Elektrisch antreibbarer akustischer Stosswellengenerator

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen elektrisch antreibbaren akustischen Stoßwellengenerator, welcher als elektrisch leitende Elemente (5, 19) eine Spulenanordnung (5) und eine mittels der Spulenanordnung (5) elektrisch stoßartig antreibbare Membran (19) aufweist, mittels derer Stoßwellen in ein an die eine Seite der Membran (19) angrenzendes akustisches Ausbreitungsmedium einleitbar sind. Dabei ist vorgesehen, daß wenigstens eines der elektrisch leitenden Elemente (5, 19) in den supraleitenden Zustand versetzbares Material enthält und daß Mittel (9 bis 16, 23 bis 28) zum Versetzen des in dem wenigstens einen elektrisch leitenden Element (5, 19) enthaltenden Materials in den supraleitenden Zustand vorgesehen sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen elektrisch antreibbaren akustischen Stoßwellengenerator, welcher als elektrisch leitende Elemente eine Spulenanordnung und eine mittels der Spulenanordnung elektrisch stoßartig antreibbare Membran aufweist, mittels derer Stoßwellen in ein an die Membran angrenzendes akustisches Ausbreitungsmedium einleitbar sind.

[0002] Derartige Stoßwellengeneratoren können für die unterschiedlichsten Zwecke verwendet werden, z.B. in der Medizin, um im Körper eines Patienten befindliche Konkremente nichtinvasiv zu zertrümmern oder pathologische Gewebeveränderungen ebenfalls nichtinvasiv zu behandeln. Außerdem können derartige Stoßwellengeneratoren in der Werkstoffprüfung eingesetzt werden, um Materialproben mit Stoßwellen zu beaufschlagen. Der Stoßwellengenerator wird stets in geeigneter Weise mit mit jeweils zu beschallenden Objekt akustisch gekoppelt, so daß die in dem akustischen Ausbreitungsmedium erzeugten Stoßwellen in das Objekt eingeleitet werden können. Der Stoßwellengenerator und das zu beschallende Objekt müssen dabei so ausgerichtet sein, daß der zu beschallende Bereich des Objektes sich im Ausbreitungsweg der Stoßwellen befindet. Falls der Stoßwellengenerator fokussierte Stoßwellen abgibt, muß außerdem sichergestellt sein, daß sich der zu beschallende Bereich des Objektes in dem Fokusbereich der Stoßwellen befindet.

[0003] Ein Stoßwellengenerator der eingangs genannten Art ist in der US-PS 4 674 505 beschrieben. Es handelt sich hierbei um einen sogenannten elektromagnetischen Stoßwellengenerator, dessen Wirkung darauf beruht, daß die Spulenanordnung bei Beaufschlagung mit einem Hochspannungsimpuls äußerst rasch ein Magnetfeld aufbaut, welches in die Membran einen Strom induziert, der dem durch die Spulenanordnung fließenden Strom entgegengesetzt ist und von einem dem zur Spulenanordnung gehörigen Magnetfeld entgegensetzten Magnetfeld bekleidet ist. Infolge der hierbei auftretenden Abstoßungskräfte wird die Membran schlagartig von der Spulenanordnung wegbewegt. Dabei wird ein Druckimpuls in das akustische Ausbreitungsmedium eingeleitet, der sich auf seinem Ausbreitungsweg allmählich zur Stoßwelle aufsteilt. Der Einfachheit halber soll im folgenden daher unabhängig davon, ob sich der Druckimpuls bereits zur Stoßwelle aufgesteilt hat oder noch nicht, stets von Stoßwellen die Rede sein.

[0004] Für derartige Stoßwellengeneratoren gilt näherungsweise, daß der erzielbare Spitzendruck der Stoßwellen mit dem Quadrat des durch die Spulenanordnung fließenden Stromes steigt. In der Praxis hat sich gezeigt, daß bei den derzeit üblichen Stoßwellengeneratoren die Spulenanordnung mit Hochspannungsimpulsen in der Größenordnung von 10 bis 20 kV beaufschlagt werden muß, um Ströme in der Spulenanordnung hervorzurufen, deren Höhe zur Erzeugung von Stoßwellen ausreicht, die nach geeigneter Fokussierung den zur Zertrümmerung von Konkrementen im Körper von Lebewesen erforderlichen Spitzendruck aufweisen. Die Notwendigkeit, die Spulenanordnung mit Spannungen der genannten Höhe beaufschlagen zu müssen, wird in der Praxis als äußerst nachteilig angesehen, da die zur Erzielung einer ausreichenden elektrischen Spannungsfestigkeit des Stoßwellengenerators erforderlichen Isolationsmaßnahmen problematisch und sehr aufwendig sind. Außerdem wirken sich die genannten hohen Spannungen nachteilig auf die Lebensdauer nicht nur des Stoßwellengenerators sondern auch der elektrischen und elektromechanischen Bauteile der zum Antrieb des Stoßwellengenerators vorgesehenen Hochspannungs-Generatoreinrichtung aus.

[0005] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Stoßwellengenerator der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bereits bei Beaufschlagung der Spulenanordnung mit elektrischen Impulsen vergleichsweise geringer Spannung ein hoher Spitzendruck der Stoßwellen erzielbar ist.

[0006] Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß wenigstens eines der elektrisch leitenden Elemente, also Spulenanordnung und/oder Membran, in den supraleitenden Zustand versetzbares Material enthält und daß Mittel zum Versetzen des in den wenigstens einen elektrisch leitenden Element enthaltenden Materials in den supraleitenden Zustand vorgesehen sind. Da in diesem Falle die ohm'sche Widerstandskomponente der Spulenanordnung praktisch vollständig verschwindet und/oder in die Membran infolge der Supraleitung höhere Ströme induziert werden, reichen im Vergleich zum Stand der Technik bei dem erfindungsgemäßen Stoßwellengenerator elektrische Impulse geringerer Spannung aus, um einen bestimmten Strom in der Spulenanordnung fließen zu lassen. Alternativ oder zusätzlich ist eine (weitere) Verringerung der Spannung der elektrischen Impulse möglich, da infolge der höheren in der Membran fließenden Ströme größere Abstoßungskräfte auftreten. Es wird also deutlich, daß im Falle des erfindungsgemäßen Stoßwellengenerators im Vergleich zum Stand der Technik geringere Spannungen ausreichen, um Stoßwellen eines bestimmten Spitzendruckes zu erzeugen. Es versteht sich, daß die Spulenanordnung und die zu dieser führenden elektrischen Leitungen möglichst induktivitätsarm ausgeführt sein sollten, da andernfalls die ohm'sche Widerstandskomponente nur einen geringen Teil des Gesamtwiderstandes darstellen würde, deren Elimination durch Supraleitung keine wesentliche Verbesserung bringen könnte.

[0007] Eine Variante der Erfindung sieht vor, daß die Spulenanordnung mittels eines Kühlmediums in den supraleitenden Zustand versetzbar ist, welches sich im Bereich der Spulenanordnung befindet. Da die Spulenanordnung in der Regel an einem Spulenträger fixiert sein muß, besteht die vorteilhafte Möglichkeit, den Spulenträger mit einem Kanal zu versehen, durch den das Kühlmedium möglichst dicht an der Spulenanordnung vorbeiströmt. Gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung ist jedoch vorgesehen, daß die Spulenanordnung aus einem Rohr in den supraleitenden Zustand versetzbaren Materials gewickelt ist und daß das Kühlmedium das Rohr durchströmt. Auf diese Weise ist es mit besonders geringem konstruktivem Aufwand möglich, die Spulenanordnung in den supraleitenden Zustand zu versetzen, da ein besonderes Kanalsystem oder dergleichen nicht erforderlich ist, um das Kühlmedium an die Spulenanordnung heranzuführen.

[0008] Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß als akustisches Ausbreitungsmedium ein die Membran in den supraleitenden Zustand versetzendes Kühlmittel vorgesehen ist, welches in einem der Membran vorgelagerten Raum aufgenommen ist. Im Falle dieser Ausführungsform wird also das Kühlmittel, das dazu dient, die Membran in den supraleitenden Zustand zu versetzen, zugleich als akustisches Ausbreitungsmedium für die Stoßwellen verwendet, so daß kein zusätzlicher konstruktiver Aufwand erforderlich ist, um die Membran in den supraleitenden Zustand versetzen zu können. Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß der das Kühlmittel aufnehmende Raum an seinem von der Membran entfernten Ende mit einer Feststoffplatte abgeschlossen ist, welche aus Stoßwellen leitendem Material, d.h. einem Material mit geringer akustischer Dämpfung für Stoßwellen, gebildet ist, und daß die von der Membran abgewandte Seite der Feststoffplatte an einen zweiten Raum angrenzt, in welchem sich ein Stoßwellen leitendes Medium befindet, dessen Temperatur höher als die des Kühlmittels ist. Diese Maßnahme ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn die Membran aus einem solchen Material gebildet ist, daß sehr niedrige, d.h. deutlich unterhalb von 170 Kelvin liegende Temperaturen zum Erreichen des supraleitenden Zustandes erforderlich sind, da dann von der Membran aus gesehen jenseits der Feststoffplatte "erträgliche Temperaturen", beispielsweise in der Größenordnung der gewöhnlichen Raumtemperatur, erzielbar sind. In Abhängigkeit von der Dicke der Feststoffplatte läßt sich der Wärmestrom von dem die Stoßwellen leitenden Medium durch die Feststoffplatte in das Kühlmittel beeinflussen, da der Wärmestrom um so geringer ist, je größer die Dicke der Feststoffplatte ist. Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, daß das Kühlmedium den Kanal bzw. das die Spulenanordnung bildende Rohr und/oder das Kühlmittel den der Membran vorgelagerten Raum und/oder das Stoßwellen leitende Medium den zweiten Raum durchströmt.

[0009] Um eine verlustarme Einleitung der Stoßwellen in ein zu beschallendes Objekt zu ermöglichen, ist erforderlichenfalls, d.h. dann, wenn die akustische Impedanz des in dem zweiten Raum befindlichen Mediums wesentlich von der des zu beschallenden Objektes abweicht, eine Trennwand aus Stoßwellen leitendem Material vorgesehen, welche den zweiten Raum an seinem von der Feststoffplatte entfernten Ende abschließt, wobei an die dem zweiten Raum abgewandte Seite der Trennwand ein Stoff angrenzt, dessen akustische Impedanz der eines zu beschallenden Objektes im wesentlichen entspricht.

[0010] Falls die von der Membran ausgehenden Stoßwellen der Fokussierung bedürfen, ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß die Trennwand als akustische Linse ausgebildet ist. Falls also sowohl eine Trennwand als auch eine akustische Linse erforderlich sind, kann auf diese Weise der erforderliche konstruktive Aufwand ganz erheblich gesenkt werden. Bei der Berechnung der Krümmung der Linse können übrigens die durch einen eventuell vorhandenen Temperaturgradienten des Linsenmaterials quer zur Ausbreitungsrichtung der Stoßwellen bedingten Änderungen des Brechungsindex des Linsenmaterials berücksichtigt werden.

[0011] Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß ein flexibler Sack zur akustischen Ankopplung des Stoßwellengenerators an ein zu beschallendes Lebewesen vorgesehen ist, und daß an die Innenseite des Balges ein Stoßwellen leitendes Material angrenzt, dessen Temperatur von der Körpertemperatur des Lebewesens nicht wesentlich abweicht. In Abhängigkeit von derjenigen Temperatur, bei deren Erreichen das Material der Membran in den supraleitenden Zustand übergeht, kann es sich bei dem an den Balg angrenzenden Material um das in dem der Membran vorgelagerten Raum befindlichen Kühlmittel, um das in dem zweiten Raum befindliche Medium, um den an die dem zweiten Raum abgewandte Seite der Trennwand angrenzenden Stoff oder ein besonderes Material handeln.

[0012] Es versteht sich, daß sich die akustischen Impedanzen der im Ausbreitungsweg der Stoßwellen befindlichen Substanzen möglichst wenig von der akustischen Impedanz des zu beschallenden Objektes unterscheiden sollten, um Verluste durch Reflexionen nach Möglichkeit zu vermeiden.

[0013] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1

einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Stoßwellengenerator in schematischer Darstellung, und

Fig. 2

ein Detail einer Variante eines weiteren erfindungsgemäßen Stoßwellengenerators im Längsschnitt in schematischer Darstellung.

[0014] Die Fig. 1 zeigt einen zur Zertrümmerung von Konkrementen dienenden Stoßwellengenerator, der ein rohrförmiges Gehäuse 1 aufweist, das an seinem einen Ende durch eine insgesamt mit 2 bezeichnete Stoßwellenquelle und an seinem anderen Ende durch einen flexiblen Sack 3 verschlossen ist.

[0015] Die Stoßwellenquelle 2 weist eine auf einer ebenen Auflagefläche eines Spulenträgers 4 angeordnete Spule 5 auf. Diese besitzt die Anschlüsse 6 und 7, wobei die die Anschlüsse 6 und 7 verbindenden Windungen der Spule 5, eine der Windungen ist mit dem Bezugszeichen 8 versehen, spiralförmig verlaufen. Der Spulenträger 4 ist aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff, z.B. Aluminiumoxidkeramik, gebildet. Der Raum zwischen den Windungen 8 der Spule 5 ist mit einem elektrisch isolierenden Gießharz, z.B. Araldit (eingetragenes Warenzeichen), ausgefüllt. Die Spule 5 besteht aus einem in den supraleitenden Zustand versetzbaren Werkstoff, z.B. Yttrium-Barium-Kupfer-Oxid, das bis zu Temperaturen von etwa 90 Kelvin supraleitend bleibt.

[0016] Um die Spule 5 in den supraleitenden Zustand versetzen zu können, ist in den Spulenträger 4 eine spiralförmige Nut 9 eingelassen, die mit einer Scheibe 10, die aus dem gleichen Material wie der Spulenträger 4 besteht, flüssigkeitsdicht verschlossen ist, so daß ein den Zulauf 11 mit dem Ablauf 12 verbindender Kanal vorliegt. An diese sind die Zulaufleitung 13 und die Ablaufleitung 14 angeschlossen. Mit Hilfe einer Pumpe 15 wird flüssiger Stickstoff, dessen Temperatur von 77 Kelvin ohne weiteres ausreicht, um das Material der Spule 5 in den supraleitenden Zustand zu versetzen, als Kühlmedium durch den Kanal gepumpt. Um sicherstellen zu können, daß der Stickstoff in seinem flüssigen Zustand bleibt, ist ein Kühlaggregat 16 vorhanden. Die Anschlüsse 6 und 7 der Spule 5 sind mit einem elektrischen Impulsgenerator 17 verbunden.

[0017] Unter Zwischenfügung einer Isolierfolie 18 ist der von dem Spulenträger 4 abgewandten Seite der Spule 5 gegenüberliegend eine kreisscheibenförmige, ebene Membran 19 angeordnet, die ebenfalls aus einem in den supraleitenden Zustand versetzbaren Material, beispielsweise Barium-Lanthan-Kupfer-Oxid, besteht. Die Membran 19, die Isolierfolie 18 und die Spule 5 sind mit dem Spulenträger 4 und der Scheibe 10 mittels eines an dem Spulenträger 4 angebrachten Zentrierrandes zu einer Einheit zusammengefaßt. Diese Einheit ist mittels eines an dem Spulenträger 4 anliegenden Ringes 20 und mehrerer Schrauben, es sind lediglich die Mittellinien zweier Schrauben strichpunktiert angedeutet, gegen einen in der Bohrung des Gehäuses 1 vorgesehenen Absatz 21 gepreßt. Dabei liegt die Membran 19, eventuell unter Zwischenfügung geeigneter nicht dargestellter Dichtmittel, flüssigkeitsdicht an dem Absatz 21 an. An der von der Membran 19 abgewandten Seite des Absatzes 21 liegt eine Feststoffplatte 22, die aus einem Material geringer Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise aus Polystyrol besteht, flüssigkeitsdicht an. In dem zwischen der Feststoffplatte 22 und der Membran 19 begrenzten Raum befindet sich flüssiger Stickstoff, durch dessen Anwesenheit die Membran 19 in den supraleitenden Zustand versetzt wird. Der von der Membran 19 und der Feststoffplatte 22 begrenzte Raum weist einen Zulauf 23 und einen Ablauf 24 auf, an die eine Zulaufleitung 25 und eine Ablaufleitung 26 angeschlossen sind, so daß mittels einer Pumpe 27 der flüssige Stickstoff als Kühlmittel umgewälzt werden kann, wobei wieder ein Kühlaggregat 28 vorhanden ist, so daß gewährleistet ist, daß der Stickstoff seinen flüssigen Zustand beibehält.

[0018] Auf einem weiteren Absatz 29 der Bohrung des Gehäuses 1 ist eine plan-konkave akustische Sammellinse 30 fixiert, welche beispielsweise aus Polystyrol besteht. Die der Feststoffplatte 22 zugewandte plane Seite der Sammellinse 30 und die dieser zugewandte Seite der Feststoffplatte 22 begrenzen einen weiteren Raum, in dem sich eine Flüssigkeit als Stoßwellen leitendes Medium befindet, deren Temperatur von der normalen Umgebungstemperatur, also etwa 20 bis 30° C, nicht wesentlich abweicht. Als Flüssigkeit kommt beispielsweise Glyzerin in Frage, dessen akustische Impedanz ähnlich der von Polystyrol ist. Da eine bestimmte Wärmenmenge aus der Flüssigkeit durch die Feststoffplatte 22 hindurch in den an die Membran 19 angrenzenden flüssigen Stickstoff abfließt, wird die zwischen Sammellinse 30 und Feststoffplatte 22 befindliche Flüssigkeit über an einen Zulauf 31 und einen Ablauf 32 angeschlossene Zulauf- und Ablaufleitungen 33 bzw. 34 mit Hilfe einer Pumpe 35 durch eine Heizung 36 geführt, die den Wärmeverlust ausgleicht und in an sich bekannter Weise mittels einer thermostatischen Regelung eine konstante Temperatur der Flüssigkeit gewährleistet.

[0019] Der zwischen der Sammellinse 30 und dem Sack 3 befindliche Raum ist mit einem weiteren flüssigen Stoff, beispielsweise Wasser, gefüllt, dessen akustische Impedanz der des Gewebes des zu behandelnden Lebewesens möglichst exakt angepaßt ist. Der weitere flüssige Stoff, der über einen Zulauf 37 sowie einen Ablauf 38 und an diese angeschlossene Zulauf- und Ablaufleitungen 39 bzw. 40 mittels einer Pumpe 41 umgewälzt wird, wird mittels einer thermostatgesteuerten Heizung 42 auf einer Temperatur gehalten, die von der Körpertemperatur des zu behandelnden Lebewesens nicht wesentlich abweicht.

[0020] Mittels des erfindungsgemäßen Stoßwellengenerators werden Stoßwellen in an sich bekannter Weise erzeugt, indem die Spule 5 mittels des Impulsgenerators 17 mit einem Spannungsimpuls beaufschlagt wird. Die Spule 5 baut daraufhin äußerst rasch ein Magnetfeld auf, welches in die Membran 19 einen Strom induziert, der dem durch die Spule 5 fließenden Strom entgegengesetzt ist. Dieser Strom ist von einem Magnetfeld begleitet, das dem zu dem durch die Spule 5 fließenden Strom gehörigen Magnetfeld entgegengesetzt ist. Infolge der hierbei auftretenden Abstoßungskräfte wird die Membran 19 schlagartig von der Spule 5 wegbewegt, wodurch in das an die Membran 19 angrenzende akustische Ausbreitungsmedium, im Falle des erfindungsgemäßen Stoßwellengenerators den flüssigen Stickstoff, eine zunächst ebene Stoßwelle eingeleitet wird. Im Gegensatz zum Stand der Technik sind im Falle des erfindungsgemäßen Stoßwellengenerators infolge des Umstandes, daß sich sowohl die Spule 5 als auch die Membran 19 im supraleitenden Zustand befinden, wesentlich geringere Spannungen zur Erzeugung einer Stoßwelle eines bestimmten Energiegehaltes und eines bestimmten Spitzendruckes erforderlich. Dies hat zum einen seinen Grund darin, daß unter der Voraussetzung eines induktivitätsarmen Aufbaus des Stoßwellengenerators infolge des Wegfalls der ohm'schen Widerstandskomponente der Spule 5 bereits vergleichsweise geringe Spannungen ausreichen, um die jeweils erforderlichen Ströme fließen zu lassen. Zum anderen können infolge des Wegfalls der ohm'schen Widerstandskomponente der Membran in diese höhere Ströme induziert werden, die wiederum zu höheren Abstoßungskräften führen, so daß eine weitere Verminderung der Spannung, mit der die Spule 5 zu beaufschlagen ist, möglich wird.

[0021] Im Falle des Stoßwellengenerators gemäß Fig. 1 dient der zwischen der Membran 19 und der Feststoffplatte 22 befindliche flüssige Stickstoff, der die Membran 19 in den supraleitenden Zustand versetzt, in vorteilhafter Weise zugleich als akustisches Ausbreitungsmedium für die von der Membran 19 ausgehenden Stoßwellen. Diese durchlaufen die Feststoffplatte 22 sowie die zwischen der Feststoffplatte 22 und der planen Seite der Sammellinse 30 befindliche Flüssigkeit. Die in die Sammellinse 30 eintretende im wesentlichen ebene Stoßwelle wird infolge der Linsenwirkung der Sammellinse 30 in der strichpunktiert angedeuteten Weise auf eine Fokuszone F fokussiert, die auf der Mittelachse M der Stoßwellenquelle liegt. Wird der Stoßwellengenerator mittels des Sackes 3 unter Zuhilfenahme einer an sich bekannten, geeigneten Ortungsvorrichtung in einer solchen Position an den Körper 44 des zu behandelnden Lebewesens angepreßt, daß sich das zu zertrümmernde Konkrement K, beispielsweise der Stein einer Niere N, in der Fokuszone F befindet, kann das Konkrement K durch eine Serie von Stoßwellen in Fragmente zertrümmert werden, die so klein sind, daß sie auf natürlichem Wege ausgeschieden werden können.

[0022] Die Feststoffplatte 22, die wie bereits erwähnt aus einem Material geringer Wärmeleitfähigkeit besteht, dient dem Zweck, die dem zwischen der Feststoffplatte 22 und der Membran 19 befindlichen flüssigen Stickstoff pro Zeiteinheit zugeführte Wärmemenge möglichst niedrig zu halten. Aus dem gleichen Grunde ist ein grob schematisch angedeuteter Wärmeschutz 43 vorgesehen, der das gesamte Gehäuse 1 mit Ausnahme des mittels des Sackes 3 verschlossenen Endes umgibt. Bei dem Wärmeschutz kann es sich um einen Körper aus einem geeigneten Dämmaterial, z.B. Styropor (eingetragenes Warenzeichen), oder einen evakuierten doppelwandigen Körper oder beides handeln. Der Wärmeschutz 43 verhindert außerdem, daß dem im Bereich der Spule 5 in dem durch die Nut 9 und die Scheibe 10 gebildeten Kanal befindlichen flüssigen Stickstoff Umgebungswärme zugeführt wird.

[0023] Die zwischen der Feststoffplatte 22 und der Sammellinse 30 befindliche Flüssigkeit dient übrigens dem Zweck, die extremen Temperaturen des flüssigen Stickstoffes von dem zu beschallenden Objekt, d.h. dem Körper 44 des zu behandelnden Lebewesens, fernzuhalten und im Bereich des mit dem Körper 44 in Eingriff stehenden Endes des Stoßwellengenerators für physiologisch angenehme Temperaturen zu sorgen.

[0024] Eine weitere Temperaturanpassung erfolgt mittels der zwischen der Sammellinse 30 und dem Sack 3 eingeschlossenen Flüssigkeit, die außerdem der akustischen Impedanzanpassung an die Verhältnisse des Körpers 44 des zu behandelnden Lebewesens dient. Insbesondere wenn menschliche Patienten behandelt werden sollen, empfiehlt es sich als Flüssigkeit zwischen Sack 3 und Sammellinse 30 Wasser vorzusehen, da dessen akustische Impedanz der von menschlichem Körpergewebe recht genau entspricht.

[0025] Es empfiehlt sich für die Feststoffplatte 22 sowie die Sammellinse 30 und die zwischen der Membran 19 und der Feststoffplatte 22 bzw. der Feststoffplatte 22 und der Sammellinse 30 befindlichen Flüssigkeiten Stoffe zu wählen, die solche Materialeigenschaften aufweisen, daß sich die akustischen Verluste in Ausbreitungsrichtung der Stoßwellen durch Reflexionen und Dämpfung in Grenzen halten. So sollen sich beispielsweise die akustischen Impedanzen der verschiedenen Stoffe nicht stark voneinander unterscheiden, um die Reflexionsverluste klein zu halten. Bei Verwendung von flüssigem Argon mit einer akustischen Impedanz von 1.1075 x 10³ kg/M² s als Flüssigkeit zwischen Membran 19 und Feststoffplatte 22, Polystyrol mit einer akustischen Impedanz von 2.800 x 10³ kg/m² s als Material für die Feststoffplatte 22 und die Sammellinse 30 und Glyzerin mit einer akustischen Impedanz von 2.420 x 10³ kg/M² s als Flüssigkeit zwischen Feststoffplatte 22 und Linse 30 sind die Verluste mit denen von herkömmlich aufgebauten Stoßwellengeneratoren mit Wasser als akustischem Ausbreitungsmedium zwischen Membran und Sack durchaus vergleichbar. - Sollten auf dem Gebiet der (Hochtemperatur-) Supralleitung weitere Fortschritte erzielt werden, können als Flüssigkeiten zwischen der Membran 19 und der Feststoffplatte 22 künftig eventuell Öle, Glyzerine, Alkohole usw. eingesetzt werden. Dies würde unter Umständen eine weitere Verbesserung der akustischen Anpassungen und somit weiter verringerte akustische Verluste ermöglichen.

[0026] Eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Stoßwellengenerators ist in Fig. 2 dargestellt, wobei hier nur der die insgesamt mit 45 bezeichnete Stoßwellenquelle enthaltende Bereich des Stoßwellengenerators dargestellt ist, der im übrigen mit dem zuvor beschriebenen übereinstimmt, weshalb jeweils gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen tragen.

[0027] Im Gegensatz zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel, wo die Membran 19 insgesamt aus in den supraleitenden Zustand versetzbaren Material besteht, setzt sich im Falle der Stoßwellenquelle 45 die Membran 46 aus einem Träger 48, der beispielsweise aus Titan bestehen kann, und einer auf dem Träger 48 angebrachten Schicht 47 eines in den supraleitenden Zustand versetzbaren Materials, beispielsweise Barium-Lanthan-Kupfer-Oxid, zusammen. Der Träger 48 dient als mechanische Fixierung und Versteifung für die Schicht 47 aus Barium-Lanthan-Kupfer-Oxid, in die hohe Ströme induziert werden können, da sie der Spule 49 benachbart ist.

[0028] Die Spule 49 ist wieder auf der ebenen Auflagefläche eines Spulenträgers 50 angeordnet und spiralförmig gewickelt. Im Gegensatz zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Spule 49 aus einem Rohr aus in den supraleitenden Zustand versetzbarem Material, beispielsweise Barium-Lanthan-Kupfer-Oxid, gefertigt, wobei flüssiger Stickstoff, der dieses Material in den supraleitenden Zustand versetzt, durch das die Spule 49 bildende Rohr strömt. Es erübrigt sich also, in dem Spulenträger 50 ein Kanalsystem vorzusehen, das es gestattet, den flüssigen Stickstoff in den Bereich der Spule 49 zu bringen. Diese verfügt über zwei Anschlüsse 51 und 52, über die sie mit dem elektrischen Impulsgenerator 17 verbunden ist. Die Anschlüsse 51 und 52 dienen zugleich als Zulauf und Ablauf für den flüssigen Stickstoff und sind dementsprechend mit einer Pumpe 53 und einen Kühlaggregat 54 verbunden. Die Pumpe 53 und das Kühlaggregat 54 sind zugleich für den zwischen der Membran 46 und der Feststoffplatte 22 befindlichen flüssigen Stickstoff zuständig, weshalb die Zulaufleitung 25 und die Ablaufleitung 26 in entsprechender Weise mit der Pumpe 53 und dem Kühlaggregat 54 verbunden sind.

[0029] Die Ausführungsbeispiele betreffen ausschließlich Stoßwellengeneratoren, die zur Zertrümmerung von Konkrementen Verwendung finden. Die Erfindung kann jedoch auch bei Stoßwellengeneratoren eingesetzt werden, die beliebigen anderen Zwecken dienen. Im Falle der beschriebenen Ausführungsbeispiele sind sowohl die Membran als auch die Spule eben ausgebildet. Es können jedoch auch erfindungsgemäße Stoßwellengeneratoren aufgebaut werden, bei denen die Membran und die Spule keine ebene Gestalt aufweisen, sondern beispielsweise um einen gemeinsamen Mittelpunkt sphärisch gekrümmt sind.

[0030] Als Beispiel für das in der Spule und der Membran enthaltene in den supraleitenden Zustand versetzbare Material wurden im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen sogenannte Hochtemperatur-Supraleiter, nämlich Yttrium-Barium-Kupfer-Oxid und Barium-Lanthan-Kupfer-Oxid beschrieben. Selbstverständlich kommen auch andere (Hochtemperatur-) Supraleiter in Frage, wobei dann andere Substanzen als flüssiger Stickstoff vorhanden sein müssen bzw. sein können, um diese Materialien in den supraleitenden Zustand zu versetzen.

Ansprüche

1. Elektrisch antreibbarer akustischer Stoßwellengenerator, welcher als elektrisch leitende Elemente (5, 19; 49, 46) eine Spulenanordnung (5; 49) und eine mittels der Spulenanordnung (5; 49) elektrisch stoßartig antreibbare Membran (19; 46) aufweist, mittels derer Stoßwellen in ein an die Membran (19; 46) angrenzendes akustisches Ausbreitungsmedium einleitbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der elektrisch leitenden Elemente (5, 19; 49, 46) in den supraleitenden Zustand versetzbares Material enthält und daß Mittel (9 bis 16, 23 bis 28; 23 bis 26, 49, 51 bis 54) zum Versetzen des in dem wenigstens einen elektrisch leitenden Element (5, 49; 19, 46) enthaltenen Materials in den supraleitenden Zustand vorgesehen sind.

2. Stoßwellengenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenanordnung (5) mittels eines Kühlmediums in den supraleitenden Zustand versetzbar ist, welches sich im Bereich der Spulenanordnung (5) befindet.

3. Stoßwellengenerator nach Anspruch 2, bei welchem die Spulenanordnung (5) an einem Spulenträger (4) fixiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenträger (4) mit einem Kanal (9, 10) versehen ist, durch den das Kühlmedium an der Spulenanordnung (5) vorbeiströmt.

4. Stoßwellengenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenanordnung (49) aus einem Rohr in den supraleitenden Zustand versetzbaren Materials gewickelt ist und daß das Kühlmedium das Rohr durchströmt.

5. Stoßwellengenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als akustisches Ausbreitungsmedium ein die Membran (19; 46) in den supraleitenden Zustand versetzendes Kühlmittel vorgesehen ist, welches in einem der Membran vorgelagerten Raum aufgenommen ist.

6. Stoßwellengenerator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der das Kühlmittel aufnehmende Raum an seinem von der Membran (19; 46) entfernten Ende mit einer Feststoffplatte (22) abgeschlossen ist, welche aus Stoßwellen leitendem Material gebildet ist, und daß die von der Membran (19; 46) abgewandte Seite der Feststoffplatte (22) an einem zweiten Raum angrenzt, in welchem sich ein Stoßwellen leitendes Medium befindet, dessen Temperatur höher als die des Kühlmittels ist.

7. Stoßwellengenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium den Kanal (9, 10) bzw. das die Spulenanordnung (49) bildende Rohr und/oder das Kühlmittel den der Membran (5; 46) vorgelagerten Raum und/oder das Stoßwellen leitende Medium den zweiten Raum durchströmt.

8. Stoßwellengenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trennwand (30) aus Stoßwellen leitendem Material vorgesehen ist, welche den zweiten Raum an seinem von der Feststoffplatte (22) entfernten Ende abschließt, wobei an die dem zweiten Raum abgewandten Seite der Trennwand (30) ein Stoff angrenzt, dessen akustische Impedanz der eines zu beschallenden Objektes (44) im wesentlichen entspricht.

9. Stoßwellengenerator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand als akustische Linse (30) ausgebildet ist.

10. Stoßwellengenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein flexibler Sack (3) zur akustischen Ankopplung des Stoßwellengenerators an ein zu beschallendes Lebewesen vorgesehen ist und daß an die Innenseite des Sackes (3) ein Stoßwellen leitendes Material angrenzt, dessen Temperatur von der Körpertemperatur des Lebewesens nicht wesentlich abweicht.

Zeichnung