DE69119093T2

DE69119093T2 - Verfahren und vorrichtung zum einfügen einer elektrisch leitenden flüssigkeit zwischen elektroden in einem stosswellengerät

Info

Publication number: DE69119093T2
Application number: DE69119093T
Authority: DE
Inventors: Maurice Bourlion; Dominique Cathignol; Paul Dancer; Jean-Louis Mestas
Original assignee: Institut National de la Sante et de la Recherche Medicale INSERM; Technomed Medical Systems SA
Current assignee: Institut National de la Sante et de la Recherche Medicale INSERM; Technomed Medical Systems SA
Priority date: 1990-12-26
Filing date: 1991-12-19
Publication date: 1996-10-24
Anticipated expiration: 2011-12-20
Also published as: WO1992012513A1; EP0564530A1; ATE137353T1; JPH06505648A; EP0564530B1; ES2090602T3; IL100463A0; FR2671239A1; FR2671239B1; DE69119093D1; DK0564530T3

Description

Die Erfindung betrifft im wesentlichen ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei denen eine elektrisch leitfähige Flüssigkeit zwischen Elektroden angeordnet wird, und einen Stoßwellengenerator, bei welchem sie verwendet werden.
Aus der US-A-2 559 227, Rieber, ist ein Apparat zur Erzeugung von Stoßwellen mit erhöhter Frequenz bekannt, welcher einen abgeschnittenen ellipsoidförmigen Reflektor 80 aufweist, in dem Stoßwellen durch Entladung oder einen Lichtbogen zwischen zwei zusammenwirkenden Elektroden im ersten Brennpunkt des Ellipsoids erzeugt werden, um ein im zweiten Brennpunkt des Ellipsoids angeordnetes Ziel, das sich außerhalb des abgeschnittenen Reflektors 80 befindet, zu zerstören (siehe Fig. 3 und Spalte 7, Zeile 51, Spalte 9, Zeile 30).
Die Elektroden 12 und 13 sind aus einem gut leitenden Material, wie Kupfer oder Messing, hergestellt und auf einem Isolator 26 angebracht, der mit Hilfe einer Vorrichtung 11a, 11b schwenkbar gelagert ist, um den Abstand zwischen diesen zu regulieren (siehe Spalte 4, Zeilen 42-53, und Spalte 8, Zeilen 40-47).
Bei der Verwendung des Apparats von Rieber oder eines ähnlichen Apparats wird eine Entladung oder ein Lichtbogen zwischen den Elektroden aufgrund der plötzlichen Entladung eines Kondensators 11 durch das Schließen eines Hochspannungsunterbrechers erzeugt (siehe Fig. 2b). Gemäß der Rieber-Vorrichtung weist der Kreis zwischen den Elektroden einen Kondensator sowie eine zugeordnete Selbstinduktanz auf. Es konnte festgestellt werden, daß die Entladung des Kondensators vom gedämpften Schwingungstyp ist. Mit anderen Worten entlädt sich der Kondensator und lädt sich in der Rückwärtsrichtung auf eine niedrigere Spannung als die anfängliche Spannung wieder auf, die sehr hoch ist und in der Größenordnung von 15 000 bis 20 000 V liegt, um sich dann erneut in der Vorwärtsrichtung bis zur Erschöpfung der im Kondensator enthaltenen Ladungen wieder aufzuladen.
Gleichzeitig bildet sich ein Lichtbogen zwischen den beiden Elektroden, deren Strom demgemäß auch vom gedämpften Schwingungstyp ist, wie mit Bezugnahme auf Fig. 1a, 1b und 1c leicht ersichtlich ist. Fig. 1a zeigt den zeitlichen Spannungsverlauf, während Fig. 1b den zeitlichen Verlauf der Ströme zeigt, die im Entladungskreis vom Rieber-Typ entstehen. Es wird festgestellt, daß beim Schließen des Kreises zur Zeit t&sub1; die Spannung an den Anschlußklemmen der Elektroden plötzlich auf den Wert der Spannung an den Anschlußklemmen des Kondensators steigt (siehe Fig. 1a). Zwischen den beiden Elektroden entsteht ein schwacher Strom (Fig. 1b), da einerseits die Flüssigkeit, in der die Elektroden eingetaucht sind, üblicherweise Wasser, immer geringfügig elektrisch leitet, und andererseits aus Gründen der Sicherheit und Zündung des Bogens ein stärkerer Widerstand parallel zum Kondensator zur Speisung der Elektroden angeordnet wird.
Am Ende einer bestimmten Zeit, d. h. zur Zeit t&sub2;, die als Latenzzeit bezeichnet wird, entsteht der Bogen zwischen den Elektroden. In diesem Moment wächst der Strom plötzlich um einige kA, wie aus Fig. 1b klar hervorgeht. Es ist bekannt, daß der Bogen aus einem Plasma besteht, dessen Widerstand äußerst gering ist (in der Größenordnung von 1/100 oder 1/1000 Ohm), und dieser kleine Wert dieses Widerstands erklärt die Bedeutung der Schwingungen des Stroms (Fig. 1b) und der Spannung (Fig. 1a) während der Entladung eines Kondensators in einem Kreis vom RL-Typ.
Die im Bogen enthaltene und von diesem abgegebene Energie trägt zur Verdampfung der Flüssigkeit, in welche die Elektroden eingetaucht sind, üblicherweise Wasser, zur Bildung einer Dampfblase und demgemäß zur Bildung der Stoßwelle bei. Je rascher diese Energie abgegeben wird, desto effizienter ist die Stoßwelle.
So wird festgestellt, daß aufgrund des oszillierenden Charakters des Stroms, wie in Fig. 1b dargestellt, die dem äußeren Medium zugeführte Energie progressiv entsteht, wie klar aus Fig. 1c hervorgeht.
Daher ist es verständlich, daß je schneller die Verdampfung der Flüssigkeit, insbesondere Wasser, erfolgt, desto stärker die Druckwelle und desto kürzer ihre Anstiegszeit ist.
So ist zur Verdampfung einer bedeutenden Menge der Flüssigkeit, insbesondere Wasser, die plötzliche Abgabe einer erheblichen Energie notwendig.
Außerdem führen praktisch alle derzeit bekannten Vorrichtungen zu Entladungen, die alle vom gedämpften Schwingungstyp sind, wie in Fig. 1a und 1b dargestellt, wobei sie eine progressive Abnahme der Energie mit der Zeit bewirken (Fig. 1c).
Im früheren Dokument EP-A-0 296 912 der Anmelder wurde eine erste Lösung zur plötzlichen Abgabe, oder Abgabe in relativ kurzer Zeit, des Großteils der Energie vorgeschlagen, die durch die Ladung des Kondensators des Entladungskreises zwischen zwei Elektroden gespeichert ist. Zu diesem Zweck wurde vorgeschlagen, den elektrischen Durchlaßwiderstand des Lichtbogens zumindest zwischen den Elektroden zu erhöhen, indem ein Isolierelement (32) mit erhöhtem Widerstand zwischen den Generator-Elektroden 12, 14 des Bogens angeordnet wird. Diese Lösung ist völlig zufriedenstellend für die Erzeugung von Stoßwellen, deren anfängliche Druckwelle im wesentlichen sphärisch ist.
Diese bekannte Lösung ist jedoch aufgrund der geringen Größe der Elektroden und des mechanischen Widerstands gegenüber Stoßwellen schwierig mechanisch auszuführen. Außerdem wird das Problem der Latenzzeit nicht gelöst, da sie nur auf die Verbesserung des Betriebs der Entladung abzielt, sobald der Lichtbogen hergestellt ist, wodurch die Reproduzierbarkeit der Entladung und daher der Stoßwelle nicht verbessert wird.
So ist das Hauptziel der vorliegenden Erfindung das Lösen des neuen technischen Problems, das im Vorsehen einer Lösung besteht, welche die plötzliche Abgabe des Großteils der Energie, die durch die Ladung des Kondensators des Entladungskreises zwischen zwei Elektroden gespeichert ist, in relativ kurzer Zeit ermöglicht, wobei die Latenzzeit, die üblicherweise zur Erzeugung einer elektrischen Entladung zwischen den Elektroden notwendig ist, völlig oder im wesentlichen eliminiert wird.
Die vorliegende Erfindung hat auch das Ziel des Lösens des neuen technischen Problems, das im Vorsehen einer Lösung besteht, welche die völlige oder im wesentlichen völlige Unterdrückung der Latenz zeit bei der Erzeugung einer elektrischen Entladung zwischen zwei Elektroden ermöglicht, wobei gleichzeitig die Reproduzierbarkeit der Stoßwelle aufgrund einer bedeutenden Verbesserung der Lokalisierung der Erzeugung der elektrischen Entladung erheblich verbessert wird.
Die vorliegende Erfindung hat auch das Ziel des Lösens des neuen technischen Problems, das im Vorsehen einer Lösung besteht, welche die völlige oder im wesentlichen völlige Unterdrückung der Latenz zeit bei der Erzeugung einer elektrischen Entladung zwischen den Elektroden ermöglicht, wobei gleichzeitig eine elektrische Entladung vom kritischen gedämpften Typ durchgeführt wird, die zu einer plötzlichen Abgabe, oder Abgabe in einer relativ kurzen Zeit, des Großteils der Energie führt, die durch die Ladung des Kondensators des Entladungskreises zwischen den Elektroden gespeichert ist.
Die vorliegende Erfindung hat auch das Ziel des Lösens der neuen technischen Probleme, die oben angegeben sind, wobei gleichzeitig eine Lösung vorgesehen wird, welche die Verringerung des Verschleißes der Elektroden ermöglicht, und wobei der Umfang von an bereits bestehenden Vorrichtungen vorzunehmenden Modifikationen begrenzt wird.
Die vorliegende Erfindung hat auch das Ziel des Lösens der oben angegebenen neuen, technischen Probleme auf äußerst einfache Weise und mit Anwendbarkeit im industriellen Maßstab, insbesondere im Rahmen der extrakorporalen Lithotripsie.
Alle diesen neuen technischen Probleme werden erstmals von der vorliegenden Erfindung zufriedenstellend, kostengünstig, im industriellen Maßstab verwendbar, insbesondere im Rahmen der extrakorporalen Lithotripsie, gelöst.
Daher ist gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Verbesserung des Betriebs der elektrischen Entladung vorgesehen, die in einem flüssigen Medium, wie Wasser, zwischen zumindest zwei Elektroden zur Erzeugung einer derartigen Entladung erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaßwiderstand der elektrischen Entladung zumindest zwischen den Elektroden wesentlich reduziert wird, um diesen auf einen Widerstandswert nahe beim kritischen Widerstand des Entladungskreises zu führen, indem zumindest zwischen den Elektroden ein elektrisch leitfähiges, flüssiges Medium eingeführt wird, das in einem im wesentlichen geschlossenen Behälter enthalten ist, der die Elektroden umgibt, wobei der Widerstand des elektrisch leitfähigen, flüssigen Mediums kleiner oder gleich 1/10 des Widerstandswerts von normal ionisiertem Wasser ist, der als Bezugswert dient.
Dieser Behälter besteht aus einem Material, das die Propagation der Stoßwellen nicht wesentlich stört. Beispiele eines derartigen Materials sind Latex, Silikon oder eine Metallfolie, die Fachleuten wohlbekannt sind.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform tragen die Elektroden den Behälter, und sie sind abnehmbar. Daher können sie mit dem Behälter zur Verfügung gestellt werden, wobei die gesamte Anordnung daher verbraucht und verworfen werden kann, was die Wartungskosten verglichen mit bekannten Lösungen reduziert.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird ein elektrisch leitendes, flüssiges Medium verwendet, dessen elektrischer Widerstand kleiner oder gleich 1/100 des elektrischen Widerstandswerts von normal ionisiertem Wasser ist, der als Bezugswert dient. Bevorzugter ist der elektrische Widerstand des elektrisch leitfähigen Mediums gemäß der Erfindung, ausgedrückt als linearer spezifischer Widerstand, kleiner als ungefähr 15 Ohm·cm. Elektrisch leitfähige, flüssige Medien können aus einem wässerigen oder nicht-wässerigen Elektrolyten gebildet sein. Als wässeriger Elektrolyt können angegeben werden: Wasser, das mit ionisierbaren Verbindungen angereichert ist, insbesondere Salzen, wie Halogenidsalzen, beispielsweise NaCl, NH&sub4;Cl, Sulfaten oder Nitraten mit Alkalimetallen oder Erdalkalimetallen oder Übergangsmetallen, wie Kupfer. Ein derzeit bevorzugtes, elektrisch leitfähiges, wässeriges flüssiges Medium ist Kochsalzlösung bei 100 oder 200 g/l mit einem linearen spezifischen Widerstandswert von 10 bzw. 5 Ohm·cm.
Ein vorteilhaft bevorzugtes, elektrisch leitfähiges, wässeriges flüssiges Medium umfaßt ungefähr 10 Masse-% NaCl (ca. 100 g/l) und zwischen 0,5 und 2 Masse-% Phosphatsalz, insbesondere Dinatriumphosphat (Na&sub2;HPO&sub4;, &sub1;&sub2;H&sub2;O). Der lineare spezifische Widerstand eines derartigen elektrisch leitfähigen Mediums beträgt ungefähr 8 Ohm·cm. Vorteilhaft kann ein Färbemittel, beispielsweise Methylenblau, in einem Verhältnis von 2 mg/l zugesetzt werden, um ein mögliches Entweichen aus dem Behälter erkennbar zu machen.
Als nicht-wässeriges, elektrisch leitfähiges, flüssiges Medium können leitfähige Öle angegeben werden, die durch den Zusatz leitfähiger Teilchen, wie Metallteilchen, die Fachleuten wohlbekannt sind, leitfähig gemacht werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt sieht die vorliegende Erfindung auch eine Vorrichtung zur Verbesserung des Betriebs der elektrischen Entladung vor, die in einem flüssigen Medium, wie Wasser, zwischen zumindest zwei Elektroden zur Erzeugung einer derartigen Entladung erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel zum wesentlichen Reduzieren des Durchlaßwiderstands der elektrischen Entladung zumindest zwischen den Elektroden aufweist, um diesen nahe zum kritischen Widerstand des Entladungskreises zu führen, wobei sie einen im wesentlichen geschlossenen Behälter aufweist, der die Elektroden umgibt und mit einem elektrisch leitfähigen, flüssigen Medium gefüllt ist. Das Material dieses Behälters ist ausgebildet, um die Propagation von Stoßwellen nicht wesentlich zu stören. Insbesondere kann dieser Behälter aus Latex, Silikon oder einer Metallfolie hergestellt sein. Er kann die Form einer die Elektroden umgebenden Membran aufweisen.
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung auch einen Apparat zur Erzeugung von Stoßwellen durch eine elektrische Entladung zwischen zumindest zwei Elektroden, die in einem flüssigen Entladungsmedium eingetaucht sind, insbesondere vom extrakorporalen Typ, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Vorrichtung zur Verbesserung des Betriebs der Entladung, wie vorstehend definiert, aufweist. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform hat dieser Apparat einen abgeschnittenen ellipsoidförmigen Reflektor mit einem inneren Brennpunkt, in dem die Stoßwellen durch die elektrische Entladung zwischen zumindest zwei Elektroden erzeugt werden, und einem Brennpunkt außerhalb des Reflektors, in dem die Stoßwellen fokussiert werden, wobei der abgeschnittene ellipsoidförmige Reflektor mit einem flüssigen Kopplungsmedium gefüllt ist. In diesem Fall ist vorgesehen, daß der Behälter im wesentlichen geschlossen ist, die Elektroden und daher den inneren Brennpunkt umgibt und mit einem elektrisch leitfähigen, flüssigen Medium gefüllt ist, während außerhalb dieses Behälters, im Inneren des abgeschnittenen ellipsoidförmigen Reflektors, ein anderes flüssiges Medium, insbesondere Wasser, verwendet wird.
Andere Merkmale des elektrisch leitfähigen Mediums gemäß der Erfindung wurden in bezug auf das Verfahren beschrieben und sind selbstverständlich auch bei der Vorrichtung verwendbar.
Zufolge der Erfindung erfolgt die Entladung quer durch ein elektrisch leitfähiges Medium, wodurch die Latenzzeit völlig oder im wesentlichen völlig unterdrückt wird. Es wird auch eine erhebliche Verbesserung der Reproduzierbarkeit der zwischen den Elektroden erzeugten Stoßwelle erzielt. Dies ist hauptsächlich auf die Tatsache zurückzuführen, daß sich im klassischen Fall der Bogen zufällig in Zeit und Raum verstärkt, wodurch eine nicht perfekt lokalisierte Dampfblase induziert wird, was gemäß der vorliegenden Erfindung nicht der Fall ist. Ebenso wird gemäß der Erfindung das Vorliegen eines oszillierenden Stroms derart unterdrückt, daß die Entladung vom kritischen gedämpften Typ ist, was aus der mit Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen erfolgenden Beschreibung klar hervorgeht.
Aufgrund des Vorliegens des mit einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeiten gefüllten Behälters wird auch die verwendete Menge der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit stark begrenzt, wobei diese nicht mit dem Patienten in Kontakt kommt. Außerdem findet die elektrische Entladung in einem begrenzten Bereich statt, wodurch die elektrischen Risiken eingeschränkt werden.
Daher ist es klar, daß gemäß der Erfindung alle oben angegebenen, unerwarteten, Fachleuten nicht offensichtlichen technischen Vorteile erhalten werden.
Andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind auch angesichts der erläuternden Beschreibung ersichtlich, die mit Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen folgt, wobei sie insbesondere eine derzeit bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellt, die nur der Erläuterung dient und daher den Umfang der Erfindung in keiner Weise einschränkt. In den Zeichnungen:
- zeigen
Fig. 1a, 1b bzw. 1c die Kurven der Spannung, des Stroms und der Energie während der klassischen Entladung eines Lichtbogens, der zwischen zwei Elektroden gemäß einem Entladungskreis vom Rieber-Typ der US-A-2 559 227 erzeugt wird;
- zeigt Fig. 2 schematisch im Teilschnitt einen Apparat zur Erzeugung von Stoßwellen, insbesondere für eine extrakorporale Lithotripsie, welcher eine erfindungsgemäße elektrische Entladungsvorrichtung aufweist, die einen im wesentlichen geschlossenen Behälter aufweist, der mit einem elektrisch leitfähigen, flüssigen Medium gefüllt ist, in dem die elektrische Entladung zwischen zwei Elektroden erzeugt wird; und
- zeigen
Fig. 3a, 3b bzw. 3c, wie Fig. 1a, 1b, 1c, Kurven der Spannung, des Stroms und der Energie, die gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines elektrisch leitfähigen, flüssigen Mediums, das zumindest zwischen den Elektroden angeordnet ist, erhalten werden, konform zu Fig. 2.
Mit Bezugnahme auf Fig. 2 ist schematisch ein Apparat zur Erzeugung von Stoßwellen dargestellt, beispielsweise für eine extrakorporale Lithotripsie, der einen abgeschnittenen ellipsoidförmigen Reflektor aufweist, der allgemein mit 10 bezeichnet ist, und der vom in der US-A-2 559 227, Rieber, beschriebenen Typ ist. Dieser Reflektor 10 ist mit zwei Entladungselektroden 12, 14 versehen, die hier in bezug aufeinander gemäß einer käfigartigen Struktur angeordnet sind, wie sie aus der DE-A 26 35 635 bekannt ist. Diese zwei Entladungselektroden 12, 14 haben einen mit dem Bezugszeichen F bezeichneten inneren Brennpunkt gemeinsam.
Der zweite Brennpunkt des Ellipsoids ist außerhalb des abgeschnittenen ellipsoidförmigen Reflektors 10 angeordnet, und mit diesem zweiten Brennpunkt fällt ein zu zerstörendes Ziel zusammen, wie es im Rieber-Patent ausführlich beschrieben ist. Es ist klar, daß dieses Ziel auch durch ein Konkrement gebildet sein kann. Die Elektrode 12 ist beispielsweise mit Erde oder Masse, wie in Fig. 2 dargestellt, und mit einer Seite eines Kondensators C verbunden. Die andere Elektrode 14 ist mit dem Kondensator C über eine Unterbrechervorrichtung I verbunden, beispielsweise einem Gasentladungsableiter, der durch ein symbolisch mit 20 bezeichnetes Steuersignal geschlossen wird. Parallel zum Kondensator C ist ein Widerstand R mit erhöhtem Wert oder eine Selbstinduktivität angeordnet. Der Kondensator wird unter eine erhöhte Spannung in der Größenordnung von 10 000 bis 20 000 V durch eine Leistungsquelle gesetzt, wie sie beispielsweise in Fig. 1 der EP-A-0 296 912 der Anmelder beschrieben ist, wobei dieser Kreis hier nicht dargestellt ist.
Gemäß dem Stand der Technik ist der ellipsoidförmige Reflektor 10 mit einer Flüssigkeit zur Übertragung von Stoßwellen gefüllt, die üblicherweise Wasser ist, und deren Durchlaßwiderstand für einen elektrischen Strom nicht vernachlässigbar ist. Dieser elektrische Widerstandswert von normal ionisiertem Wasser, ausgedrückt als Wert des linearen spezifischen Widerstands, liegt im Durchschnitt in der Größenordnung von 1500 Ohm·cm. Im Fall von Ölen, die sehr stark isolieren, wie im Fall der US-A- 2 559 227, Rieder, liegt der Wert des linearen spezifischen Widerstands in der Größenordnung von 3 bis 5 M·Ohm·cm.
Wenn die elektrische Entladung in einem derartigen bekannten Kreis durchgeführt wird, in dem das flüssige Medium zwischen den Elektroden 12, 14 aus normal ionisiertem Wasser besteht, wird ein zeitlicher Entladungsverlauf wie in Fig. 1a, 1b und 1c gezeigt erhalten, bei dem eine nicht vernachlässigbare Latenzzeit besteht, wobei der Betrieb der Entladung vom Schwingungstyp ist, wodurch die Energie progressiv an das äußere Medium abgegeben wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein im wesentlichen geschlossener Behälter 30 verwendet, der mit einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeit 32 gefüllt ist, wodurch ermöglicht wird, daß der Durchlaßwiderstand der elektrischen Entladung zwischen den Elektroden 12, 14 in die Nähe oder vorteilhaft unter den kritischen Widerstand geführt wird, was eine Lösung darstellt, die zu der in der EP-A-0 296 912 der Anmelder vorgesehenen entgegengesetzt ist, die, im Gegensatz dazu die wesentliche Erhöhung des elektrischen Widerstands zwischen den Elektroden vorsah, indem ein Isolierelement zwischen den Elektroden angeordnet wurde.
Dieser Behälter 30 ist selbst von einem flüssigen Kopplungsmedium 34 umgeben, das den abgeschnittenen ellipsoidförmigen Reflektor 10 füllt, insbesondere Wasser, wodurch es möglich ist, die Haut eines Patienten nur mit dem gewöhnlichen Wasser in Kontakt zu bringen.
Dieser Behälter besteht aus einem Material, das die durch die elektrische Entladung zwischen den Elektroden 12, 14 erzeugten Stoßwellen nicht wesentlich stört. Derartige Materialien sind Fachleuten wohlbekannt. Insbesondere können Latex, Silikon oder eine Metallfolie angegeben werden. Eine praktische Ausführung ist eine Membran, die auf geeignete Weise beispielsweise am externen elektrisch leitfähigen Elektroden-Trägerelement 12a befestigt ist, wie für Fachleute leicht ersichtlich ist.
Vorteilhaft wird vorgesehen, daß die Elektroden den Behälter tragen und abnehmbar sind, wie in Fig. 2 dargestellt. Sie können daher mit dem Behälter 30 geliefert werden, wobei die gesamte Anordnung der Elektroden und des Behälters daher verbraucht und verworfen werden kann, wodurch die Wartungskosten verglichen mit bekannten Lösungen reduziert werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung hat das elektrisch leitfähige, flüssige Medium 32, das im Behälter 30 enthalten ist, einen elektrischen Widerstand, der kleiner oder gleich 1/10 und vorzugsweise kleiner oder gleich 1/100 des elektrischen Widerstandswerts von normal ionisierten Wasser ist, der als Bezugswert dient, und der üblicherweise, ausgedrückt als linearer spezifischer Widerstand, in der Größenordnung von 1500 Ohm·cm liegt. Vorzugsweise ist der elektrische Widerstand des elektrisch leitfähigen Mediums gemäß der Erfindung, ausgedrückt als linearer spezifischer Widerstand, kleiner als ungefähr 15 Ohm·cm.
Als elektrisch leitfähiges, flüssiges Medium gemäß der Erfindung kann jede wässerige oder nicht-wässerige, elektrisch leitfähige Flüssigkeit verwendet werden. Als wässerige, elektrisch leitfähige Flüssigkeit kann ein wässeriger Elektrolyt verwendet werden, der aus reinem Wasser besteht, dem ionisierbare lösliche Verbindungen, wie Salze, wie Halogenide, insbesondere Chloride, Sulfate, Nitrate, zugesetzt wurden. Ein besonders bevorzugter wässeriger Elektrolyt ist Wasser, dem NaCl oder NH&sub4;Cl zugesetzt wurden. Ein bevorzugtes Medium ist Kochsalzlösung bei 100 oder 200 g/l,, deren linearer spezifischer Widerstand 10 bzw. 5 Ohm·cm beträgt.
Ein vorteilhaft bevorzugtes, wässeriges, elektrisch leitfähiges Medium umfaßt ungefähr 10 Masse-% NaCl und 0,5 bis 2 Masse-% Dinatriumphosphat (Na&sub2;HPO&sub4;, &sub1;&sub2;H&sub2;O), das einen linearen spezifischen Widerstand in der Größenordnung von 8 Ohm·cm bei 25ºC aufweist. Das Verhältnis NaCl/Phosphat ist nicht kritisch und ermöglicht die Einstellung des spezifischen Widerstands bis 10 Ohm·cm. Es wird bevorzugt, zumindest 0,5 Masse-% Phosphat aufrechtzuerhalten. Es kann auch ein Färbemittel dem elektrisch leitfähigen Medium zugesetzt werden, wodurch die Feststellung eines Entweichens aus dem dichten Behälter 30 ermöglicht wird.
Als nicht-wässeriger Elektrolyt können elektrisch leitfähige Öle angegeben werden, d. h. die durch den Zusatz elektrisch leitfähiger Teilchen, wie Metallteilchen, leitfähig gemacht wurden.
Mit der Erfindung wird unter Verwendung eines elektrisch leitfähigen, flüssigen Mediums ein zeitlicher Entladungsverlauf wie in Fig. 3a, 3b, 3c gezeigt erhalten. Es wird festgestellt, daß ab der Zeit t&sub1;, zu der die Elektroden unter Spannung gesetzt werden, die Erzeugung des Bogens nahezu sofort erfolgt. Außerdem ist diese Entladung vom kritischen gedämpften Typ und nicht mehr vom Schwingungstyp. Die Energie wird auch an das äußere Medium während einer viel kürzeren Zeit als im Fall des Oszillationsbetriebs oder im Fall früherer Betriebe mit einer Latenzzeit abgegeben.
Es wird eine wesentliche Erhöhung der Reproduzierbarkeit der Stoßwelle aufgrund der Tatsache erzielt, daß sich der Bogen nicht mehr zufällig in Zeit und Raum verstärkt, sondern im Gegensatz dazu zur Zeit t&sub1;, und eine perfekt lokalisierte Dampfblase erzeugt. Das Zeitdiagramm in Fig. 3 wurde unter Verwendung von Kochsalzlösung bei 200 g/l als elektrisch leitfähiges, flüssiges Medium erhalten, in dem die Elektroden 12, 14 eingetaucht sind, wobei ein Kondensator mit einer Kapazität von 100 nF und ein Abstand zwischen den Elektroden von 0,4 mm verwendet wurden, und wobei der Entladungskreis in Fig. 2 eine gesamte interne Selbstinduktivität L von 80 nH aufwies.
In der Beschreibung und den Ansprüchen wird darauf hingewiesen, daß der kritische Widerstand der Wert des Widerstands zwischen Elektroden ist, für den die Beziehung:
im wesentlichen erfüllt ist,
wobei in dieser Formel L der Wert der internen Selbstinduktivität des Entladungskreises des Kondensators C ist, und C der Wert der Kapazität des Kondensators ist.
Es wird festgestellt, daß mit der Erfindung unter Verwendung eines elektrisch leitfähigen, flüssigen Mediums eine ausgezeichnete Reproduzierbarkeit von Stoßwellen erhalten wird, wobei der Dispersionskoeffizient weniger als 5% beträgt, insbesondere im Fall der Verwendung von Kochsalzlösung, wogegen diese typische Abweichung im Fall der Verwendung von normal ionisiertem Wasser in der Größenordnung von 30% liegt. Daher ermöglicht die Erfindung das Erzielen aller unerwarteten technischen Vorteile, die früher nicht erkennbar waren, und ermöglicht daher die Lösung der vorstehend angegebenen technischen Probleme. Die Erfindung ermöglicht auch die Durchführung des vorstehend angegebenen Verfahrens.
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung auch einen Apparat zur Erzeugung von Stoßwellen durch die Erzeugung eines Lichtbogens zwischen zwei Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verfahren oder eine Vorrichtung zur Verbesserung des Betriebs der Entladung, wie oben beschrieben, verwendet wird. Insbesondere ist dieser Apparat zur Erzeugung von Stoßwellen dadurch gekennzeichnet, daß er einen abgeschnittenen ellipsoidförmigen Reflektor mit einem Behälter aufweist, der mit einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeit, wie vorstehend definiert, sowie mit einem anderen flüssigen Kopplungsmedium gefüllt ist, das den Behälter umgibt und den Reflektor füllt. Eine besondere Anwendung betrifft die extrakorporale Lithotripsie.

Claims

1. Verfahren zur Verbesserung insbesondere der Reproduzierbarkeit des Betriebs der elektrischen Entladung, die in einem flüssigen Medium, wie Wasser, zwischen zumindest zwei Elektroden zur Erzeugung einer derartigen Entladung erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaßwiderstand der elektrischen Entladung zumindest zwischen den Elektroden wesentlich reduziert wird, um diesen auf einen Widerstandswert nahe beim kritischen Widerstand des Entladungskreises zu führen, indem zumindest zwischen den Elektroden ein elektrisch leitfähiges, flüssiges Medium eingeführt wird, das in einem im wesentlichen geschlossenen Behälter (30) enthalten ist, der die Elektroden umgibt, wobei der Widerstand des elektrisch leitfähigen, flüssigen Mediums kleiner oder gleich 1/10 des Widerstandswerts von normal ionisiertem Wasser ist, der als Bezugswert dient.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand des elektrisch leitfähigen, flüssigen Mediums kleiner oder gleich 1/100 des Widerstandswerts von normal ionisiertem Wasser ist, der als Bezugswert dient.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand des elektrisch leitfähigen, flüssigen Mediums, ausgedrückt als linearer spezifischer Widerstand, weniger als etwa 15 Ohm·cm beträgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitfähige, flüssige Medium aus einem wässerigen oder nicht-wässerigen Elektrolyten, vorteilhaft aus Kochsalzlösung, besteht.

5. Vorrichtung zur Verbesserung des Betriebs der elektrischen Entladung, die in einem flüssigen Medium, wie Wasser, zwischen zumindest zwei Elektroden zur Erzeugung einer derartigen Entladung erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel aufweist, die den Durchlaßwiderstand der elektrischen Entladung zumindest zwischen den Elektroden wesentlich reduzieren, um diesen in die Nähe des kritischen Widerstands des Entladungskreises zu führen, wobei sie einen im wesentlichen geschlossenen Behälter (30) aufweist, der die Elektroden umgibt und mit einem elektrisch leitfähigen, flüssigen Medium (32) mit einem Widerstand gefüllt ist, der kleiner oder gleich 1/10 des Widerstandswerts von normal ionisiertem Wasser ist, der als Bezugswert dient.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden den Behälter (30) tragen und abnehmbar sind, wodurch die gesamte Anordnung verbraucht und verworfen werden kann.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitfähige, flüssige Medium einen elektrischen Widerstand, gemessen als linearer spezifischer Widerstand, aufweist, der kleiner oder gleich 1/100 des Widerstandswerts von normal ionisiertem Wasser ist, der als Bezugswert dient.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitfähige, flüssige Medium aus einem wässerigen oder nicht-wässerigen Elektrolyten besteht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitfähige, flüssige Medium aus einem wässerigen Elektrolyten besteht, der aus reinem Wasser gebildet ist, dem ionisierbare Verbindungen und insbesondere Salze, wie Halogenidsalze, Sulfate oder Nitrate, zugesetzt wurden.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitfähige, flüssige Medium einen elektrischen Widerstand, ausgedrückt als linearer spezifischer Widerstand, von weniger als ungefähr 15 Ohm·cm, beispielsweise Kochsalzlösung bei 100 oder 200 g/l, aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitfähige, flüssige Medium (32) aus einem wässerigen Elektrolyten besteht, der aus reinem Wasser gebildet ist, dem ungefähr 10 Masse-% Natriumchlorid und 0,5 bis 2 Masse-% Sulfat, insbesondere Dinatriumsulfat, zugesetzt wurden.

12. Apparat zur Erzeugung von Stoßwellen durch die Erzeugung eines Lichtbogens zwischen zwei Elektroden, insbesondere vom extrakorporalen Typ, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Vorrichtung, wie in einem der Ansprüche 5 bis 11 beschrieben, aufweist, oder daß das Verfahren, wie in einem der Ansprüche 1 bis 4 definiert, verwendet wird.

13. Apparat zur Erzeugung von Stoßwellen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß er einen abgeschnittenen ellipsoidförmigen Reflektor (10) mit einem Behälter (30) aufweist, der mit einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeit (32), wie vorstehend definiert, sowie einem anderen flüssigen Kopplungsmedium (34), das den Behälter (30) umgibt und den Reflektor (10) füllt, gefüllt ist, welche elektrisch leitfähige Flüssigkeit (32) wie in einem der Ansprüche 7 bis 11 definiert ist.

14. Apparat nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um einen Apparat für eine extrakorporale Lithotripsie handelt.