DE3429487A1

DE3429487A1 - Device for generating an alternating voltage for the transducer of a lithotripsy probe

Info

Publication number: DE3429487A1
Application number: DE19843429487
Authority: DE
Inventors: Manfred 7518 Bretten Baier; Ulrich Dipl.-Ing.(FH) 7519 Sulzfeld Bolg; Reiner Dipl.-Ing. 7132 Illingen Hoffmann
Original assignee: Richard Wolf GmbH
Current assignee: Richard Wolf GmbH
Priority date: 1984-08-10
Filing date: 1984-08-10
Publication date: 1986-02-20
Also published as: DE3429487C2

Abstract

The invention relates to a device having an electrical generator which generates the alternating voltage for operation of the ultrasound transducer of a lithotripsy probe connected to the device. Particularly effective crushing of stones inside the body is achieved in that a modulated alternating voltage is generated.

Description

Gerät zur Erzeugung derDevice for generating the

Wechselspannung für den Wandler einer Lithotripsie-Sonde Die Erfindung betrifft ein Gerät mit einem elektrischen Generator zur Erzeugung einer Wechselspannung für den Betrieb des Ultraschall-Wandlers einer an das Gerät anzuschließenden Lithotripsie-Sonde.AC voltage for the converter of a lithotripsy probe The invention relates to a device with an electrical generator for generating an alternating voltage for operating the ultrasonic transducer of a lithotripsy probe to be connected to the device.

Voraussetzung für eine effektive Ultraschall-Lithotripsie von körperinneren Steinen, wie beispielsweise Nieren- oder Blasensteinen, ist es u.a., daß die Sonde bzw. Sonotrode bei guter Anlage am Stein möglichst auch transversale und nicht im wesentlichen nur longitudinale mechanische Schwingungen auf den Stein überträgt. Da die Sonotrode aber meist die Form eines Stabes oder Rohres hat, werden die vom Wandler an einem Ende auf die schwingende Sonotrode übertragenen Wellen zu elastischen Schwingungen führen, die bevorzugt in axialer und weniger in radialer Richtung verlaufen.Prerequisite for effective ultrasound lithotripsy from inside the body Stones, such as kidney or bladder stones, are among other things that the probe or sonotrode with good contact with the stone, if possible also transversely and not in the essentially only transmits longitudinal mechanical vibrations to the stone. Since the sonotrode usually has the shape of a rod or tube, the from Transducer at one end to elastic waves transmitted to the vibrating sonotrode Lead vibrations that run preferentially in the axial and less in the radial direction.

Dies führt bei bekannten Geräten und Sonden dazu, daß die überwiegend erzeugten longitudinalen# Schwingungen nur zu einem Durchbohren des betreffenden Steines führen.In known devices and probes, this leads to the mostly generated longitudinal # vibrations only to a piercing of the relevant Lead stone.

Erwünscht ist aber auch ein hoher Anteil an transversalen Schwingungen, da diese eigentlich das Zerstören bzw. Platzen des Steines verursachen. Weiterhin ist festzustellen, daß ein erheblicher Leistungsanteil der z.Zt. verwendeten Ultraschallgeneratoren als Verlustleistung in Wärme umgesetzt wird, so daß die Sonde wegen der Wärmeentwicklung nur während begrenzter Zeit im Dauerbetrieb eingesetzt werden kann.However, a high proportion of transverse vibrations is also desirable, as these actually cause the stone to be destroyed or burst. Farther it can be stated that a considerable proportion of the used ultrasonic generators is converted into heat as power loss, so that the probe because of the heat generation can only be used continuously for a limited period of time.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Beseitigung dieser Nachteile und somit in der Schaffung eines Gerätes, dessen auf den Wandler der angeschlossenen Sonde gegebene elektrische Leistung mit hohem Wirkungsgrad in mechanische Leistung umgesetzt und effektiv auf den zu zerstörenden Stein übertragen werden kann, wobei aufgrund einer besonderen Betriebsweise des Gerätes das Auftreten von Verlustwärme weitestgehend vermindert werden soll.The object of the invention is to eliminate these disadvantages and thus in the creation of a device, its connected to the converter of the Probe given electrical power with high efficiency in mechanical power implemented and effectively transferred to the stone to be destroyed, with the occurrence of heat loss due to a special mode of operation of the device should be reduced as much as possible.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird das eingangs erwähnte Gerät erfindungsgemäß so ausgebildet, daß die Wechselspannung moduliert wird.To solve this problem, the device mentioned at the beginning is according to the invention designed so that the AC voltage is modulated.

Zu diesem Zweck kann ein Wechselspannung erzeuoender Ultraschallgenerator taktweise mit Hilfe eines Modulators ein- oder ausgeschaltet werden, wobei der Modulator beispielsweise Rechteck- oder Halbwellensinussignale erzeugen kann. Andererseits besteht auch die Möglichkeit, daß der Ausgang eines kontinuierlich Wechselspannung erzeugenden Ultraschallgenerators taktweise über einen Modulator unterbrochen wird.For this purpose an alternating voltage generating ultrasonic generator can be used clockwise be switched on or off with the aid of a modulator, the modulator for example Can generate square or half-wave sine signals. On the other hand, there is also the Possibility of having the output of an ultrasonic generator generating continuous alternating voltage is intermittently interrupted by a modulator.

Aufgrund der modulierten Wechselspannung ist ein Betrieb des Wandlers mit höherer Amplitude möglich, da auf eine bestimmte Anzahl von Impulsen eine Pause folgt, so daß die mittlere Leistung gleichbleibend an den Ultraschallwandler der Sonotrode abgegeben wird. Es wird also durch die modulierte Wechselspannung bei gleichbleibender mittlerer elektrischer Leistung ein höherer Wirkungsgrad der mechanischen Bohrleistung erzielt, so daß zwangsläufig auch die Verlustleistung in erheblichem Maß reduziert ist.The converter is in operation due to the modulated AC voltage with a higher amplitude possible, as there is a pause on a certain number of pulses follows, so that the average power remains constant at the ultrasonic transducer Sonotrode is delivered. So it is due to the modulated alternating voltage at constant average electrical power, a higher degree of mechanical efficiency Drilling performance achieved, so that inevitably the power loss in considerable Dimension is reduced.

Dies hat wiederum zur Folge, daß die für einen Bearbeitungsvorgang notwendigen Betriebszeiten den Erfordernissen entsprechend länger sein können, so daß ein Stein im Prinzip in einem einzelnen Arbeitsgang zerstört werden kann.This in turn has the consequence that for a machining operation necessary operating times can be longer according to requirements, so that a stone can in principle be destroyed in a single operation.

In der anliegenden Zeichnung sind zwei nachfolgend beschriebene Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht und schematisch dargestellt. Es zeigt: Figur 1 ein Gerät, bei dem der Ultraschallgenerator eingangsseitig taktweise angesteuert wird, und Figur 2 ein Gerät , bei dem der Ausgang eines kontinuierlich arbeitenden Ultraschallgenerators moduliert wird.In the attached drawing are two exemplary embodiments described below the invention simplified and shown schematically. It shows: Figure 1 a device, in which the ultrasonic generator is controlled cyclically on the input side, and figure 2 a device in which the output of a continuously operating ultrasonic generator is modulated.

Ultraschall Sonden für die Lithotripsie und Geräte zur Erzeugung der Wandlerspannung für solche Sonden sind allgemein bekannt und brauchen deshalb nicht im einzelnen beschrieben zu werden. Insofern kann beispielsweise hingewiesen werden auf die deutschen Patente 20 20 345 und 20 53 982. Außerdem findet man Literatur zu diesem Thema u.a. in Med. Ultrason (Band 5, Seiten 55 - 57) und in The Yournal of Urology(Band 70, Seiten 520-529 und Seiten 704-707).Ultrasonic probes for lithotripsy and devices for generating the Transformer voltages for such probes are well known and therefore do not need them to be described in detail. In this respect, reference can be made, for example to German patents 20 20 345 and 20 53 982. There is also literature on this subject in Med. Ultrason (Volume 5, Pages 55 - 57) and in The Yournal, among others of Urology (Volume 70, Pages 520-529 and Pages 704-707).

Wie die bekannten Geräte hat auch das Gerät nach der Erfindung einen elektrischen Ultraschaligenerator 1, der die Wechselspannung zum Betrieb des im Kopf 2a der Sonde 2 befindlichen Wandlers erzeugt, der beispielsweise nach dem piezoelektrischen Prinzip funktioniert und die im Ultraschallbereich liegenden mechanischen Schwingungen auf den Sondenschaft 2b abgibt.Like the known devices, the device according to the invention also has one electrical ultrasonic generator 1, which supplies the alternating voltage to operate the im Head 2a of the probe 2 located transducer generated, for example after the piezoelectric The principle works and the mechanical vibrations in the ultrasonic range on the probe shaft 2b.

Bei der Ausführungsform nach Figur 1 wird der Generator 1 entsprechend dem modulierten Steuersignal in Betrieb gesetzt, wodurch während der Dauer der vom Modulator 3 kommenden Impulse 3a eine Folge von Wechselspannungsimpulsen la auf den Sondenwandler abgegeben wird, wobei diese Impulse jeweils aus mehreren Wechselspannungsperioden bestcr Der Modulator 3 kann entsprechend dem bekannten Stand der Technik aufgebaut sein, so daß der im Ultraschallbereich arbeitende Generator 1 gemäß dem modulierten Steuersignal 3a schwingen wird. Die Modulationsform, die Modulationsfrequenz und auch das Tastverhältnis des von ihm-abgegebenen Signales können bei Bedarf den jeweiligen Erfordernissen entsprechend variiert werden, indem z.B. in an sich bekannter Weise die Länge der Impulse 3a mit einem Potentiometer 4 und die dazwischen liegenden Pausen mit einem Potentiometer 5 eingestellt werden.In the embodiment of Figure 1, the generator 1 is accordingly the modulated control signal put into operation, whereby during the duration of the Modulator 3 coming pulses 3a a sequence of alternating voltage pulses la the probe transducer is delivered, these pulses each consisting of several alternating voltage periods bestcr The modulator 3 can according to the known prior art Technique be constructed so that the generator 1 working in the ultrasonic range will oscillate according to the modulated control signal 3a. The form of modulation, the modulation frequency and the duty cycle of the signal it emits can also be used if necessary can be varied according to the respective requirements, e.g. by using a Way the length of the pulses 3a with a potentiometer 4 and those in between Pauses can be set with a potentiometer 5.

Während die Ausführungsform nach Fig. 1 vor allem als Einzelgerät konzipiert werden kann, ist die in Fig. 2 gezeigte Lösung besonders für eine Nachrüstung vorhandener Geräte geeignet.While the embodiment of FIG. 1 mainly as a single device can be designed, the solution shown in Fig. 2 is particularly suitable for retrofitting suitable for existing devices.

Diese Geräte arbeiten mit einem kontinuierlich schwingenden Ultraschallgenerator 6, zwischen dessen Ausgang und den Geräteausgang bzw. Sondeneingang ein Modulator 7 geschaltet wird. Dieser moduliert die vom Generator 6 kommende Wechselspannung in Wechselspannungsimpulse 7a, die zum Wandler im Kopf 2a der Sonde geleitet werden, um die Sonde im Sinne der Erfindung schwingen zu lassen. Auch in dieserin Fall können die Dauer der Wechselspannungsimpulse 7a und die dazwischenliegenden Pausen mit Hilfe von Potentiometern 4 und 5 eingestellt werden.These devices work with a continuously oscillating ultrasonic generator 6, a modulator between its output and the device output or probe input 7 is switched. This modulates the alternating voltage coming from the generator 6 in alternating voltage pulses 7a, which are sent to the transducer in the head 2a of the probe, in order to make the probe oscillate within the meaning of the invention. Also in this case you can the duration of the alternating voltage pulses 7a and the pauses in between Can be set using potentiometers 4 and 5.

Im Prinzip können die beiden Lösungen gemäß den Figuren 1 und 2 einfach mit Hilfe von elektrischen Schaltern verwirklicht werden. Dementsprechend kann beim Beispiel nach Figur 2 der Modulator 7 einen elektrischen Schalter ansteuern oder auch ein automatisch arbeitendes Zeitglied sein, das nur während bestimmter Zeiten die vom Generator 6 kommende Wechselspannung zur Sonde 2 durchläßt und im übrigen die Verbindung vom Generator zur Sonde unterbricht.In principle, the two solutions according to FIGS. 1 and 2 can be simple can be realized with the help of electrical switches. Accordingly, the Example according to Figure 2, the modulator 7 control an electrical switch or also be an automatically working timer that only works during certain times the alternating voltage coming from the generator 6 passes to the probe 2 and the rest the connection from the generator to the probe is interrupted.

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Claims

Device with an electrical generator for generating an alternating voltage for the operation of the U1-traschall-converter one to the device rigid or flexible lithotripsy probe to be connected, characterized in that that the AC voltage is modulated.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that an alternating voltage generating ultrasonic generator (1) with a square or half-wave sine signal is fully modulated.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the output a continuously alternating voltage generating ultrasonic generator (6) via a Modulator (7 ..) ~ is modulated.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the duty cycle of the modulated alternating voltage appearing at the output of the generator is variably adjustable.