DE8616159U1

DE8616159U1 - Stoßwellengenerator für eine Einrichtung zum berührungslosen Zertrümmern von Konkrementen im Körper eines Lebewesens

Info

Publication number: DE8616159U1
Application number: DE19868616159
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1986-06-16
Filing date: 1986-06-16
Publication date: 1988-01-07

Description

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h &Ggr;\ Siemens Aktiengesellschaft Unser Zeichen Berlin und München VPA MP 3 2 O 11

Stoßwellengenerator für eine Einrichtung zum berührungslosen Zertrümmern von Konkrementen im Körper eines Lebewesens

Die Erfindung betrifft einen Stoßwellengenerator für eine &iacgr; 10 Einrichtung zum berührungslosen Zertrümmern von Konkrementen im Körper eines Lebewesens, welcher eine Spule mit spiralförmig angeordneten Windungen und eine dieser gegenüberliegende, einen mit einer Flüssigkeit gefüllten { ) Raum abschließende, aus einem elektrisch leitenden Werkstoff gebildete Membran aufweist, wobei die Spule an ei ne Hochspannungsversorgung anschließbar ist.

Ein solcher Stoßwellengenerator mit einer parallel zu der Spule angeordneten Membran ist in der DE-OS 33 12 014 be- ■■ 20 schrieben. Dabei werden die Stoßwellen dadurch erzeugt, daß die Spule an die Hochspannungsversorgung angeschlos-

\ sen wird, die einen auf mehrere kV, z.B. 20 kV, aufge-

■ ladenen Kondensator enthält. Die in dem Kondensator gespeicherte Energie entlädt sich dann schlagartig in die Spule, was zur Folge hat, daß die Spule äußerst schnell . s ein magnetisches Feld aufbaut. Gleichzeitig wird in der &igr; Membran ein Strom induziert, der dem in der Spule fliessenden Strom entgegengesetzt ist und demzufolge ein ma gnetisches Gegenfeld erzeugt, unter dessen Wirkung die Membran schlagartig von der Spule wegbewegt wird. Die so ■ in dem mit Flüssigkeit, z.B. Wasser, gefüllten Raum erzeugte Stoßwelle wird durch geeignete Maßnahmen auf die im Körper des Lebewesens befindlichen Konkremente, z.B. Nierensteine, fokussiert und bewirkt deren Zertrümmerung.

^;i Um eine möglichst weitgehende Wandlung der von der Hoch-

&iacgr; Mck 2 Ler / 05.06.1986

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.!.'..* *..i'2.'- '..' '..VPA 6SP 3 2 O &iacgr; w spannungsversorgung abgegebenen elektrischen Energie in StoBenergle zu erreichen, ist es bei dem bekannten Stoßwellengenerätör erforderlich, die Membran möglichst nahe an der Spule anzubringen. Dies ist jedoch wegen der zwisehen der Spule und der Membran zwangsläufig vorliegenden Potentialdifferenz nur bedingt möglich, da zur Vermeidung von Spannungsüberschlägen zwischen Membran und Spule ein Mindestabstand eingehalten werden muß. Spannungsüberschlage wurden die Wirkung des Stoßwellengeneratörs be- einträchtigen und zu Beschädigungen der Membran führen, die deren Lebensdauer nachteilig beeinflussen. Bei dem bekennten Stoßwellengenerator muß daher Im Interesse einer ausreichenden Lebensdauer der Membran der Abstand zwischen der Membran und der Spule so gewählt werden, daß sich bei der Wandlung der elektrischen Energie in Stoßenergie nur ein unbefriedigender Wirkungsgrad einstellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Stoßwellengenerator so auszubilden, daß dessen Membran eine hohe Lebensdauer aufweist, ohne daß damit eine nennenswerte Minderung des Wirkungsgrades der Energiewandlung verbunden ist.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelost, daß die Spule aus zwei hintereinandergeschalteten, sich dekkenden, in parallelen Flächen liegenden Lagen besteht, wobei Strom- und Wicklungsrichtung der beiden Lagen der Spule im Sinne einer Verstärkung ihres Magnetfeldes aufeinander abgestimmt sind, und daß die zu der Membran die kleinere Potentialdifferenz aufweisende Lage der Spule der Membran unmittelbar gegenüberliegend angeordnet ist. Die Erfindung macht sich den Umstand zunutze, daß die Kochspannung über der Spule abfällt, was im Falle einer zweilagigen Spule zur Folge hat, daß zwischen wenigstens einer Lage der Spule und der Membran eine maximale Potentialdifferenz vorliegt, die geringer ist als die bei gleichem Betrag der Hochspannung zwischen der Membran und

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einer einlägigen Spule vorliegende maximale Potentialdifferenz. Spannungsüberschläge zwischen der Membran und der Spule können demzufolge trotz eines geringen Abstandes der Membran von der Spule vermieden werden, wenn jene Lage der Spule, die zu der Membran die kleinere Pdtentialdifferenz aufweist, der Membran unmittelbar gegenüberliegend angeordnet ist. Außerdem baut die Spule infolge des Umstandes, daß ihre beiden Lagen hintereinandergeschaltet und sich deckend in parallelen Flächen He- gend angeordnet sind, wobei Strom- und Wicklungsrichtung der beiden Lagen im Sinne einer Verstärkung ihres Magnetfeldes aufeinander abgestimmt sind, bei gleichem Betrag der Hochspannung und gleichem Spulendurchmesser ein stär-( keres Magnetfeld als eine einlagige Spule auf, wodurch größere Wirbelströme in der Membran induziert werden und ein stärkeres magnetisches Gegenfeld aufgebaut wird, was schließlich die Ausbildung von stärkeren Stoßwellen in dem mit Flüssigkeit gefüllten Raum zur Folge hat. Durch die Erfindung werden somit Spannungsüberschläge zwischen der Spule und der Membran wirksam vermieden, was zu einer erhöhten Lebensdauer der Membran führt, ohne daß der Wirkungsgrad der Energiewandlung von elektrischer Energie in Stoßenergie in einem für die Praxis nennenswerten Umfang sinkt. Zugleich werden bei gegebenem Betrag der Hochspan nung höhere Stoßwellendrücke erzielt, bzw. kann der Be trag der Hochspannung bei gleichem Stoßwellendruck gegenüber dem bekannten Stoßwellengenerator verringert werden, wodurch eine weitere Verringerung des Abstandes zwischen der Membran und der ihr benachbarten Lage der Spule mög lieh wird.

Es sei erwähnt, daß es die Erfindung - allerdings unter teilweisem oder vollständigem Verzicht auf eine verbesserte Hochspannungsfestigkeit - erlaubt, eine größere elektrische Energie in Stoßenergie umzuwandeln, bzw. bei gleicher elektrischer Energie geringere Anstiegszeiten der Stoßwelle zu realisieren, da der in der Hochspan-

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( ) nungsversorgung befindliche Kondensator auf eine gegenüber einem Stoßwellengenerator mit einer einlägigen Spule höhere Ladespannung aufgeladen werden kann. Somit kann der Kondensator entweder eine größere, mit dem Quadrat der Ladespannung wachsende Energie abgeben oder seine Kapazität kann bei gleicher zur Verfügung stehender Energie verkleinert werden, wodurch der durch die Spule und den Kondensator gebildete Schwingkreis eine höhere Eigenfrequenz aufweist, was zu einer kürzeren Anstiegszeit des durch die Spule fließenden Stromes und damit zu einer kürzeren Anstiegszeit der Stoßwelle führt, was beim Zertrümmern von Konkrementen durchaus wünschenswert ist.

( ) Nach einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß die beiden Lagen der Spule gegensinnig gewickelt, ihre jeweils innersten Windungen miteinander verbunden und ihre jeweils äußersten Windungen an die Hochspannungsversorgung angeschlossen sind. Es wird so erreicht, daß die Spule auf einfache Weise herstellbar ist und eine geringe Dicke aufweist, da eine andernfalls erforderliche besondere Verbindung zwischen den beiden Lagen der Spule entfallen kann. Besonders zweckmäßig im Hinblick auf die Herstellung der Spule ist es auch, wenn beide Lagen der Spule die gleiche Windungszahl besitzen. Nach einer Aus führungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die äußer- / \ ste Windung der der Membran unmittelbar gegenüberliegenden Lage der Spule mit der Membran auf gleichem Potential Megt, wobei nach einer letzten Variante der Erfindung die Membran auf Erdpotential liegt. Es ist so sicherge stellt, daß an der in dem Raum befindlichen Flüssigkeit, die unter Umständen mit dem Lebewesen bzw. dem Bedienungspersonal in Berührung kommen kann, keine Hochspannung anliegt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, deren einzige Figur einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Stoßwellengenerator zeigt.

.?."..* '..⁴Jt₅' _\.'*.Vpa 86 P 3 2 O 1 OE Der erfindungsgemäße Stößwellengenerätor weist ein &rgr; ' Gehäuse 1 auf, das einen mit einer Flüssigkeit gefüllten, durch eine Membran 2 abgeschlossenen Raum 3 enth'dlt. Der aus einem elektrisch leitenden Werkstoff gebildeten Membran 2 gegenüberliegend ist eine Spule 4 mit spiralförmig angeordneten Windungen vorgesehen, wobei zwischen der Membran 2 und der Spule 4 eine Isolierfolie 5 angeordnet ist· Die Windungen der Spule 4 sind auf einer Auflagefläehe 6 eines Isolators 7 angeordnet, der in einer Kappe &thgr; aufgenommen ist. Die Membran 2, die Isolierfolie 5 und die den Isolator 7 mit der Spule 4 enthaltende Kappe &bgr; sind mittels Schrauben 9 an dem Gehäuse 1 befestigt. Zur Fixierung der Spule 4 an der Auflagefläche 6 des Isolaj ' ) tors 7 ist der zwischen der Isolierfolie 5 und der Auf- lageflüche 6 des Isolators 7 befindliche Raum mit einem der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten elektrisch isolierenden Gießharz ausgefüllt. Die Spule 4 ist über Anschlüsse 10 und 11, die durch Bohrungen in dem Isolator 7 und der Kappe 8 nach außen treten, mittels eines geeigneten Schaltmittels 12 an eine schematisch

dargestellte Hochspannungsversorgung 13 anschließbar, die einen Stromstoß an die Spule 4 abgibt, wodurch die Mem-&Idigr; bran 2 schlagartig von der Spule 4 abgestoßen wird, was

zur Ausbildung einer Stoßwelle in der Flüssigkeit im Raum 3 führt. Infolge der an der Spule 4 anliegenden HocnspSr- \ nung treten zwischen der Membran 2 utfid den einzelnen Windungen der Spule 4 Potentialdifferenzen auf.

Dabei ist vorgesehen, daß die Spule 4 aus zwei Lagen 14 30 und 15 besteht, die sich deckend in parallelen Ebenen liegend angeordnet sind. Die beiden Lagen 14 und 15 der Spule 4 sind gegensinnig gewickelt und durch Verbindung ihrer jeweils innersten Windungen 16 und 17 hintereinandergeschaltet, so daS die Magnetfelder beider Lagen 14 35 und 15 der Spule 4 einander verstärken, wenn diese über • ihre jeweils äußersten Windungen 18 und 19 an die Hoch-

spannungsversorgung 13 angeschlossen sind. Die beiden

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Lagen 14 und 15 der Spule 4 besitzen die gleiche Windungszahl. I

Die äußerste Windung 18 der der Membran 2 unmittelbar benachbarten Lage 14 der Spule 4 liegt mit der Membran 2 | auf gleichem Potential, nämlich Erdpotential 20. Demzufolge liegt zwischen der der Membran 2 unmittelbar benachbarten Lage 14 der Spule 4 eine geringere Potentialdifferenz als zwischen der Membran 2 und der von dieser entfernten Lage 15 der Spule 4 vor.

In dem Ausfuhrungsbeispiel ist ein Stoßwellengenerator mit einer ebenen Membran 2 dargestellt. Es ist aber auch _; V möglich, Stoßwellengeneratoren mit andersartig, z.B. \.

sphärisch geformter Membran erfindungsgemäß auszubilden.

5 -Pfrfeefttßnsprüche 1 Figur

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Claims

Schutzansprüche

1. Stoßwellengenerator für eine Einrichtung zum berührungslojen Zertrümmern von im Körper eines Lebewesens befindlichen Konkrementen, welcher eine Spule (4) mit spiralförmig angeordneten
Windungen und eine dieser gegenüberliegende, einen mit einer
Flüssigkeit gefüllten Raum (3) abschließende, aus einem elektrisch leitenden Werkstoff gebildete Membran (2) aufweist, wo bei die Spule (4) an eine Hochspannungsversorgung (13) an-

schließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (4) aus zwei hintereinandergeschalteten, sich deckenden, in parallelen Flachen liegenden Lagen (14, 15) besteht, wobei Strom- und Wicklungsrichtung der beiden Lagen (14, 15) der Spule (4) im Sinne einer Verstärkung ihres Mangetfeldes aufeinander abgestimmt sind, und daß die zu der Membran (2) die kleinere Potentialdifferenz aufweisende Lage (14) der Spule (4) der Membran C?) urmittelbar gegenüberliegend angeordnet ist.

2. Stoßwellengenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Lagen (14, 15) der Spule (4) die gleiche Windungszahl besitzen.

Mck 2 Ler / 30.11*1987