專利名稱：沖擊波源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生沖擊波的沖擊波源，該沖擊波源具有一個線圈支架、一個線圈和一個與線圈絕緣分開的薄膜。
背景技術(shù)：
上述形式的電磁沖擊波源例如在醫(yī)療領(lǐng)域中用于非侵入地破碎病人體內(nèi)結(jié)石，例如破碎腎結(jié)石。具有上述沖擊波源的沖擊波是通過向設(shè)置在線圈支架上的線圈施加瞬時高壓脈沖來實(shí)現(xiàn)的。由于線圈和與其絕緣分開的金屬膜之間相互的電磁作用，金屬膜被線圈撞入到位于沖擊波源與病人之間的水巷里，由此受阻尼的正弦波在作為載體的水巷里在沖擊波源與病人之間傳播。最后通過非線性效應(yīng)在載體水中產(chǎn)生沖擊波。受阻尼的正弦振動具有約150至200kHz的基頻，基頻通過沖擊波源的電特性來確定。正弦波位于人的聽覺范圍以外。
此外在用電磁沖擊波源產(chǎn)生沖擊波時也出現(xiàn)聲波，它在結(jié)構(gòu)與功能上如同例如《Siemens Forschungs-und Entwicklungsbericht》，15，1986，Nr.4，(西門子公司研究與發(fā)展論文集1986年第15卷第4期)第187至194頁中由H.Reichenberger，G.Naser所撰寫的“Elektromagnetic AcousticSource for the extracorporeal Generation of Shock Waves in Lithotripsie(用于在碎石術(shù)中體外產(chǎn)生激波的電磁聲源)”中描述的那樣。隨著正弦波在水巷里傳播的同時，沖擊波沿相反方向在通常由陶瓷構(gòu)成的線圈支架里傳播，其首先可將軸向傳播的波轉(zhuǎn)換成徑向波或扁平波。此徑向波或扁平波引起線圈支架作這樣的振動，從而產(chǎn)生人們聽覺范圍(即低于20kHz)的低頻聲波。由于線圈支架高度對稱的幾何形狀，即線圈支架通常具有與其縱軸相垂直的圓形橫截面，通過在線圈支架邊緣的反射形成同相位的徑向波和扁平波疊加，由此產(chǎn)生具有使病人和醫(yī)療人員非常不舒適的聲電平的聲波。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供本說明書開始部分所述的那一類沖動波源，使其在產(chǎn)生沖擊波時減少可聽見聲波的產(chǎn)生。
按照本發(fā)明，上述技術(shù)問題通過采用下述沖擊波源來解決該沖擊波源具有一個線圈支架、一個線圈和一個與線圈絕緣分開的薄膜，其中線圈支架由一種抑制波生成和/或阻尼波傳播的材料制成。與例如在德國專利申請公開說明書DE3502770A1或DE3505855A1中描述的由陶瓷材料制成的線圈支架不同，通過由抑制波生成和/或阻尼波傳播的材料制成的線圈支架在產(chǎn)生沖擊波時使聲波的產(chǎn)生明顯減小，因?yàn)樵诰€圈支架方向上不僅具有大約100至300kHz之間基頻的高頻聲波的軸向傳播被阻尼，而且其轉(zhuǎn)換成低頻的徑向波或扁平波(也就是使線圈支架激振的徑向波或扁平波的生成)和其傳播也明顯減小。因而，線圈支架較少被激振，并且在產(chǎn)生沖擊波時產(chǎn)生極少的聲波。
本發(fā)明的一種改進(jìn)是，抑制波生成和/或阻尼波傳播的線圈支架材料具有低于100、最好低于50的機(jī)械振動品質(zhì)因數(shù)。此機(jī)械振動品質(zhì)因數(shù)表示材料振動能力的尺度。與此相比目前用于線圈支架的陶瓷材料具有約1000的振動品質(zhì)因數(shù)。
在本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施方式中，線圈支架的材料具有橡膠或合成樹脂。線圈支架可以完全由橡膠或合成樹脂制成。按照本發(fā)明的一種改進(jìn)，如橡膠或合成樹脂這樣的材料最好摻入不導(dǎo)電的顆粒，以得到非均質(zhì)材料，這種非均質(zhì)材料一般比均質(zhì)材料更好地抑制波生成和/或阻尼波傳播。按照本發(fā)明的另一種改進(jìn)，顆粒由比抑制波生成和/或阻尼波傳播的材料更硬的材料制成。通過這種方法使線圈支架達(dá)到較高的強(qiáng)度，從而具有較好的尺寸穩(wěn)定性。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，抑制波生成和/或阻尼波傳播的材料是泡沫塑料。一種合適的泡沫塑料如純-硬泡沫，象由Stuttgart(斯圖加特)Fa.IVPU Industrieverband，Polyurethan-Hartschaum e.V.(IVPU聚胺脂-硬泡沫注冊工業(yè)協(xié)會)所銷售的那樣。
按照本發(fā)明的另一種改進(jìn)，抑制波生成和/或阻尼波傳播的材料具有蜂窩結(jié)構(gòu)，其中這種改進(jìn)所采用的材料是塑料或膠紙板。蜂窩結(jié)構(gòu)可以具有規(guī)則的和/或不規(guī)則的多邊形。一種由塑料或膠紙板制成的具有蜂窩結(jié)構(gòu)的合適材料例如是由Unternehmensgruppe Euro-Composites，Zone Industielle，Luxemburg(盧森堡工業(yè)區(qū)歐洲合成企業(yè)集團(tuán))銷售的。由這種具有蜂窩結(jié)構(gòu)的材料制成的線圈支架明顯地減少了低頻波的生成，并明顯地阻尼低頻和高頻波的傳播，由此在產(chǎn)生沖擊波時明顯地減小了聲波的產(chǎn)生。
在本發(fā)明的又一個實(shí)施方式中，該線圈支架具有一縱軸，其中該線圈支架這樣構(gòu)成，使該線圈支架與縱軸相垂直的橫截面具有非圓形的輪廓。按照本發(fā)明這一實(shí)施方式，舍棄了線圈支架的高度對稱性，這種高度對稱帶來了缺陷，使得在產(chǎn)生沖擊波過程中形成的徑向波或扁平波通過在線圈支架邊緣上的反射同相位地疊加，由此產(chǎn)生較高聲電平的聲波。通過舍棄這種高度對稱至少減少了尤其是徑向波和扁平波的同相位疊加，從而也減少了高聲電平聲波的產(chǎn)生。
本發(fā)明的另一種改進(jìn)是，線圈支架的橫截面可以具有多拐角的輪廓、一種可具有多拐角和圓角的不規(guī)則延伸輪廓，或者一種可具有拐角和圓角的規(guī)則延伸的非圓形輪廓，如同已經(jīng)提到的，由此防止或至少明顯地減少同相位的疊加。
在本發(fā)明的另一種改進(jìn)結(jié)構(gòu)中，該線圈支架具有一外緣表面、一朝向線圈的第一端表面和一背向線圈的第二端表面，其中第二端表面是不平的。按照本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，第二端表面具有凹陷和/或隆起，凹陷和隆起可以是圓形或角形的，最好是不規(guī)則的。通過第二端表面的這種結(jié)構(gòu)可以明顯地減少軸向傳播波向徑向波或扁平波的轉(zhuǎn)換。此外可以減少徑向波或扁平波的同相位疊加，從而減少線圈支架的激振，并由此明顯地減少聲波的產(chǎn)生。


下面結(jié)合示意的附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式作出說明圖1和2為一個具有一線圈支架的電磁沖擊波源的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3至8為圖1和2所示沖擊波源線圈支架的本發(fā)明的各種實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式
在圖1中以非常簡化的方式示出公知電磁沖擊波源1的結(jié)構(gòu)。該沖擊波源1具有一個在所示實(shí)施方式中的圓盤形線圈支架2、一個扁平線圈3和一個金屬薄膜4。為了清楚地給出沖擊波源的結(jié)構(gòu)，在圖1中將線圈支架2、扁平線圈3和薄膜4相互分開表示。如圖2所示，在沖擊波源1的運(yùn)行狀態(tài)扁平線圈3貼靠在線圈支架2上，并通過在圖1中未示出的絕緣薄膜5與金屬薄膜4絕緣地分開。產(chǎn)生沖擊波時瞬時高壓脈沖施加在位于線圈支架2上的扁平線圈3上。由于扁平線圈3和與其絕緣分開的薄膜4的電磁相互作用，這一薄膜被撞進(jìn)在圖1和2中沒有明確示出的聲學(xué)傳播介質(zhì)，其中通常都與水有關(guān)。這樣，產(chǎn)生一種通過傳播介質(zhì)水可以導(dǎo)入病人體內(nèi)的沖擊波。
如同上面已經(jīng)提到的，因?yàn)樵谕ㄟ^這種電磁沖擊波源產(chǎn)生沖擊波的時候也產(chǎn)生帶有使人不舒服的聲電平的聲波，本發(fā)明建議用抑制生成低頻波和/或?qū)Ω哳l和低頻波傳播產(chǎn)生阻尼的材料來制成線圈支架，從而使線圈支架不激振或至少以急劇減小的方式激振，因此在產(chǎn)生沖擊波時不產(chǎn)生聲波或至少明顯減小聲波的出現(xiàn)。對此，該材料應(yīng)當(dāng)具有低于100、最好低于50的機(jī)械振動品質(zhì)因數(shù)。
在圖3至5中示出由這種抑制波生成和/或阻尼波傳播的、并具有低于50的振動品質(zhì)因數(shù)的材料制成的線圈支架21至23。在圖3中所示的線圈支架21由橡膠或合成樹脂制成，并摻入硬的、不導(dǎo)電的顆粒10。該顆粒在所示實(shí)施方式中由氧化鎢或陶瓷制成，這些材料比橡膠或合成樹脂具有更高的硬度。該顆粒一方面用于提高線圈支架21的強(qiáng)度和保持線圈支架尺寸的穩(wěn)定性，而另一方面為了形成通常在抑制波生成和阻尼波傳播方面比橡膠或合成樹脂更好的非均質(zhì)材料。
在圖4中示出由泡沫塑料制成的線圈支架22。在所示實(shí)施方式中泡沫塑料為本身作為隔熱材料使用的純-硬泡沫(Pur-Hartschaum)。但是純-硬泡沫也適合作為線圈支架材料，因?yàn)樵诋a(chǎn)生沖擊波時在線圈支架22中抑制波的生成和阻尼波的傳播，從而與由陶瓷制成的線圈支架相比，在產(chǎn)生沖擊波時明顯地減少了聲波的產(chǎn)生。
在圖5中示出由具有蜂窩結(jié)構(gòu)材料制成的本發(fā)明線圈支架的第三種實(shí)施方式。這種具有蜂窩結(jié)構(gòu)的材料可以由塑料、膠紙板或其它材料制成。這種具有蜂窩結(jié)構(gòu)的材料例如由Untemehmensgruppe Euro-Composites，Luxemburg(盧森堡歐洲合成企業(yè)集團(tuán))銷售。由這種材料制成的線圈支架23也可以抑制波的生成和阻尼波的傳播，因此在用一個具有線圈支架23的沖擊波源產(chǎn)生沖擊波時僅以明顯減小的比例產(chǎn)生可聽見的聲波。此外，蜂窩結(jié)構(gòu)可以具有規(guī)則的多邊形，即三角形、四邊形或如圖所示的正六邊形，也可以具有不規(guī)則的多邊形，這可以理解為具有不規(guī)則延伸棱邊的多邊形。
在圖6至8中示出由已描述過的材料制成的本發(fā)明其他實(shí)施方式的線圈支架24至26。線圈支架24和25的特點(diǎn)是，在其結(jié)構(gòu)上舍棄了線圈支架的高度對稱性。由圖1的線圈支架2可觀察到，該線圈支架具有一縱軸20。線圈支架2以該縱軸為基準(zhǔn)具有高度的對稱性。該線圈支架2任一與縱軸成直角的橫截面具有圓的輪廓，即高度對稱的輪廓。當(dāng)橫截面、即該線圈支架圍繞縱軸20旋轉(zhuǎn)時，其外輪廓在線圈支架的俯視圖上沒有變化。這會造成在產(chǎn)生沖擊波期間形成的徑向波或扁平波的同相位疊加，并由此產(chǎn)生高聲電平的低頻聲波。
為了增加對聲波的阻尼，本發(fā)明建議這樣構(gòu)成線圈支架，使該線圈支架與縱軸20相垂直的橫截面具有非圓的輪廓，從而該橫截面或線圈支架繞縱軸20作任何一次轉(zhuǎn)動的最終輪廓通常不與初始輪廓重疊，這可從橫截面或線圈支架的俯視圖上看出。
圖6所示的線圈支架24這樣構(gòu)成，與縱軸20相垂直的任意橫截面具有非圓的輪廓，在所示情況中為具有拐角的輪廓。通過這種方法尤其能夠防止，在形成徑向波或扁平波時這些波在線圈支架24的邊緣上反射時形成使波強(qiáng)化并因此產(chǎn)生強(qiáng)化聲波的同相位疊加。線圈支架24這樣來構(gòu)成，使其只有在圍繞縱軸20轉(zhuǎn)動360°時，最終輪廓才對應(yīng)于初始輪廓。
圖7中示出了其與縱軸20相垂直的橫截面具有規(guī)則八邊形輪廓的線圈支架25。盡管輪廓是規(guī)則的，但是通過舍棄圓形輪廓也能夠減小扁平波或徑向波的疊加。然而如圖6所示的不規(guī)則延伸輪廓在避免這樣的疊加方面還是比圖7所示的這種線圈支架結(jié)構(gòu)更加有效。
此外，與縱軸20相垂直的橫截面輪廓不必僅具有拐角，還可以具有圓角。
按照本發(fā)明線圈支架的另一種實(shí)施方式，圓盤形線圈支架背向扁平線圈3的端表面是不平的。在圖8中示出本發(fā)明線圈支架26沿縱軸20的斷面。由圖8可以看出，面對扁平線圈3、且將扁平線圈3置于其上的端表面30是平的。與此相反，該線圈支架26背向扁平線圈3的第二端表面40是不平的，在所示情況下具有明顯的凹陷和隆起。該凹陷和/或隆起最好是不規(guī)則的。優(yōu)選該凹陷和/或隆起在整個表面上延伸。這樣就實(shí)現(xiàn)在產(chǎn)生沖擊波時沿線圈支架26縱軸方向傳播的波至少以減小的比例轉(zhuǎn)換成扁平波或徑向波。此外，還可以實(shí)現(xiàn)沒有或只有極少的、會使線圈支架產(chǎn)生振動的軸向傳播波同相位疊加。通過這種方法也可以在產(chǎn)生沖擊波時明顯地減小可聽見聲波的產(chǎn)生。
上面在圖3至8中相互獨(dú)立地示出并描述了按照本發(fā)明的電磁沖擊波源的線圈支架新結(jié)構(gòu)。然而線圈支架的不同結(jié)構(gòu)也可以以任意的方式相互組合。例如線圈支架可以由純-硬泡沫制成，在俯視圖上具有不規(guī)則多邊形輪廓，且其背向扁平線圈的第二端表面具有凹陷和隆起。以同樣的方法可以毫無問題地形成在圖3和8中所述本發(fā)明的線圈支架結(jié)構(gòu)的其它組合。
此外線圈支架不必一定是圓盤形的。對于線圈同樣不必只是扁平線圈。
權(quán)利要求
1.用于產(chǎn)生沖擊波的沖擊波源，具有一個線圈支架(2，21至26)、一個線圈(3)和一個與線圈(3)絕緣分開的薄膜(4)，其中線圈支架(21至26)由一種抑制波生成和/或阻尼波傳播的材料制成。
2.按照權(quán)利要求1所述的沖擊波源，其抑制波生成和/或阻尼波傳播的材料具有低于100的機(jī)械振動品質(zhì)因數(shù)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的沖擊波源，其中所述材料具有橡膠或合成樹脂。
4.按照權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的沖擊波源，其中所述材料摻入顆粒(10)。
5.按照權(quán)利要求4所述的沖擊波源，其中所述顆粒(10)由比抑制波生成和/或阻尼波傳播的材料更硬的材料制成。
6.按照權(quán)利要求1所述的沖擊波源，其中所述材料為泡沫塑料。
7.按照權(quán)利要求1所述的沖擊波源，其中所述材料具有蜂窩結(jié)構(gòu)。
8.按照權(quán)利要求7所述的沖擊波源，其中所述蜂窩結(jié)構(gòu)具有規(guī)則的或不規(guī)則的多邊形。
9.按照權(quán)利要求7或8所述的沖擊波源，其中所述具有蜂窩結(jié)構(gòu)的材料包含有塑料或膠紙板。
10.按照權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的沖擊波源，其線圈支架(2，21至26)具有一縱軸(20)，其中所述線圈支架(24，25)這樣構(gòu)成，使該線圈支架(24，25)與縱軸(20)相垂直的橫截面具有非圓形的輪廓。
11.按照權(quán)利要求10所述的沖擊波源，其中所述線圈支架(24，25)的橫截面具有帶拐角的輪廓。
12.按照權(quán)利要求10或11所述的沖擊波源，其中所述線圈支架(24，25)的橫截面具有一不規(guī)則延伸的輪廓，或者一規(guī)則延伸、但非圓形的輪廓。
13.按照權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的沖擊波源，其線圈支架(26)具有一外緣表面、一朝向線圈(3)的第一端表面(30)和一背向線圈(3)的第二端表面(40)，其中第二端表面(40)是不平的。
14.按照權(quán)利要求13所述的沖擊波源，其第二端表面(40)具有凹陷和/或隆起。
15.按照權(quán)利要求14所述的沖擊波源，其中第二端表面(40)的凹陷和/或隆起是不規(guī)則的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于產(chǎn)生沖擊波的沖擊波源(1)，該沖擊波源具有一個線圈支架(2，21至26)、一個線圈(3)和一個與線圈(3)絕緣分開的薄膜(4)，該線圈支架(21至26)由一種抑制波生成和/或阻尼波傳播的材料制成，以便在產(chǎn)生沖擊波時減小可聽見聲波的產(chǎn)生。
文檔編號B06B1/04GK1406558SQ02141549
公開日2003年4月2日 申請日期2002年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月10日
發(fā)明者馬里奧·貝克托爾德, 詹斯·費(fèi)爾, 伯恩德·格蘭茲, 馬賽厄斯·馬勒 申請人:西門子公司