JPH04266750A - 音響集束装置 - Google Patents
音響集束装置Info
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- JPH04266750A JPH04266750A JP3304826A JP30482691A JPH04266750A JP H04266750 A JPH04266750 A JP H04266750A JP 3304826 A JP3304826 A JP 3304826A JP 30482691 A JP30482691 A JP 30482691A JP H04266750 A JPH04266750 A JP H04266750A
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- focusing device
- acoustic focusing
- acoustic
- propagation direction
- intermediate chamber
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Classifications
-
- 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
- G10K11/00—Methods 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
- G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
- G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
- G10K11/30—Sound-focusing or directing, e.g. scanning using refraction, e.g. acoustic lenses
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Acoustics & Sound (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Surgical Instruments (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【0001】
【0002】
【産業上の利用分野】本発明は、特に人体内の結石を非
接触式で破砕するために超音波および衝撃波の焦点を合
わせるための音響集束装置に関する。
接触式で破砕するために超音波および衝撃波の焦点を合
わせるための音響集束装置に関する。
【0003】
【0002】
【0004】
【従来の技術】例えば電磁式あるいは圧電式変換原理に
基づいて作動する結石破砕装置において発生されるよう
な平らな又は僅かに湾曲した衝撃波波面の焦点を合わせ
るために、音響レンズ系統が必要である。集束衝撃波は
人体内において処置すべき結石に向けられる。その場合
結石の位置に応じて衝撃波の種々の浸透深さが必要であ
る。
基づいて作動する結石破砕装置において発生されるよう
な平らな又は僅かに湾曲した衝撃波波面の焦点を合わせ
るために、音響レンズ系統が必要である。集束衝撃波は
人体内において処置すべき結石に向けられる。その場合
結石の位置に応じて衝撃波の種々の浸透深さが必要であ
る。
【0005】
【0003】変化する浸透深さに応じた要求は、助走距
離を補助的に変更できる(ベローズ状水クッション付き
)の焦点距離固定形系統によって、あるいは焦点距離を
変更できる系統によって満足される。
離を補助的に変更できる(ベローズ状水クッション付き
)の焦点距離固定形系統によって、あるいは焦点距離を
変更できる系統によって満足される。
【0006】
【0004】結石破砕装置における別の要求は、例えば
構造の大きさ、重量および周辺機器におけるできるだけ
安価な技術的経費(例えば位置に無関係に感知する圧力
/容積制御)についてである。
構造の大きさ、重量および周辺機器におけるできるだけ
安価な技術的経費(例えば位置に無関係に感知する圧力
/容積制御)についてである。
【0007】
【0005】ドイツ連邦共和国特許第8523024U
1号公報において、患者身体における連結面と圧電変換
器との間に形状柔軟な境界面が存在し、その曲率が隣接
する液体の圧力の変化によって変更される超音波発生器
が記載されている。焦点の変位は補助的な固体レンズの
移動によっても達成できる。
1号公報において、患者身体における連結面と圧電変換
器との間に形状柔軟な境界面が存在し、その曲率が隣接
する液体の圧力の変化によって変更される超音波発生器
が記載されている。焦点の変位は補助的な固体レンズの
移動によっても達成できる。
【0008】
【0006】ドイツ連邦共和国特許第3739393A
1号公報には、液体レンズの壁が調整装置の一部に結合
されているような焦点を調整できる結石砕石装置が記載
されている。その調整装置を衝撃波伝播方向に移動する
ことによって、壁の曲率が変化する。
1号公報には、液体レンズの壁が調整装置の一部に結合
されているような焦点を調整できる結石砕石装置が記載
されている。その調整装置を衝撃波伝播方向に移動する
ことによって、壁の曲率が変化する。
【0009】
【0007】ドイツ連邦共和国特許第3328051A
1号公報には、焦点の変更が1つあるいは複数の音響レ
ンズの移動によって達成されるような結石の非接触式破
砕装置が記載されている。
1号公報には、焦点の変更が1つあるいは複数の音響レ
ンズの移動によって達成されるような結石の非接触式破
砕装置が記載されている。
【0010】
【0008】ドイツ連邦共和国特許第3605277A
1号公報において、レンズが連結媒体によって取り囲ま
れ、液体範囲がレンズの前後において互いに連通されて
いるような衝撃波結石破砕装置が知られている。
1号公報において、レンズが連結媒体によって取り囲ま
れ、液体範囲がレンズの前後において互いに連通されて
いるような衝撃波結石破砕装置が知られている。
【0011】
【0009】
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、構造
の大きさが非常に小さく、焦点距離(切断幅)が広い範
囲で変更でき、更に結石砕石装置における技術的経費を
低減するような集束装置を提供することにある。ここで
レンズ系の焦点距離Fないし切断幅とは、焦点とレンズ
系の衝撃波源から見て最後に屈折する面の隣接点との距
離を意味している。
の大きさが非常に小さく、焦点距離(切断幅)が広い範
囲で変更でき、更に結石砕石装置における技術的経費を
低減するような集束装置を提供することにある。ここで
レンズ系の焦点距離Fないし切断幅とは、焦点とレンズ
系の衝撃波源から見て最後に屈折する面の隣接点との距
離を意味している。
【0013】
【0010】
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明によればこの目的
は、複数の境界面が音波の伝播方向に順々に並べて配置
され、互いに隣接する中間室が音速が異なっている液体
を有し、少なくとも1つの中間室が隣接していない中間
室と連通され、境界面の少なくとも1つが形状柔軟性を
有し、境界面の少なくとも1つが音波の伝播方向に対し
て平行に移動でき、この移動によって互いに連通する中
間室間の液体が押し出され、形状柔軟性境界面の少なく
とも1つの曲率が変化されることによって達成される。 本発明の有利な実施態様は各請求項に記載されている。
は、複数の境界面が音波の伝播方向に順々に並べて配置
され、互いに隣接する中間室が音速が異なっている液体
を有し、少なくとも1つの中間室が隣接していない中間
室と連通され、境界面の少なくとも1つが形状柔軟性を
有し、境界面の少なくとも1つが音波の伝播方向に対し
て平行に移動でき、この移動によって互いに連通する中
間室間の液体が押し出され、形状柔軟性境界面の少なく
とも1つの曲率が変化されることによって達成される。 本発明の有利な実施態様は各請求項に記載されている。
【0015】
【0011】本発明において、複数の境界面が音波の伝
播方向に順々に並べて配置され、互いに隣接する中間室
が音速が異なっている液体を有している。この境界面は
硬い形状の材料即ち境界面の両側に隣接する液体の圧力
差によってその形状が影響されない材料から成っている
。境界面の少なくとも1つは形状柔軟な材料から成り、
即ち隣接する液体の圧力差に基づいてこの境界面が変形
できる材料から成っている。境界面の少なくとも1つは
、音波の伝播方向に対して平行に移動でき、その位置に
拘束できる。少なくとも1つの中間室は隣接していない
中間室に連通している。
播方向に順々に並べて配置され、互いに隣接する中間室
が音速が異なっている液体を有している。この境界面は
硬い形状の材料即ち境界面の両側に隣接する液体の圧力
差によってその形状が影響されない材料から成っている
。境界面の少なくとも1つは形状柔軟な材料から成り、
即ち隣接する液体の圧力差に基づいてこの境界面が変形
できる材料から成っている。境界面の少なくとも1つは
、音波の伝播方向に対して平行に移動でき、その位置に
拘束できる。少なくとも1つの中間室は隣接していない
中間室に連通している。
【0016】
【0012】可動境界面の移動によって互いに連通する
中間室の液体は押し出され、これによって形状柔軟な境
界面の少なくとも1つの曲率が変化する。
中間室の液体は押し出され、これによって形状柔軟な境
界面の少なくとも1つの曲率が変化する。
【0017】
【0013】集束装置全体の屈折特性の変更は特に屈折
力および焦点距離Fとして、次の2つの作用により生ず
る。
力および焦点距離Fとして、次の2つの作用により生ず
る。
【0018】
【0014】1.1つ又は複数の移動した境界面の位置
変化。2.1つ又は複数の形状柔軟な境界面のその変形
に基づく屈折力変化。
変化。2.1つ又は複数の形状柔軟な境界面のその変形
に基づく屈折力変化。
【0019】
【0015】以下図に示した実施例を参照して本発明を
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【0020】
【0016】
【0021】
【実施例】図1aには本発明に基づく集束装置10が断
面図で示されている。音源7例えば電磁式あるいは圧電
式変換原理に基づく衝撃波源は、連結面5によって患者
身体に接続される円筒管6の基礎面1を形成している。 この円筒管6の内部の容積は、境界面2,3,4を有す
る広くレンズ群と呼ばれる構造部品50によって2つの
容積範囲に分割されている。これらの容積範囲はそれぞ
れ異なった音速の液体40,41が充填されている。各
容積範囲はそれぞれ中間室11,12;13,14に分
けられており、その中間室11,12は通路15を介し
て、中間室13,14は通路16を介して互いに連通さ
れている。従って中間室11,12には第1の液体40
が存在し、中間室13,14には第2の液体41が存在
している。音源7で発生された波面はそれが連結面5を
介して患者身体に導かれるまで、中間室11,13,1
2,14内の液体を順々に通過する。その場合境界面2
,3,4において異なった音速の液体40,41間の移
行が行われる。
面図で示されている。音源7例えば電磁式あるいは圧電
式変換原理に基づく衝撃波源は、連結面5によって患者
身体に接続される円筒管6の基礎面1を形成している。 この円筒管6の内部の容積は、境界面2,3,4を有す
る広くレンズ群と呼ばれる構造部品50によって2つの
容積範囲に分割されている。これらの容積範囲はそれぞ
れ異なった音速の液体40,41が充填されている。各
容積範囲はそれぞれ中間室11,12;13,14に分
けられており、その中間室11,12は通路15を介し
て、中間室13,14は通路16を介して互いに連通さ
れている。従って中間室11,12には第1の液体40
が存在し、中間室13,14には第2の液体41が存在
している。音源7で発生された波面はそれが連結面5を
介して患者身体に導かれるまで、中間室11,13,1
2,14内の液体を順々に通過する。その場合境界面2
,3,4において異なった音速の液体40,41間の移
行が行われる。
【0022】
【0017】レンズ群50は管6の内部においてその壁
に対して平行に移動できる。その移動中においてもレン
ズ群50と管壁との接触個所における滑りシールによっ
て、中間室11,12および中間室13,14における
液体40と液体41との交換は阻止される。
に対して平行に移動できる。その移動中においてもレン
ズ群50と管壁との接触個所における滑りシールによっ
て、中間室11,12および中間室13,14における
液体40と液体41との交換は阻止される。
【0023】
【0018】レンズ群50の境界面2,4は形状安定性
を有するが、境界面3は弾性材料から成り、従って柔軟
性を有している。
を有するが、境界面3は弾性材料から成り、従って柔軟
性を有している。
【0024】
【0019】レンズ群50が音源7の方向に移動する際
、液体40は中間室11から押し出され、通路15を通
して中間室12に流入する。これによって柔軟な境界面
3は湾曲され、液体41を中間室13から通路16を通
して中間室14の中に押し出す。中間室11,12ない
し13,14内における各液体40,41の量は、移動
前、移動中および移動後においても同じである。
、液体40は中間室11から押し出され、通路15を通
して中間室12に流入する。これによって柔軟な境界面
3は湾曲され、液体41を中間室13から通路16を通
して中間室14の中に押し出す。中間室11,12ない
し13,14内における各液体40,41の量は、移動
前、移動中および移動後においても同じである。
【0025】
【0020】ここに図示した境界面2,3,4,5の曲
率において集束系統を得るために、中間室11,12内
における液体40は、それが中間室13,14内におけ
る液体41よりも小さな音速を有するように選択されて
いる。このために例えば中間室11,12の液体40は
水(H2 O)、中間室13,14の液体41はグリセ
リンである。
率において集束系統を得るために、中間室11,12内
における液体40は、それが中間室13,14内におけ
る液体41よりも小さな音速を有するように選択されて
いる。このために例えば中間室11,12の液体40は
水(H2 O)、中間室13,14の液体41はグリセ
リンである。
【0026】
【0021】有利な実施態様において連結面5は硬い形
状にされている。その屈折作用は一般に、患者人体内に
おける音速に関係して中間室14内の境界液体41にお
ける音速により決定される。これら両方の音速が同じで
あるように中間室14内の液体41が選択されている場
合、連結面5は屈折作用を生じない。
状にされている。その屈折作用は一般に、患者人体内に
おける音速に関係して中間室14内の境界液体41にお
ける音速により決定される。これら両方の音速が同じで
あるように中間室14内の液体41が選択されている場
合、連結面5は屈折作用を生じない。
【0027】
【0022】この条件のもとで、連結面5を形状柔軟性
材料で作ることが特に有利である。これは患者人体への
連結が容易となるからである。
材料で作ることが特に有利である。これは患者人体への
連結が容易となるからである。
【0028】
【0023】焦点距離Fを調整するために、可動レンズ
群50の位置だけしか問題とならない。図1bおよび図
1cにおいて集束装置10は図1aと同じに形成されて
いるが、可動レンズ群50は円筒管6の内部において異
なった位置にある。この結果、形状柔軟性境界面3の曲
率は変化し、これは境界面3の屈折力および従って集束
装置10全体の屈折力も変化させる。焦点距離Fを変更
するためにこの屈折力の変化並びに管6内における境界
面2,3,4の位置の変化も寄与する。
群50の位置だけしか問題とならない。図1bおよび図
1cにおいて集束装置10は図1aと同じに形成されて
いるが、可動レンズ群50は円筒管6の内部において異
なった位置にある。この結果、形状柔軟性境界面3の曲
率は変化し、これは境界面3の屈折力および従って集束
装置10全体の屈折力も変化させる。焦点距離Fを変更
するためにこの屈折力の変化並びに管6内における境界
面2,3,4の位置の変化も寄与する。
【0029】
【0024】境界面3が形状柔軟性を持って形成されて
いるここに図示した集束装置10の他に、上述した有利
な特性を得るために、境界面2又は4を形状柔軟性を持
って形成することもできる。
いるここに図示した集束装置10の他に、上述した有利
な特性を得るために、境界面2又は4を形状柔軟性を持
って形成することもできる。
【0030】
【0025】本発明によれば次のような利点が得られる
。
。
【0031】
【0026】− 構造の大きさが小さくなる。
【0032】
【0027】焦点距離Fの変更がレンズ群50の移動お
よび柔軟性境界面3の焦点距離の変化により生ずるので
、小さな移動距離で明白な焦点距離の変更を生ずる。 結石破砕装置の全長は、焦点距離および水中助走距離が
一定している系統あるいは焦点距離が一定している可動
レンズを持った系統に比べて、著しく短くなる。 − 系統内に含まれる液体の量は一定しているので、
圧力調整および容積調整は完全に省略できる。 − 焦点距離の制御は複雑ではない。焦点位置はレン
ズ群50の移動距離の明白な関数である。(中間室13
内における)柔軟性レンズの充填率の測定は不要である
。 − 焦点距離Fが短い場合、集束装置10の開口が大
きくなり、即ち皮膚表面におけるエネルギ密度が(弱い
患者の場合も)小さく保てる。
よび柔軟性境界面3の焦点距離の変化により生ずるので
、小さな移動距離で明白な焦点距離の変更を生ずる。 結石破砕装置の全長は、焦点距離および水中助走距離が
一定している系統あるいは焦点距離が一定している可動
レンズを持った系統に比べて、著しく短くなる。 − 系統内に含まれる液体の量は一定しているので、
圧力調整および容積調整は完全に省略できる。 − 焦点距離の制御は複雑ではない。焦点位置はレン
ズ群50の移動距離の明白な関数である。(中間室13
内における)柔軟性レンズの充填率の測定は不要である
。 − 焦点距離Fが短い場合、集束装置10の開口が大
きくなり、即ち皮膚表面におけるエネルギ密度が(弱い
患者の場合も)小さく保てる。
【0033】
【0028】特に有利な実施例において、超音波変換器
20は集束装置10の中に一体にされている。図2は、
図1に示した集束装置に相応しているが補助的な超音波
変換器20を備えている集束装置10を、焦点距離Fが
異なっている3つの状態(図2a,図2b,図2c)に
ついて断面図で示している。
20は集束装置10の中に一体にされている。図2は、
図1に示した集束装置に相応しているが補助的な超音波
変換器20を備えている集束装置10を、焦点距離Fが
異なっている3つの状態(図2a,図2b,図2c)に
ついて断面図で示している。
【0034】
【0029】超音波変換器20は保持アーム21を介し
てレンズ群50に取り付けられているので、これはレン
ズ群50の移動の際に一緒に動かされる。好適には超音
波変換器20は集束装置10の主軸17(この場合管軸
線に相応している)上に配置されている。レンズ群50
と結合することによって、焦点距離Fが短い場合(図2
c)、超音波変換器20による衝撃波の陰影は僅かにで
き、焦点距離Fが大きい場合(図2a)、超音波変換器
20は患者の身体の非常に近くに存在できるので、その
浸透深さは最適に利用できる。
てレンズ群50に取り付けられているので、これはレン
ズ群50の移動の際に一緒に動かされる。好適には超音
波変換器20は集束装置10の主軸17(この場合管軸
線に相応している)上に配置されている。レンズ群50
と結合することによって、焦点距離Fが短い場合(図2
c)、超音波変換器20による衝撃波の陰影は僅かにで
き、焦点距離Fが大きい場合(図2a)、超音波変換器
20は患者の身体の非常に近くに存在できるので、その
浸透深さは最適に利用できる。
【0035】
【0030】レンズ群50の移動によって超音波変換器
20に対する焦点位置は集束装置10の焦点距離Fより
も僅かしか変化せず、即ち焦点の位置は超音波変換器2
0の中央画像範囲にとどまり、良好な画像品質を維持す
る。
20に対する焦点位置は集束装置10の焦点距離Fより
も僅かしか変化せず、即ち焦点の位置は超音波変換器2
0の中央画像範囲にとどまり、良好な画像品質を維持す
る。
【0036】
【0031】
【0037】
【発明の効果】構造の大きさが小さく、焦点距離(切断
幅)が広い範囲で変更でき、更に結石砕石装置における
技術的経費を低減する集束装置が得られる。
幅)が広い範囲で変更でき、更に結石砕石装置における
技術的経費を低減する集束装置が得られる。
【図1】本発明に基づく集束装置を焦点距離がそれぞれ
異なった3つの状態について示した断面図。
異なった3つの状態について示した断面図。
【図2】補助的な超音波変換器を有する本発明に基づく
集束装置を焦点距離がそれぞれ異なった3つの状態につ
いて示した断面図。
集束装置を焦点距離がそれぞれ異なった3つの状態につ
いて示した断面図。
1,2,3,4,5 境界面
10 集束装置
11,12,13,14 中間室
17 集束装置の主軸
20 超音波変換器
40,41 液体
50 レンズ群
Claims (14)
- 【請求項1】医療用の超音波および衝撃波の焦点を合わ
せるための音響集束装置(10)において、複数の境界
面(1,2,3,4,5)が音波の伝播方向に順々に並
べて配置され、互いに隣接する中間室(11,12,1
3,14)が音速が異なっている液体(40,41)を
有し、少なくとも1つの中間室(11,13)が隣接し
ていない中間室(12,14)と連通され、境界面(1
,2,3,4,5)の少なくとも1つが形状柔軟性を有
し、境界面(1,2,3,4,5)の少なくとも1つ(
2,3,4)が音波の伝播方向に対して平行に移動でき
、この移動によって互いに連通する中間室間の液体が押
し出され、形状柔軟性境界面の少なくとも1つ(3)の
曲率が変化されることを特徴とする音響集束装置。 - 【請求項2】複数の境界面(2,3,4)が一緒に移動
できることを特徴とする請求項1記載の音響集束装置。 - 【請求項3】集束装置(10)が4つの中間室(11,
12,13,14)を有する5つの境界面(1,2,3
,4,5)を持っており、伝播方向に見て第1の中間室
(11)が第3の中間室(12)に連通し、第2の中間
室(13)が第4の中間室(14)に連通していること
を特徴とする請求項1又は2記載の音響集束装置。 - 【請求項4】伝播方向に見て第2、第3、第4の境界面
(2,3,4)が伝播方向に対して平行に互いに独立し
てあるいは一緒に移動できることを特徴とする請求項3
記載の音響集束装置。 - 【請求項5】第2、第3、第4の境界面(2,3,4)
が、伝播方向に対して平行に移動できる構造部品(50
)に配置されていることを特徴とする請求項3又は4記
載の音響集束装置。 - 【請求項6】第2、第3、第4の境界面(2,3,4)
のうちの少なくとも1つが形状柔軟性を有していること
を特徴とする請求項3ないし5のいずれか1つに記載の
音響集束装置。 - 【請求項7】第3の境界面(3)が形状柔軟性を有して
いることを特徴とする請求項3ないし6のいずれか1つ
に記載の音響集束装置。 - 【請求項8】第2の境界面(2)が形状柔軟性を有して
いることを特徴とする請求項3ないし6のいずれか1つ
に記載の音響集束装置。 - 【請求項9】第4の境界面(4)が形状柔軟性を有して
いることを特徴とする請求項3ないし6のいずれか1つ
に記載の音響集束装置。 - 【請求項10】集束装置(10)内の全液体の量が、移
動前、移動中および移動後において一定していることを
特徴とする請求項1ないし9のいずれか1つに記載の音
響集束装置。 - 【請求項11】伝播方向に見て最後の境界面(患者身体
との連結面5)が形状安定性を有していることを特徴と
する請求項1ないし10のいずれか1つに記載の音響集
束装置。 - 【請求項12】伝播方向に見て最後の境界面(患者身体
との連結面5)が形状柔軟性を有していることを特徴と
する請求項1ないし10のいずれか1つに記載の音響集
束装置。 - 【請求項13】集束装置(10)の内部に超音波変換器
(20)が存在していることを特徴とする請求項1ない
し12のいずれか1つに記載の音響集束装置。 - 【請求項14】超音波変換器(20)が集束装置(10
)の軸方向主軸(17)上に存在し、可動境界面(2,
3,4)の1つに結合されていることを特徴とする請求
項1ないし13のいずれか1つに記載の音響集束装置。
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