning using refraction, e.g. acoustic lenses

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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、発生された圧力パルス
を焦点区域に集束させるために使われる収束レンズと、
圧電ポリマーシートを含む少なくとも1個の圧力センサ
とを備え、この圧力センサが収束レンズの音響出射面を
形成する表面上に取付けられた圧力パルス源に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の圧力パルス源はヨーロッパ特許
出願公開第0229981号公報に記載されている。こ
の圧力パルス源においては多数の圧力センサが設けられ
、この圧力センサが特に圧力パルス源の運転中にも焦点
区域の特性すなわちその寸法を検出するために使われる
。その際、圧力センサから供給された測定値は所定の寸
法を持つ焦点区域に相当する目標値と比較される。他の
重要な情報、例えば、収束レンズから出射した圧力パル
スの時間的変化およびピーク値に関する情報、もしくは
、音響治療を行うべき対象物または音響治療を行うべき
対象物の所定領域が焦点区域内に存在するように圧力パ
ルス源を音響治療を行うべき対象物に対して相対的にア
ライメントするか否かという情報は、公知の圧力パルス
源を用いたのでは得られないかまたは得られても充分な
精度ではない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧力パ
ルス源の運転中のこの情報を常時任意に使用し得るよう
にすることは、特に医療目的のために、例えば結石の非
接触破砕を行うために圧力パルス源を使用する際には患
者の安全のために基本的に重要である。というのは、一
方では収束レンズから出射した圧力パルスの圧力の時間
的変化から焦点区域において期待すべきピーク圧力を精
密に推定することができるからである。なお、このピー
ク圧力は不必要な組織損傷を回避するために絶対に必要
な圧力よりも高くない。他方では音響治療を行うべき領
域は常に圧力パルス源の焦点区域内に正確に存在しなけ
ればならない。というのは、そうでなければ同様に不必
要な組織損傷が起こるからである。
【0004】そこで、本発明は、圧力パルス源の運転中
に圧力パルスの圧力のピーク値もしくは時間的変化のコ
ントロールおよび/または音響治療を行うべき対象物に
対する相対的な圧力パルス源のアライメントを行い得る
ように、冒頭で述べた種類の圧力パルス源を構成するこ
とを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明は、少なくとも1つの結像区域と少な
くとも1つの測定区域とを有して発生された圧力パルス
を焦点区域に集束させるために使われる収束レンズを備
え、その収束レンズの音響出射面を形成する表面は測定
区域において圧力パルスを集束させるために必要な形状
とは異なった形状を有し、そして測定区域にはそれぞれ
圧電ポリマーシートを含む圧力センサが収束レンズの音
響出射面を形成する表面上に取付けられることを特徴と
する。
【0006】
【作用効果】本発明によれば、収束レンズは結像区域と
測定区域とに分割される。その場合、収束レンズの音響
出射面を形成する表面は圧力パルスを焦点区域に良好に
集束させるために必要である形状を結像区域だけに有し
、一方収束レンズの測定区域の領域は圧力センサを用い
てその都度実施される測定課題に最適に一致するように
成形される。それゆえ、本発明の優れた実施態様によれ
ば、圧力パルスの圧力のピーク値もしくは時間的変化を
検出するために設けられた圧力センサは、ポリマーシー
トの領域に存在する音響伝播方向に対してほぼ直角に延
在する面上に取付けられる。その際、圧力センサから供
給される信号のための評価装置が設けられ、この評価装
置はその信号の時間的変化または少なくともそのピーク
値を検出する。その場合、時間的変化の場合には特に図
形表示が行われ、ピーク値の場合には特に数値表示が行
われる。このようにして収束レンズから出射した圧力パ
ルスの圧力の時間的変化もしくはその都度のピーク値を
検出することができ、その場合音響伝播方向に対して直
角に延在する面上に圧力センサを配置することによって
測定誤差は充分に排除される。このことは特に圧力パル
スの時間的変化を正確に再生することに関しても重要で
ある。というのは、音響伝播方向に対して他の角度で配
置された圧力センサは有限の面積を持つという事情のた
めに実際の状態よりも長い信号期間ならびに圧力パルス
の小さい立上がり勾配およびピーク振幅を有する信号を
供給するからである。というのは、患者内に導入された
圧力パルスの特性の連続的かつ信頼できるコントロール
は患者の安全性のために絶対必要であるので、本発明の
1つの実施態様によれば、少なくとも3個の圧力センサ
が設けられ、評価装置は圧力センサから供給された信号
のピーク値を比較し、少なくとも2つのピーク値が少な
くともほぼ一致しない場合には警報装置を作動させる。 このようにして、2以上の圧力センサが故障した際には
操作者には圧力パルスの特性の信頼できる監視がもはや
保証されないことを示唆することが確実に行われる。
【0007】本発明の他の優れた実施態様によれば、少
なくとも3個の測定区域が設けられ、圧力パルスの反射
成分に基づいて圧力パルス源と音響治療を行うべき対象
物との相対的なアライメントを行うために使われるそれ
らの圧力センサはポリマーシートの領域において焦点区
域を中心にして少なくともほぼ球形状に湾曲させられた
面上に取付けられる。これらの面は特に少なくともほぼ
同一の曲率半径を有する。その場合、圧力センサから供
給される信号のための評価装置が設けられ、この評価装
置はそれぞれ同じ圧力パルスに所属する圧力センサの出
力信号間に現れる走行時間差を評価する。音響インピー
ダンスが極端に変化する境界面に圧力パルスが当たると
、例えば、結石の表面に圧力パルスが当たると、境界面
からは球面波として伝播される回折波が放射される。 個々の圧力センサに到達する回折波成分は圧力センサに
相応した信号を生成させ、回折波が圧力パルスの焦点区
域から放射された場合にはその信号の走行時間差は互い
に特徴的な関係にある。それゆえ、例えば全圧力センサ
が焦点区域を中心にして同一の曲率半径にて球形状に湾
曲させられた面上に配置される場合には、結石が焦点区
域内に存在するならば走行時間は実際上同一になる。即
ち、走行時間差の評価によって、取巻く周囲媒体とは異
なる音響インピーダンスを有する音響治療を行うべき対
象物(例えば結石)が圧力パルス源の焦点区域内に存在
するか否かを検知することができる。その際、圧力セン
サが焦点区域を中心にして球形状に湾曲させられた面上
に取付けられることは重要である。というのは、そうで
なければ、圧力センサの出力信号のパルス期間は長くな
り、しかも出力信号の立上がり勾配およびピーク値は小
さくなるからである。特に立上がり勾配およびピーク値
が小さくなると、例えば10μsの走行時間差(この走
行時間差は人間の組織においては1.5cmの走行路差
に相当する)の場合走行時間差の充分に正確な検出がも
はや可能ではなくなる。
【0008】本発明の特に有利な実施態様によれば、圧
力パルス源と音響治療を行うべき対象物とを相対的に調
整するための調整手段が設けられ、評価装置は走行時間
差が少なくともほぼ互いに関係し圧力パルス源と対象物
との相対的に行われる所望のアライメントに一致するよ
うに調整手段を操作する。それにより、圧力パルス源と
対象物との相対的に行われる所望のアライメントを常に
与える技術的に極めて簡単な方法が保証される。これに
関連して、4個の圧力センサが設けられ、これらが正方
形のコーナーに配置され、その際正方形の平面に対して
直角にその重心を貫通する直線が焦点区域を通るように
することは好ましいことである。つまり、圧力パルス源
と音響治療を行うべき対象物とが直角空間座標系の軸方
向へ互いに相対的に移動可能であり、かつ座標系の軸が
正方形の対角線と正方形の重心および焦点区域を通る直
線とに一致するようにした場合、先ず正方形の一方の対
角線の方向への移動により対応する圧力センサ間の走行
時間差が零に調整され、その後他方の対角線の方向への
移動によりそれに所属する圧力センサ間の走行時間差が
同様に零に調整されることによって、2つの移動軸に関
する圧力パルス源と対象物とを相対的に正しい位置に簡
単に導くことができる。
【0009】圧電ポリマーシートの材料としては特にポ
リフッ化ビニリデン(PVDF)が好適である。
【0010】
【実施例】次に本発明を結石を非接触破砕するために用
いられる衝撃波源の例が示された図面に基づいて詳細に
説明する。
【0011】図1に示された衝撃波源は管状容器1を有
し、その一端部には衝撃波発生器2が配置されている。 容器1の他端部には衝撃波発生器2から放射された圧力
パルスのための出射口3が設けられており、この出射口
3は可撓性の袋4によって閉鎖されている。衝撃波発生
器2と容器1と可撓性の袋4とによって取囲まれた空間
には衝撃波発生器2から放射された圧力パルスのための
音響伝播媒体としての水が入れられている。衝撃波発生
器2から放射された圧力パルスはその伝播路において音
響伝播媒体の非線形の圧縮特性により徐々に衝撃波に変
えられる。以下においては、圧力パルスが実際に既に衝
撃波に変えられているか否かに関係なく、説明の簡単化
のために衝撃波なる用語が使用される。
【0012】衝撃波発生器2から放射された衝撃波を集
束させるために、音響伝播媒体内に配置された音響収束
レンズ5が設けられている。この音響収束レンズ5は衝
撃波源の中心軸線に一致する衝撃波源の音響軸線A上に
位置する焦点区域に衝撃波を集束させる。なお、焦点区
域の中心点はFにて示されている。衝撃波の集束は図1
においては2本の鎖線を記入された“ビーム”Rにて表
されている。
【0013】可撓性の袋4によって衝撃波源は音響結合
のために患者の概略図示された身体Bに押付け可能であ
る。その際、衝撃波源は、患者の身体B内に存在する破
砕すべき結石、例えば腎臓Kの結石が焦点区域内に位置
するように向けられる。このことは公知の方法にて図示
されていないX線式位置測定装置または特に超音波式セ
クター・アプリケータを含む同様に図示されていない超
音波式位置測定装置によって行われる。
【0014】衝撃波発生器としては米国特許第4,67
4,505号明細書に詳細に記載されているいわゆる電
磁式衝撃波発生器が設けられている。衝撃波発生器2は
導電性材料から成る円板状平坦ダイヤフラム6を有して
おり、このダイヤフラム6はその一方の側面が衝撃波源
内に閉じ込められた水に直接接している。ダイヤフラム
6の他方の側面側には絶縁シート7を介して平坦状のフ
ラットコイル8が配置されており、このフラットコイル
8は螺旋状に巻回されて電気絶縁性材料から成るコイル
ホルダ9に取付けられている。フラットコイル8の螺旋
状に巻回されているターン間には電気絶縁性注型樹脂が
充填されている。衝撃波発生器2の上記構成部材は据付
けリング10の孔内に軸線方向に移動不可能に収納され
、その据付けリング10は容器1の孔内に軸線方向に移
動不可能に保持されている。
【0015】フラットコイル8は2つの端子11、12
を有し、これらの端子を介して図1には示されていない
高電圧パルス発生器に接続されている。この高電圧パル
ス発生器はフラットコイル8に高電圧パルスを与える。 フラットコイル8が高電圧パルスを与えられると、フラ
ットコイル8は極めて迅速に磁界を構成する。これによ
ってダイヤフラム6内に電流が誘起される。この電流は
フラットコイル8内を流れる電流に対して逆向きであり
、それゆえ逆磁界が形成され、この逆磁界の作用により
ダイヤフラム6はフラットコイル8から衝撃的に離反さ
せられる。このようにして平面波状衝撃波が衝撃波源内
に存在する水内へ導入される。
【0016】平面波状衝撃波を集束させるために設けら
れた収束レンズ5は音響軸線Aに対してほぼ回転対称な
両凹レンズであり、このレンズはこのレンズ内での音速
が音響伝播媒体として設けられた水内の音速よりも大き
くなるような材料たとえばポリスチロールから形成され
ている。音響収束レンズ5は幾つかの支持アーム13(
図1には2個の支持アームが示されている)によって容
器1の孔内に固定されている。収束レンズ5は図2から
明らかなように1個の結像区域IZと、収束レンズ5の
衝撃波発生器2とは反対側の音響出射面上に設けられた
複数個の全部で7個の測定区域MZ1〜MZ7とに分割
されている。結像区域IZは、収束レンズ、即ち、その
衝撃波発生器2側の入射面とその焦点区域側の出射面と
が衝撃波を集束させるために必要であるように形成され
た収束レンズの領域である。これに関して幾何光学の法
則が音響学においても同様に当てはまることを指摘して
おく。測定区域MZ1〜MZ7には図1および図2にお
いてはそれぞれ概略的に示された圧力センサPS1〜P
S7が配置されているが、この測定区域MZ1〜MZ7
で収束レンズの形状はその出射面の形状が衝撃波を焦点
区域に集束させるために必要な形状とは異なっている。 詳細には、測定区域MZ1〜MZ3は同一に形成されて
音響軸線Aに対してそれぞれ120゜相対的に互いにず
らされて配置されているが、この測定区域MZ1〜MZ
3はそれぞれ圧力センサPS1〜PS3を担持する平坦
面を有している。この平坦面は平坦面領域において収束
レンズ5から出射した衝撃波成分の音響伝播方向に対し
てそれぞれ直角に延在している。このことは図1の場合
には測定区域MZ2とこの測定区域MZ2を通って伝播
する衝撃波成分を示した“ビーム”RM1とから明らか
である。測定区域MZ4〜MZ7はそれぞれ圧力センサ
PS4〜PS7を担持する球形面をそれぞれ有している
。球形面は曲率中心点としてそれぞれ焦点区域の中心点
Fを有し、図1においては測定区域MZ7に対して示さ
れているように曲率半径RCを持っている。これにより
、図1において“ビーム”RM2の例が示されているよ
うに、焦点区域の中心点Fを通る直線はそれぞれの球形
面に対して直角になる。測定区域MZ4〜MZ7も同様
に同一に形成されている。測定区域MZ4〜MZ7は音
響軸線Aに対してそれぞれ90゜相対的に互いにずらさ
れて配置されている。測定区域MZ1と測定区域MZ7
との間には45゜の角度間隔がある。全ての測定区域M
Z1〜MZ7は収束レンズ5の衝撃波発生器2とは反対
側の周縁部Eに設けられた切欠として実施されている。
【0017】衝撃波発生器には図1に概略的に示されモ
ータMx、MyおよびMzを備えた調整手段19が所属
している。調整手段19は公知の方法で伝導機構および
同種のものを含み、衝撃波源を図1および図2に記載さ
れた直角空間座標系の座標軸の方向に移動させるために
使われる。その際、モータMxは座標系のx軸の方向へ
移動させるために、モータMyはy軸の方向へ移動させ
るために、そしてモータMzはz軸の方向へ移動させる
ためにある。z軸は因みに音響軸線Aに一致し、一方x
軸は測定区域MZ5、MZ7の中心を通り、そしてy軸
は測定区域MZ4、MZ6の中心を通っている。圧力セ
ンサPS4〜PS7は焦点区域を通る音響軸線Aが重心
を貫通している正方形のコーナーに位置している。
【0018】圧力センサは図3に概略的に示されている
ように圧電動作形ポリマーシートを使用して形成された
センサであり、このようなセンサは商品名“Kynar
−Piezo−Film−SDT1−028K”にて英
国のPennwalt社から販売されている。圧電シー
ト14には両側に、導電性の例えば金属膜から成る電極
15、16が設けられている。電極15、16が設けら
れた圧電シート14は電極15の互いに向合う面が互い
に接するようにU字状に折畳まれている。両電極15、
16には後述する評価装置に案内されるリード線17、
18が設けられている。この種の公知の圧力センサの動
作は、衝撃波の作用により交流電荷信号が作成され、こ
の交流電荷信号が圧電シート14から電極15、16に
よって取出されることに基づいている。圧電シート14
はその音響インピーダンスが収束レンズ5の材料として
ポリスチロールを使用しかつ音響伝播媒体として水を使
用した場合にはそれらの音響インピーダンスに充分に整
合し、また電極15、16は非常に薄く形成されている
ので、音響収束レンズ5と圧力センサPS1〜PS7と
の間の境界面および圧力センサPS1〜PS7と水との
間の境界面では非常に弱い反射が発生するだけであり、
それゆえこの反射は圧力センサPS1〜PS7の出力信
号においては実際上無視し得る。さらに、圧電ポリマー
シートを使用して形成された圧力センサPS1〜PS7
は、かかるポリマーシートの高い変形可能性によって測
定区域MZ4〜MZ7の領域に設けられた球形面上に例
えば接着によって容易に固定され得るという利点を有す
る。さらに、この種の圧力センサは極めて耐久力があり
、数ボルトのオーダの振幅を有する出力信号を発信し、
それゆえ非常に良好なS/N比が得られる。
【0019】測定区域MZ1〜MZ3に所属する圧力セ
ンサPS1〜PS3は、測定区域MZ1〜MZ3の領域
において収束レンズ5から出射したその都度の衝撃波成
分の圧力の時間的変化およびピーク値を測定するために
使われる。すなわち、衝撃波源の機能を発生した衝撃波
の特性値に基づいて連続的に監視し、それにより衝撃波
源の場合によっては起こり得る機能故障を非常に早い段
階で検知することが可能となる。さらに、衝撃波の測定
された特性値から焦点区域の状態を推定することが可能
であり、このことは患者の安全性のために特に重要であ
る。その際、圧力センサPS1〜PS7の校正を行うこ
とは好ましく、それにより圧力を定性的にもまた定量的
にも測定することができる。
【0020】測定区域MZ4〜MZ7に所属する圧力セ
ンサPS4〜PS7は、破砕すべき結石Cに衝撃波が当
たった後にその結石から放射される球面波状回折波の、
圧力センサPS4〜PS7に到達する回折波成分間の走
行時間差を検出するために使われる。この走行時間差は
測定区域MZ4〜MZ7を上述の如く配置しかつ形成し
た際には破砕すべき結石Cが音響軸線A上に位置してい
る場合に無くなるが、かかる走行時間差に基づいて、破
砕すべき結石に対する衝撃波源の相対的なアライメント
をコントロールしそして必要な場合には修正することが
可能になる。
【0021】衝撃波もしくは回折波の測定された成分の
圧力の実際の経過よりも、圧力センサPS1〜PS3お
よびPS4〜PS7の出力信号のパルス期間が長い場合
、立上がり勾配が小さい場合およびピーク値が小さい場
合にそれぞれ現れる測定誤差は、それぞれ音響伝播方向
に対して直角に延在する面もしくは焦点区域の中心部を
中心にして球形状に湾曲させられた面上に圧力センサP
S1〜PS3およびPS4〜PS7を上述のように配置
することによって回避される。
【0022】衝撃波源2と、圧力センサPS1〜PS7
と、調整手段19のモータMx、My、Mzと協働する
、圧力センサPS1〜PS7の出力信号のための評価装
置20は図4に示されている。圧力センサPS1〜PS
3はそれぞれピーク値検出器・メモリPD1〜PD3に
接続されている。ピーク値検出器・メモリPD1〜PD
3の出力信号は3対1アナログマルチプレクサ21の入
力端に送給され、このアナログマルチプレクサ21の出
力端はアナログ−ディジタル変換器22の入力端に接続
されている。このアナログ−ディジタル変換器22のデ
ィジタル出力データは制御・演算ユニット23に送給さ
れる。この制御・演算ユニット23は制御ライン24、
25、26を介してピーク値検出器・メモリPD1〜P
D3と、アナログマルチプレクサ21と、アナログ−デ
ィジタル変換器22とを制御する。その際、制御は、そ
れぞれの圧力センサPS1〜PS3の出力信号のピーク
値検出器・メモリPD1〜PD3に最後に格納されたピ
ーク値が衝撃波発生器2によって衝撃波を発生する直前
に消去されるように行われる。衝撃波の放射が行われた
後、収束レンズ5を通る衝撃波発生器2からの衝撃波の
走行時間に少なくとも等しい短い時間の間、アナログマ
ルチプレクサ21は、ピーク値検出器・メモリPD1〜
PD3によって検出されて格納された圧力センサPS1
〜PS3の出力信号のピーク値を順次アナログ−ディジ
タル変換器22に送給する。対応するディジタルデータ
が連続的に制御・演算ユニット23に到達し、ここにそ
れらのデータは一時記憶される。制御・演算ユニット2
3は検出されたピーク値を相互に比較し、そして、検出
されたピーク値の少なくとも2つがほぼ一致しているか
否かを確認する。その際、少なくともほぼ一致するピー
ク値とは、低い方のピーク値が高い方のピーク値に対し
て例えば最大10%異なっているようなピーク値も含ま
れると解釈すべきである。少なくとも2個のピーク値が
ほぼ一致していると、制御・演算ユニット23は、ほぼ
一致するピーク値の平均値を検出し、この平均値に制御
・演算ユニット23内に格納されている校正係数を掛算
し、そして、圧力センサPS1〜PS3によって測定さ
れてほぼ一致するピーク圧力のこのようにして得られれ
た平均値を制御・演算ユニット23に接続された表示装
置27に表示する。図4の場合には表示装置27として
ディジタル表示装置が示されている。しかしながら、ア
ナログ表示装置を設けることもできる。制御・演算ユニ
ット23がピーク値の少なくとも2つがほぼ一致してい
ないことを確認すると、相応する信号がライン28を介
して制御装置29に与えられ、この制御装置29はそれ
に基づいて警報装置41を作動させる。図4の場合には
警報装置41として光信号が示されている。
【0023】制御装置29にはさらに衝撃波源を運転す
るために必要な高電圧パルス発生器30が制御ラインを
介して接続され、この高電圧パルス発生器30は衝撃波
源12の端子11、12に接続されている。かかる制御
ラインを介して制御装置29は衝撃波を発生させるため
に高電圧パルスを出力する高電圧パルス発生器30を作
動させる。高電圧パルス発生器30の作動は、制御装置
29によって選択的に周期的に、制御装置29に接続さ
れたキーボード31によってマニュアル的に、または、
端子32を介して制御装置29に供給可能であり患者の
周期的な身体機能を再現する信号に基づいて公知の方法
で行われる得る。
【0024】圧力センサPS1〜PS3の出力信号のピ
ーク値の検出・記憶の上述した過程およびそのアナログ
−ディジタル変換と、制御・演算ユニット23により得
られたディジタルデータの処理および場合によっては表
示とは、衝撃波の発生の都度繰り返される。制御・演算
ユニット23はこのために必要なタイミング信号を制御
装置29からライン33を介して得る。
【0025】圧力センサPS1〜PS3の出力信号はマ
ルチチャネル形オシロスコープ34に送給され、このオ
シロスコープ34はこの出力信号を画面の左半分に縦方
向に上下に表示し、それにより衝撃波の圧力の時間的変
化をコントロールすることが可能となる。
【0026】圧力センサPS4〜PS7の出力信号はそ
れぞれ信号選別回路SPC4〜SPC7へ送給される。 これらの信号選別回路SPC4〜SPC7は、制御・時
間測定ユニット35により制御ライン36を介して、衝
撃波の発生の際に衝撃波発生器2から収束レンズ5を通
過するまでの衝撃波の走行時間に少なくとも一致しかつ
衝撃波発生器2から破砕すべき結石Cに至るまでの衝撃
波の走行時間よりも著しくは長くない時間の間それらの
入力端が阻止されるように制御される。制御・時間測定
ユニット35はこのために必要なタイミング信号を制御
装置29からライン37を介して得る。それにより、圧
力センサPS4〜PS7の出力信号の、衝撃波が与えら
れた後に破砕すべき結石から放射された回折波を表す信
号成分だけが信号選別回路SPC4〜SPC7内へ到達
することができる。これらの信号成分は同一の信号選別
回路SPC4〜SPC7内において例えば単安定マルチ
バイブレータが後置接続されているシュミット・トリガ
によって所定の期間の矩形波パルスに変換される。その
際、矩形波パルスの期間は回折波の全期間よりも大きい
。これによって、各回折波は信号選別回路SPC4〜S
PC7内に含まれた単安定マルチバイブレータを唯1回
だけトリガすることができる。上記矩形波パルスは制御
・時間測定ユニット35へ送給される。この制御・時間
測定ユニット35は、一方では、信号選別回路SPC5
、SPC7から到来する矩形波パルスの立上がり辺の互
いにずれている期間を測定する。この期間はx軸上に位
置する圧力センサPS5、PS7に到達する回折波成分
間の走行時間差に相当している。他方では、制御・時間
測定ユニット35は信号選別回路SPC4、SPC6か
ら発せられた矩形波パルスの立上がり辺の互いにずれて
いる期間を測定する。この期間はy軸上に位置する圧力
センサPS4、PS6に到達する回折波成分間の走行時
間差に相当している。最後に制御・時間測定ユニット3
5は、衝撃波を発生するための衝撃波発生器2の作動(
適当な信号が制御装置29からライン38を介して制御
・時間測定ユニット35に送給される)と、圧力センサ
PS4〜PS7の内の1つたとえば圧力センサPS4の
出力信号から形成された矩形波パルスの立上がり辺の到
着との間に経過する時間を測定する。このようにして測
定された時間と、制御・時間測定ユニット35内に格納
された値(この値は焦点区域内に破砕すべき結石Cが正
確に存在する際に衝撃波発生器から破砕すべき結石Cに
至るまでの衝撃波の走行時間と破砕すべき結石Cから圧
力センサPS4に至るまでの回折波の走行時間との和に
一致する)との間から、制御・時間測定ユニット35は
時間差を検出する。上述のようにして検出されたデータ
に基づいて、制御・時間測定ユニット35はドライバー
段DSx、DSy、DSzを介して調整手段19のモー
タMx、My、Mzを操作し、それによって、圧力セン
サPS4、PS6もしくはPS5、PS7に至る回折波
の走行時間差、ならびに、衝撃波を放射してから圧力セ
ンサPS4へ回折波が到着するまでの期間と格納された
値との間の時間差が無くされる。このことは破砕すべき
結石Cへの衝撃波源の正確なアライメントが行われたこ
とを表す。その際、制御・時間測定ユニット35は、先
ず各衝撃波の後に例えば1mmのステップ幅でモータM
x、Myをステップ駆動することによって上記走行時間
差が無くなるように衝撃波源をx−y平面でアライメン
トする。その際、走行時間差の符号(この符号は圧力セ
ンサPS4に所属する矩形波パルスの立上がり辺または
圧力センサPS6に所属する矩形波パルスの立上がり辺
、もしくは圧力センサPS5に所属する矩形波パルスの
立上がり辺、もしくは圧力センサPS7に所属する矩形
波パルスの立上がり辺が最初に到着したのか否かで検知
される)から、その都度の移動方向が判明する。この後
にz方向へ衝撃波源が移動され、この場合も同様に上述
のようにして検出された時間差の符号から移動方向が判
明する。
【0027】破砕すべき結石Cに対して相対的に衝撃波
源をアライメントすることの光学的コントロールを可能
にするために、信号選別回路SPC4の出力信号は同様
にマルチチャネル形オシロスコープ34へ送給される。 オシロスコープ34はその出力信号を画面の右半分に正
確な位相状態にて縦方向に上下に表示している。
【0028】制御・時間測定ユニット35が圧力センサ
PS4〜PS7の内の1つが故障したことを検出する(
制御・時間測定ユニット35はこのことを対応する矩形
波パルスの欠如によって検知する)と、制御・時間測定
ユニット35はライン40を介して相応する信号を制御
装置29へ発信し、制御装置29はそれに基づいて警報
装置41を駆動する。
【0029】圧力センサPS4〜PS7の出力信号によ
って破砕すべき結石に対して相対的に衝撃波源を上述の
ようにアライメントすることは、治療中に現れる無視し
得る程小さい偏差を修正するためだけにしか使用するこ
とができず、そして、先ずX線式位置測定装置または超
音波位置測定装置によって破砕すべき結石の実際の位置
測定を行わなければならないことが理解されよう。しか
しながら、圧力センサPS4〜PS7の出力信号に基づ
いて治療の開始前に破砕すべき結石の位置測定を行うこ
とも可能である。しかしながら、この場合には衝撃波源
は、衝撃波源が微小強度の衝撃波を放射し、それゆえ患
者が傷付けられるのが排除されるように運転される。破
砕すべき結石の位置測定が行われた後に初めて、結石を
破砕するのに充分である強度の衝撃波が発生される。弱
い強度の衝撃波は例えば高電圧パルス発生器30が小さ
い振幅の高電圧パルスでもって衝撃波発生器2を付勢す
ることによって発生され得る。
【0030】上述した実施例の場合には収束レンズ5は
単一の結像区域IZしか有していない。しかしながら複
数の結像区域を設けることも可能である。圧力センサP
S1〜PS7が設けられた種々の幾何学形状の測定区域
MZ1〜MZ3もしくはMZ4〜MZ7を有する本発明
による衝撃波源または圧力パルス源の重要な利点として
、発生した圧力パルスつまり衝撃波の圧力のピーク値も
しくは時間的変化を監視すること、もしくは、圧力パル
ス源つまり衝撃波源の運転中に音響治療を行うべき対象
物に対して相対的に圧力パルス源つまり衝撃波源のアラ
イメントをコントロールすることが可能である。
【0031】上述した実施例の場合、圧力パルス源とし
て電磁式衝撃波源が設けられている。しかしながら、他
の例えば圧電式圧力パルス源を使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図2におけるI−I線に沿った本発明による衝
撃波源の概略縦断面図。
【図2】本発明による衝撃波源の収束レンズの正面図。
【図3】本発明による衝撃波源の圧力センサの概略図。
【図4】本発明による衝撃波源に属する評価装置のブロ
ック回路図の概略図。
【符号の説明】
1  容器 2  衝撃波発生器 3  出射口 4  袋 5  収束レンズ 6  ダイヤフラム 7  絶縁シート 8  フラットコイル 9  コイルホルダ 10  据付けリング 11、12  端子 13  支持アーム 14  圧電シート 15、16  電極 17、18  リード線 19  調整手段 20  評価装置 21  アナログマルチプレクサ 22  アナログ‐ディジタル変換器 23  制御・演算装置 24、25、26  制御ライン 27  表示装置 28  ライン 29  制御装置 30  高電圧パルス発生器 31  キーボード 32  端子 33  ライン 34  マルチチャネル形オシロスコープ35  制御
・時間測定装置 36  制御ライン 37、38、40  ライン 41  警報装置 A  音響軸線 B  身体 C  結石 DSx、DSy、DSz  ドライバー段E  周縁部 F  焦点区域の中心点 K  腎臓 IZ  結像区域 Mx、My、Mz  モータ MZ1〜MZ7  測定区域 PD1〜PD3  ピーク値検出器・メモリRC  曲
率半径 PS1〜PS7  圧力検出器 SPC4〜SPC7  信号選択回路 x、y、z  座標軸

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  少なくとも1つの結像区域(IZ)と
    少なくとも1つの測定区域(MZ1〜MZ7)とを有し
    て発生された圧力パルスを焦点区域に集束させるために
    使われる収束レンズ(5)を備え、収束レンズ(5)の
    音響出射面を形成する表面は測定区域において圧力パル
    スを集束させるために必要な形状とは異なった形状を有
    し、また測定区域(MZ1〜MZ7)にはそれぞれ圧電
    ポリマーシート(14)を含む圧力センサ(PS1〜P
    S7)が収束レンズ(5)の音響出射面を形成する表面
    上に取付けられることを特徴とする圧力パルス源。
  2. 【請求項2】  圧力センサ(PS1〜PS3)はポリ
    マーシート(14)の領域に存在する圧力パルスの音響
    伝播方向に対して少なくともほぼ直角に延在する面上に
    取付けられることを特徴とする請求項1記載の圧力パル
    ス源。
  3. 【請求項3】  圧力センサ(PS1〜PS3)から供
    給される信号のための評価装置(20)が設けられ、こ
    の評価装置(20)はその信号の時間的変化または少な
    くともそのピーク値を検出することを特徴とする請求項
    2記載の圧力パルス源。
  4. 【請求項4】  少なくとも3個の圧力センサ(PS1
    〜PS3)が設けられ、評価装置(20)は圧力センサ
    (PS1〜PS3)から供給された信号のピーク値を比
    較し、少なくとも2つのピーク値が少なくともほぼ一致
    しない場合には警報装置(41)を作動させることを特
    徴とする請求項3記載の圧力パルス源。
  5. 【請求項5】  少なくとも3個の測定区域(MZ1〜
    MZ3)が設けられ、それらの圧力センサ(PS4〜P
    S7)はそれぞれのポリマーシート(14)の領域にお
    いて焦点区域を中心にして少なくともほぼ球形状に湾曲
    させられた面上に取付けられることを特徴とする請求項
    1ないし4の1つに記載の圧力パルス源。
  6. 【請求項6】  面は少なくともほぼ同一の曲率半径(
    RC)を有することを特徴とする請求項5記載の圧力パ
    ルス源。
  7. 【請求項7】  圧力センサ(PS4〜PS7)から供
    給される信号のための評価装置(20)が設けられ、こ
    の評価装置(20)はそれぞれ同じ圧力パルスに属する
    圧力センサ(PS4〜PS7)の出力信号間に現れる走
    行時間差を評価することを特徴とする請求項5または6
    記載の圧力パルス源。
  8. 【請求項8】  圧力パルス源と音響治療を行うべき対
    象物(B、C)とを相対的に調整するための調整手段(
    19)が設けられ、評価装置(20)は走行時間差が少
    なくともほぼ互いに関係し圧力パルス源と対象物(B、
    C)との相対的に行われる所望のアライメントに一致す
    るように調整手段(19)を操作することを特徴とする
    請求項7記載の圧力パルス源。
  9. 【請求項9】  4個の圧力センサ(PS4〜PS7)
    が設けられ、これらは正方形のコーナーに配置され、そ
    の際正方形の平面に対して直角にその重心を貫通する直
    線が焦点区域を通ることを特徴とする請求項5ないし8
    の1つに記載の圧力パルス源。
  10. 【請求項10】  圧電ポリマーシート(14)として
    ポリフッ化ビニリデン(PVDF)が使用されることを
    特徴とする請求項1ないし9の1つに記載の圧力パルス
    源。
JP3305225A 1990-10-30 1991-10-23 圧力パルス源 Pending JPH04263848A (ja)

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