[0001] Die Erfindung betrifft einen Stosskreis für eine Vorrichtung zur berührungsfreien
Einleitung von Stosswellen in einen Patientenkörper, insbesondere für einen Lithotripter,
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
[0002] Bei der berührungsfreien Lithotripsie, bei der Stosswellen mit einer Unterwasser-Funkenstrecke
erzeugt werden, ist folgender Stosskreis bekannt: Ein Ladeteil oder ein Anschluss
an ein Ladeteil (Hochspannungsquelle) lädt einen Kondensator. Dieser wird über einen
Hochstromschalter, wie zum Beispiel ein Thyratron oder eine Schaltfunkenstrecke an
der Nutzfunkenstrecke - die unter Wasser liegt - entladen. Der dabei entstehende Funke
erzeugt eine Stosswelle, die in den Patientenkörper geleitet werden kann.
[0003] Die Leistung der Stossquelle wird bisher über die Höhe der Ladespannung geregelt.
Die minimale Arbeitsspannung zum sicheren Durchzünden der Unterwasser-Funkenstrecke
liegt beim jetzigen System bei ca. 14 kV und ist nach unten begrenzt durch die Parameter:
Elektrodenabstand, Elektroden-Geometrie und Wasserleitfähigkeit. Des weiteren hat
die Generatorkapazität einen Einfluß auf das Durchzünden, denn über den elektrolytischen
Ladungsverlust während der Zündverzugsphase fällt die effektive Zündspannung um so
schnel ler ab, je kleiner die Generatorkapazität ist.
[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, einen Stosskreis vorzuschlagen, mit dem niedrigere
Leistungen an der Funkenstrecke eingestellt werden können, bei dem aber trotzdem
ein sicheres Durchzünden der Funkenstrecke erfolgt.
[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst von einem Stosskreis mit den Merkmalen
des Anspruchs 1. Ausführungen der Erfindung sind Gegenstände von Unteransprüchen.
[0006] Erfindungsgemäß wird die geschilderte Problematik der unteren Spannungsbegrenzung
so gelöst, dass die Generatorspannung durch einen zugeschalteten Impulstransformator
hochtransformiert wird. So steht bei verringerter Primärenergie (U < 14 kV; E =

· U²) eine genügend hohe Zündspannung zur Verfügung, um selbst bei grossem Elektrodenabstand,
was gleichbedeutend mit hoher Elektrodenlebensdauer ist, ein sicheres Durchzünden
zu gewährleisten.
[0007] In einer bevorzugten Ausführung ist der Impulstransformator zu- und abschaltbar,
so dass auch wie bisher gearbeitet werden kann.
[0008] Ein Vorteil der erfindungsgemässen Lösung gegenüber dem Beibehalten des bisherigen
Stosskreises und einer Spannungserhöhung bei gleichzeitiger Kapazitätsverringerung
liegt darin, dass zum einen bei der kompakten Bauweise der Stossgeneratoren (nötig
wegen der Forderung nach geringstmöglicher Induktivität) ein Umschalter für die Kapazitäten
sehr schwierig integrierbar wäre und zum anderen das Handling von Spannungen grösser
30 kV deutlich höhere Isolationsprobleme aufwirft als bei moderaten Hochspannungen.
[0009] Erreicht wird mit dem erfindungsgemäßen Impulstransformator, dass
- die Elektrodeneinsatzdauer deutlich erhöht werden kann und
- die Stosswellen-Variabilität zu geringeren Intensitäten hin deutlich erweitert
wird.
[0010] Eine bevorzugte Ausführungsform des Impulstransformators ist ein "air-core auto transformer"
in Bandleiter-Technik. Wegen der grossen Pulsleistungen (50 - 100 MW) kommt die Verwendung
ferromagnetischer Kerne kaum mehr in Frage (Magnetisierung H in Sättigung). Die beim
kernfreien Transformator (air core) wichtige Forderung nach minimaler Streuinduktivität
wird technisch am besten erfüllt, bei Verwendung von dünnen, breiten Bandleitern.
Die nicht notwendige galvanische Trennung von Primär- zu Sekundärseite und die fertigungstechnischen
Vorteile legen die Verwendung eines Spartrafos (Autotransformer) nahe. Ein erfindungsgemäss
anwendbarer Transformator wird zum Beispiel in der Zeitschrift IEEE CH 2662-5/88/0000-0331,
Seiten 331 bis 335, beschrieben. Für die hier beanspruchte Anwendung kann er kleiner
dimensioniert sein. Der prinzipielle Aufbau und die Art des Transformators können
aber übernommen werden.
[0011] Die Erfindung wird anhand zweier Figuren näher beschrieben:
Figur 1 zeigt einen Stosskreis des Standes der Technik. An der variabel einstellbaren
Hochspannungsquelle ist ein Kondensator C angebracht. Dieser Kondensator C kann über
den Hochstromschalter HS an der Nutzfunkenstrecke (Unterwasser-Funkenstrecke) F entladen
werden.
Figur 2 zeigt einen erfindungsgemässen Stosskreis.
[0012] Dieser unterscheidet sich vom Stand der Technik durch den Impulstransformator IT,
der zwischen Generator und der Last zwischengeschaltet wurde. Für niedrigere Leistungen
kann jetzt der Kondensator C niedriger geladen werden (hier zum Beispiel ca. 8 kV);
an der Nutzfunkenstrecke F steht trotzdem eine hohe Spannung zur Verfügung. Das Windungsverhältnis
kann relativ gering gewählt sein, es liegt zum Beispiel zwischen 1:1,5 und 1:5, bevorzugt
bei ca. 1:3.
1. Stosskreis für eine Vorrichtung zum berührungsfreien Einleiten von Stosswellen
in einen Patientenkörper, insbesondere für einen Lithotripter mit
- Kondensator (C)
- Ladeteil oder Anschluss an ein Ladeteil (Hochspannungsquelle)
- Hochstromschalter (HS)
- (Nutz-) Funkenstrecke (F)
gekennzeichnet durch einen Impulstransformator (IT), an dessen Sekundärseite die (Nutz-) Funkenstrecke
(F) angeschlossen ist.
2. Stosskreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulstransformator
zu- oder abschaltbar ist.
3. Stosskreis nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulstransformator
ein air core auto transformer in Bandleitertechnik ist.