DE3502751A1

DE3502751A1 - Stosswellenrohr mit einer langen lebensdauer

Info

Publication number: DE3502751A1
Application number: DE19853502751
Authority: DE
Inventors: Georg 8502 Zirndorf Naser; Helmut Dr.rer.nat. 8501 Eckental Reichenberger; Karl-Heinz Dipl.-Ing. Schlee (FH), 8524 Neunkirchen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1985-01-28
Filing date: 1985-01-28
Publication date: 1986-07-31
Also published as: JPS61176335A; EP0189780A1; US4878488A; DE3660984D1; EP0189780B1; JPH0459898B2

Description

Stoßwellenrohr mit einer langen Lebensdauer

Die Erfindung betrifft ein Stoßwellenrohr mit einem Spulenträger, der eine Spule trägt, und mit einer vor der Spule angeordneten Membran. Sie bezieht sich insbesondere auf ein Stoßwellenrohr zum Zertrümmern von Konkrementen in einem Patienten, beispielsweise auf die Nierenstein-Zertrümmerung.

Stoßwellenrohre dieser Art sind an sich seit längerer Zeit bekannt. Sie können nach neueren Untersuchungen, wie z. B. in der DE-OS 33 12 014 angegeben, in der Medizintechnik zur Zertrümmerung von Konkrementen im Körper eines Patienten eingesetzt werden. In der DE-OS 33 12 ist ein Stoßwellenrohr der eingangs genannten Art beschrieben. Aufgrund des hohen abgegebenen Druckimpulses von z. B. 100 bar werden die Materialien eines solchen Stoßwellenrohres bei wiederholten Entladungen und Stoßwellenemissionen stark beansprucht. Besonders die als Flachspule ausgebildete Entladungsspule und die Membran werden hohen mechanischen Kräften ausgesetzt, die zu einer frühen Materialermüdung führen. Beim Gegenstand der DE-OS 33 12 014 ist die Metallmembran zur Erhöhung der Lebensdauer rotationssymmetrisch und mit radial unterschiedlich wirksamen Querschnitten ausgebildet. Weiterhin wird dort ausgeführt, daß die Lebensdauer der Membran bei der Stoßwellenerzeugung hoch ist, wenn die Membran mittels eines bereitgestellten Druckes gegen die Flachspule gedrückt wird.

WiI 2 Rl / 25.01.1985

-ρ - VPA 85 P 30220E

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Stoßwellenrohr der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß seine Abstrahlcharakteristik über eine Vielzahl von Stoßwellenemissionen hinweg erhalten bleibt.
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Diese Aufgabe wird nach einer ersten Ausführungsform erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Spulenträger aus Aluminiumoxid-Keramik besteht.

Nach einer zweiten Ausführungsform wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Membran aus einer Bronzelegierung oder Molybdän besteht.

Vorteil beider Ausführungsformen ist es, daß die Lebensdauer des Stoßwellenrohrs bei gleichbleibend guten Abstrahlwerten hoch ist. So wurden z. B. mit einem Spulenträger aus einer Aluminiumoxid-Keramik über 3000 Stoßwellen ausgelöst, ohne daß der Spulenträger zerbrochen oder daß es zu Hochspannungsüberschlägen zwischen den Windungen der ⁽ 20 Spule gekommen wäre. Mit einer Membran aus der Bronzelegierung wurden ebenfalls über 3000 Stoßwellen erzeugt, ohne daß die Membran erkennbare Verformungen oder gar
Risse aufgewiesen hätte. Das sonst bei Kupfer-, Aluminiumoder Stahlmembranen beobachtete Faltenwerfen nach einer hohen Schußzahl unterblieb also.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Oberfläche der
Membran mit einem Edelmetall veredelt ist. Eine Silberschicht von ca. 50 μιη Dicke zeigt positive Auswirkungen auf die Stoßwellenform und auf die Druckamplitude.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der Figur in Verbindung mit den Unteransprüchen. Die Figur zeigt einen Spulenträger aus

- / - VPA 85 P 3 0 2 2 DB

Aluminiumoxidkeramik mit einer anliegenden Membran aus einer Bronzelegierung, deren Oberfläche veredelt ist. Aus Gründen einer besseren Übersicht sind der Spulenträger und die Membran sowie eine dazwischen ange-5 ordnete Isolierfolie jeweils im Abstand voneinander gezeichnet.

In der Figur ist mit 1 allgemein ein Stoßwellenrohr bezeichnet, dessen wesentliche Komponenten ein Spulenträger 3, eine Isolierfolie 5 und eine runde Membran 7 aus elektrisch leitendem Material sind. Auf die Stirnseite des Spulenträgers 3 ist eine als Flachspule 9 ausgeführte Entladungsspule mit Hilfe eines Kunstharzes 11 aufgeklebt. Die Komponenten 9, 5 und 7 werden durch einen Rückhaltering 12, der am Spulenträger 3 auf eine geeignete Weise befestigt ist, eng aneinandergepreßt zusammengehalten.

Während des Betriebes des Stoßwellenrohrs 1 wird auf die » Flachspule 9 ein kurzer elektrischer Spannungsimpuls von hoher Amplitude gegeben. Das so erzeugte elektromagnetische I Feld bewirkt, daß sich die Membran 7 schlagartig von der Flachspule 9 wegbewegt. Die Membran 7 ist jedoch an ihrem Umfang - unter Zwischenlage der Isolierfolie 5 - fest an die Flachspule 9 angedrückt. Die abstoßende Bewegung wird im Idealfall annähernd gleichmäßig über der freien Fläche der Membran 7 erzeugt, wodurch eine Stoßwelle P ausgesandt wird. Es ist einleuchtend, daß nach einer Anzahl von Stoßwellenemissionen eine gewisse Materialermüdung in der Membran 7 auftritt. Aus Gründen einer effektiven Stoßwelle soll die Membran 7 aus möglichst gut leitfähigem Material bestehen und aus Gründen einer guten Festigkeit und einer Nichtverformbarkeit bei einer hohen Anzahl von Stoßwellenerzeugungen soll die Membran 7 gleichzeitig aus

einem Werkstoff großer Zugfestigkeit und einem Elastizitätsmodul größer 110 KN/mm² bestehen. Aus beiden Gründen ist die Membran 7 im vorliegenden Fall aus einer Bronzelegierung gefertigt, insbesondere aus einer Berylliumbronze. Als vorteilhaft hat sich auch eine Bronzelegierung unter Hinzugabe von Zinn oder Silber herausgestellt. Alternativ hierzu kommt als Material für die Membran 7 auch Molybdän in Betracht.

Die elektrische Leitfähigkeit der Membran 7 und damit die Effizienz der Auslenkung bei der Stoßwellenerzeugung läßt sich noch verbessern, wenn die der Flachspule 9 zugewandte Oberfläche der Membran 7 veredelt ist. Hier hat sich eine Veredelung mit einer Silberschicht 13 einer Dicke von ca. 50 pm als vorteilhaft herausgestellt. Man erhält eine deutlich höhere Druckamplitude als ohne diese Schicht.

Da die abstoßende Kraft zwischen der Flachspule 9 und der ;³ 20 Membran 7 möglichst ausschließlich in Richtung der Pfeile

zum Abstrahlen der Stoßwelle P gerichtet sein soll, ist ^r es nötig, den Spulenträger 3 aus einem schallharten

Material zu fertigen. Versuche haben gezeigt, daß sich keramische Materialien dafür gut bewähren, wobei insbesondere mit einer Aluminiumoxid-Keramik der DIN-Klasse KER 710 ausgezeichnete Ergebnisse erzielt wurden.

Der wichtigste Vorteil bei Verwendung der genannten Materialien sowohl für den Spulenträger 3 als auch für die Membran 7 ist das Erzielen einer hohen Lebensdauer des Stoßwellenrohrs 1. Nach 3000 ausgelösten Stoßwellen P weist die Membran 7, wie die Versuche gezeigt-haben, keine Verformungen wie z. B. Stauchung oder Erschlaffen auf. Bei der in den Kunstharz 11 eingegossenen Spule 9 wurden keine Spannungsuberschläge beobachtet.

8 Patentansprüche, 1 Figur

Claims

-χ- VPA 85 P 30 2 2OE Patentansprüche

1. Stoßwellenrohr mit einem Spulenträger, der eine Spule trägt, und mit einer vor der Spule angeordneten Membran, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenträger (3) aus einer Aluminiumoxid-Keramik besteht.

2. Stoßwellenrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Aluminiumoxid-Keramik der DIN-Klasse KER 710 angehört.

3. Stoßwellenrohr mit einem Spulenträger, der eine Spule trägt, und mit einer vor der Spule angeordneten Membran, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (7) aus einer Bronzelegierung oder Molybdän besteht.

4. Stoßwellenrohr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Membran (7) aus

Zinnbronze, Silberbronze oder insbesondere Beryllium- ί

bronze besteht. „

5. Stoßwellenrohr nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Membran (7) veredelt ist.

6. Stoßwellenrohr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Oberfläche der Membran (7) versilbert ist.

7. Stoßwellenrohr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Versilberung (13) eine Schichtdicke von ca. 50 pm besitzt.

ORIGINAL INSPECTED

VPA 85 P 30 2 20Ε

8. StoGwellenrohr nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Veredelung auf der der Spule (9) zugewandten Seite der Membran (7) aufgebracht ist.
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