DE3429487C2

DE3429487C2 -

Info

Publication number: DE3429487C2
Application number: DE19843429487
Authority: DE
Inventors: Manfred 7518 Bretten De Baier; Reiner Dipl.-Ing. 7132 Illingen De Hoffmann; Ulrich Dipl.-Ing. Bolg (Fh), 7519 Sulzfeld, De
Original assignee: Richard Wolf GmbH
Current assignee: Richard Wolf GmbH
Priority date: 1984-08-10
Filing date: 1984-08-10
Publication date: 1989-03-16
Also published as: DE3429487A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät mit einem elektrischen Generator (Ultraschallgenerator) zur Erzeugung einer Wechselspannung für den Be trieb des Ultraschall-Wandlers einer an das Gerät anzu schließenden Lithotripsie-Sonde.The invention relates to a device with an electrical Generator (ultrasonic generator) for generating an alternating voltage for the Be drove one of the ultrasonic transducers to the device closing lithotripsy probe.

Ein Gerät dieser Art ist aus der DE 20 53 982 C3 bekannt. A device of this type is known from DE 20 53 982 C3.

Außerdem ist das Thema der Steinzertrümmerung mit Ultra schall bzw. Lithotripsie-Sonden behandelt in der DE 20 20 345 C3 sowie in Med. Ultrason. (Band 5, Seiten 55-57) und in The Journal of Urology (Band 70, Seiten 520-529 und Seiten 704-707).In addition, the topic of stone crushing with Ultra Sound or lithotripsy probes are dealt with in DE 20 20 345 C3 and in Med. Ultrason. (Volume 5, pages 55-57) and in The Journal of Urology (Volume 70, pages 520-529 and pages 704-707).

Die DE 32 40 691 C1 befaßt sich mit der berührungsfreien Zerstörung von Konkrementen und schlägt vor, das Konkrement mit Stoßwellenimpulsen zu beaufschlagen, wobei es weiterhin aus der DE 31 19 295 A1 bekannt ist, bei einem ebenfalls be rührungsfrei arbeitenden Gerät von der Sinusform abweichen de Signalformen für die Anregung eines Ultraschallwandlers zu verwenden. Solche Geräte arbeiten allerdings nicht mit einer direkt gegen das Konkrement zur Anlage zu bringenden Sonde bzw. Sonotrode, die zum Abtragen und Zerstören eines Konkrementes mit einem Ultraschallwandler in Schwingungen versetzt wird.DE 32 40 691 C1 deals with the non-contact Destruction of concretions and suggests the concretion with shock wave impulses, while it continues is known from DE 31 19 295 A1, also with a deviate from the sinus shape de Waveforms for the excitation of an ultrasonic transducer to use. However, such devices do not work with one to be brought directly against the concrement Probe or sonotrode used to remove and destroy a Concretions with an ultrasonic transducer in vibrations is moved.

Wegen grundsätzlich unterschiedlicher Bauarten und Betriebs weisen der einerseits berührungsfrei und andererseits unter Berührung des Konkrementes angewendeten Geräte haben beide Gerätetypen im Prinzip keine Gemeinsamkeiten in bezug auf ihre Konstruktion, Funktion und Anwendung. Sinngemäß gilt dies insbesondere auch für ein in der US 41 92 294 C1 be schriebenes Gerät, das nicht zum Zerstören von Konkrementen, sondern dazu dient, zum Entfernen von Konkrementen aus einem Urether gegen dessen Wände Ultraschall zu richten, um den Urether zu peristaltischen Bewegungen anzuregen.Because of fundamentally different designs and operations instruct on the one hand without contact and on the other hand Both devices have touching the stone used In principle, device types have no similarities with regard to their construction, function and application. The same applies accordingly this in particular also for be in US 41 92 294 C1 written device that is not for destroying concretions, but serves to remove concretions from a Ultrasound of the ureter against the walls of the ureter To stimulate urethers to peristaltic movements.

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 Schwin gungen auf den Stein überträgt. Da die Sonotrode aber meist die Form eines Stabes oder Rohres hat, werden die vom Wand ler an einem Ende auf die schwingende Sonotrode übertrage nen Wellen zu elastischen Schwingungen führen, die bevor zugt in axialer und weniger in radialer Richtung verlaufen.A prerequisite for effective ultrasound lithotripsy of stones inside the body, such as kidney or Bladder stones, is it u. a. that the probe or sonotrode with good contact with the stone, if possible also transverse and not essentially just longitudinal mechanical vibrations transfers to the stone. Since the sonotrode mostly has the shape of a rod or tube, that of the wall transfer at one end to the vibrating sonotrode NEN waves lead to elastic vibrations before trains run 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. 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 erhebli cher Leistungsanteil der z. Zt. verwendeten Ultraschallgene ratoren als Verlustleistung in Wärme umgesetzt wird, so daß die Sonde wegen der Wärmeentwicklung nur während begrenzter Zeit im Dauerbetrieb eingesetzt werden kann.In known devices and probes, this leads to the fact that the predominantly generated longitudinal vibrations only to puncture the stone in question. He wishes but is also a high proportion of transverse vibrations, since this actually destroys or bursts the stone cause. It should also be noted that a considerable cher power share of z. Currently used ultrasound genes is converted into heat as heat dissipation, so that the probe due to heat generation only during limited Time can be used in continuous operation.

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 umge setzt und effektiv auf den zu zerstörenden Stein übertragen werden kann, wobei aufgrund einer besonderen Betriebsweise des Gerätes das Auftreten von Verlustwärme weitestgehend ver mindert werden soll.The object of the invention is to eliminate them Disadvantages and thus in the creation of a device whose electrical given to the transducer of the connected probe Performance with high efficiency converted into mechanical performance sets and effectively transferred to the stone to be destroyed can be, due to a special mode of operation the occurrence of heat loss as far as possible should be reduced.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird das eingangs erwähnte Gerät erfindungsgemäß so ausgebildet, daß die Wechselspannung modu liert wird.To solve this task, the device mentioned at the beginning According to the invention designed so that the AC voltage modu is gated.

Zu diesem Zweck kann ein Wechselspannung erzeugender Ul traschallgenerator taktweise mit Hilfe eines Modulators ein- oder ausgeschaltet werden, wobei der Modulator bei spielsweise Rechteck- oder Halbwellensinussignale er zeugen kann. Andererseits besteht auch die Möglichkeit, daß der Ausgang eines kontinuierlich Wechselspannung er zeugenden Ultraschallgenerators taktweise über einen Mo dulator unterbrochen wird.For this purpose, an AC voltage generating Ul a pulsed generator with the help of a modulator be switched on or off, the modulator at for example, square wave or half-wave sine signals can produce. On the other hand, there is also the possibility that the output of a continuously alternating voltage he generating ultrasound generator cyclically over a Mo dulator is interrupted.

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 Ultraschall wandler der Sonotrode abgegeben wird. Es wird also durch die modulierte Wechselspannung bei gleichbleibender mitt lerer elektrischer Leistung ein höherer Wirkungsgrad der mechanischen Bohrleistung erzielt, so daß zwangsläufig auch die Verlustleistung in erheblichem Maß reduziert ist. Dies hat wiederum zur Folge, daß die für einen Bearbei tungsvorgang notwendigen Betriebszeiten den Erfordernissen entsprechend länger sein können, so daß ein Stein im Prin zip in einem einzelnen Arbeitsgang zerstört werden kann.Operation is due to the modulated AC voltage of the transducer with a higher amplitude is possible because of a certain number of pulses followed by a pause, so that the mean power constant at the ultrasound transducer the sonotrode is delivered. So it gets through the modulated AC voltage with a constant mean higher electrical efficiency mechanical drilling performance achieved, so inevitably the power loss is also significantly reduced. This in turn means that it is for processing necessary operating times the requirements can be correspondingly longer, so that a stone in the Prin zip can be destroyed in a single operation.

In der Zeichnung sind zwei nachfolgend be schriebene Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht und schematisch dargestellt. Es zeigt In the drawing, two are below written embodiments of the invention simplified and shown schematically. It shows

Fig. 1 ein Gerät, bei dem der Ultraschallgenerator eingangsseitig taktweise angesteuert wird, und Fig. 1 shows a device in which the ultrasonic generator is cyclically driven on the input side, and

Fig. 2 ein Gerät, bei dem das Ausgangssignal eines kontinuierlich arbeitenden Ultraschallgenera tors moduliert wird. Fig. 2 shows a device in which the output signal of a continuously operating ultrasonic generator is modulated.

Wie die bekannten Geräte hat auch das Gerät nach der Er findung einen elektrischen Ultraschallgenerator 1, der die Wechselspannung zum Betrieb des im Kopf 2 a der Sonde 2 befindlichen Wandlers erzeugt, der beispielsweise nach dem piezoelektrischen Prinzip funktioniert und die im Ultra schallbereich liegenden mechanischen Schwingungen auf den Sondenschaft 2 b abgibt.As the known device also has the apparatus of the He invention an electric ultrasonic generator 1, which generates the alternating voltage for operation of the transducer A of the probe 2 located in the head 2, the working example according to the piezoelectric principle and the supersonic range lying in the ultra mechanical vibrations to releases the probe shaft 2 b .

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 wird der Generator 1 entsprechend dem modulierten Steuersignal in Betrieb ge setzt, wodurch während der Dauer der vom Modulator 3 kom menden Impulse 3 a eine Folge von Wechselspannungsimpulsen 1 a auf den Sondenwandler abgegeben wird, wobei diese Im pulse jeweils aus mehreren Wechselspannungsperioden bestehen. In the embodiment according to FIG. 1, the generator 1 is set into operation in accordance with the modulated control signal, as a result of which a sequence of alternating voltage pulses 1 a is emitted onto the probe converter during the duration of the pulses 3 a coming from the modulator 3 a, these pulses in each case consist of several alternating voltage periods.

Der Modulator 3 kann entsprechend dem bekannten Stand der Technik aufgebaut sein, so daß der im Ultraschall bereich arbeitende Generator 1 gemäß dem modulierten Steuersignal 3 a schwingen wird. Die Modulationsform, die Modulationsfrequenz und auch das Tastverhältnis des von ihm abgegebenen Signales können bei Bedarf den je weiligen Erfordernissen entsprechend variiert werden, indem z. B. in an sich bekannter Weise die Länge der Impulse 3 a mit einem Potentiometer 4 und die dazwischen liegenden Pausen mit einem Potentiometer 5 eingestellt werden.The modulator 3 can be constructed in accordance with the known prior art, so that the generator 1 operating in the ultrasound range will vibrate according to the modulated control signal 3 a . The form of modulation, the frequency of modulation and also the duty cycle of the signal emitted by it can be varied as required, depending on the respective requirements, by z. B. in a manner known per se, the length of the pulses 3 a can be set with a potentiometer 4 and the intervals between them with a potentiometer 5 .

Während die Ausführungsform nach Fig. 1 vor allem als Ein zelgerät konzipiert werden kann, ist die in Fig. 2 gezeig te Lösung besonders für eine Nachrüstung vorhandener Ge räte geeignet.While the embodiment according to FIG. 1 can be designed primarily as an individual device, the solution shown in FIG. 2 is particularly suitable for retrofitting existing devices.

Diese Geräte arbeiten mit einem kontinuierlich schwingenden Ultraschallgenerator 6, zwischen dessen Ausgang und den Geräteausgang bzw. Sondeneingang ein Modulator 7 geschal tet wird. Dieser moduliert die vom Generator 6 kommende Wechselspannung in Wechselspannungsimpulse 7 a, die zum Wandler im Kopf 2 a der Sonde geleitet werden, um die Sonde im Sinne der Erfindung schwingen zu lassen. Auch in die sem Fall können die Dauer der Wechselspannungsimpulse 7 a und die dazwischenliegenden Pausen mit Hilfe von Potentio metern 4 und 5 eingestellt werden. These devices work with a continuously vibrating ultrasonic generator 6 , between the output and the device output or probe input, a modulator 7 is switched. This modulates the alternating voltage coming from the generator 6 into alternating voltage pulses 7 a , which are passed to the converter in the head 2 a of the probe in order to allow the probe to oscillate in the sense of the invention. Also in this case, the duration of the alternating voltage pulses 7 a and the pauses in between can be adjusted with the help of potentiometers 4 and 5 .

Im Prinzip können die beiden Lösungen gemäß den Fig. 1 und 2 einfach mit Hilfe von elektrischen Schaltern ver wirklicht werden. Dementsprechend kann beim Beispiel nach Fig. 2 der Modulator 7 einen elektrischen Schalter an steuern oder auch ein automatisch arbeitendes Zeitglied sein, das nur während bestimmter Zeiten die vom Gene rator 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 easily realized with the help of electrical switches. Accordingly, in the example of FIG. 2, the modulator 7 can control an electrical switch or be an automatically operating timer which only allows the alternating voltage coming from the generator 6 to the probe 2 to pass through during certain times and, moreover, to interrupt the connection from the generator to the probe .

Claims

1. Device with an electrical generator (ultrasonic generator) for generating an alternating voltage for the operation of the ultrasonic transducer of a rigid or flexible lithotripsy probe to be connected to the device, characterized in that the alternating voltage is modulated.

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

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the output signal of the continuously alternating voltage he generating ultrasound generator ( 6 ) via a modulator gate ( 7 ) is intermittently interrupted.

4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized records that the duty cycle of the modulated, am Output of the generator appearing alternating voltage is variably adjustable.