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Dokumentenidentifikation DE102005022034A1 12.01.2006
Titel Medizinisches Instrument zur Behandlung von biologischem Gewebe
Anmelder Thee, Uwe, 19230 Strohkirchen, DE;
Thee, Siegfried, 23970 Wismar, DE
Erfinder Thee, Uwe, 19230 Strohkirchen, DE;
Thee, Siegfried, 23970 Wismar, DE
Vertreter Jaap, R., Pat.-Anw., 19370 Parchim
DE-Anmeldedatum 09.05.2005
DE-Aktenzeichen 102005022034
Offenlegungstag 12.01.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.01.2006
IPC-Hauptklasse A61B 17/225(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
Zusammenfassung Zur Verringerung von Energieverlusten wird vorgeschlagen, dass die Drucksonde (15) für die Einkopplung der Druckwellen in das biologische Gewebe aus Kunststoff besteht und mit einem neuen Rückstoßwiderstand (19) ausgestattet ist. Dabei sind der herkömmliche Dämpfungswiderstand (18) und der neue Rückstoßwiderstand (19) so ausgelegt, dass sie die Drucksonde (15) spielfrei einspannen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein medizinisches Instrument zur Behandlung von biologischem Gewebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Instrumente werden dazu verwendet, den Heilungsprozess z. B. nach Knochenbrüchen oder bei Tendopathie durch ihre Druck- und Stoßwellenfunktionen sowie zur Schmerztherapie im knochennahen Weichteilbereich des Stütz- und Bewegungsapparates durch Massagefunktionen zu unterstützen.

Zur Behandlung von biologischem Gewebe sind medizinische Instrumente mit einer Einrichtung zum Erzeugen von extrakorporalen Druckwellen und mit einem Übertragungselement zum Einkoppeln der Druckwellen in den Körper von Lebewesen bekannt.

So wird in DE 298 34 944 ein medizinisches Instrument in Form eines Handstückes vorgestellt, bei dem sich in einem Gehäuse ein pneumatischer Hohlzylinder mit einem darin gleitfähig angeordneten metallischen und zylinderföhrmigen Schlagteil befindet. Eine Zylindergrundfläche des pneumatischen Hohlzylinders ist mit einer Druckluftzuführung verbunden. Die andere Zylindergrundfläche des pneumatischen Hohlzylinders schließt mit einem pneumatischen Aufstauraum und einer in den pneumatischen Hohlzylinder hineinragenden konischen Übertragungselement ab. Das konische Übertragungselement ist aus Metall und besitzt von innen nach außen betrachtet ein O-Ring, der über dem Umfang des konischen Übertragungselements und zwischen diesem und dem Gehäuse angebracht ist. Außerdem besitzt das Übertragungselement einen Ringbund. Zwischen dem Ringbund und der Gehäusewand ist in axialer Richtung in einem kleinen Spalt eine Feder/Dämpfungseinheit angeordnet. Außen ragt das Übertragungselement mit einer Außen ragt das Übertragungselement mit einer Austrittsgrenzfläche aus dem Gehäuse heraus.

Durch die Druckluftzuführung wird pulsierende Druckluft, in Form einer Druckphase und einer drucklosen Phase in den pneumatischen Hohlzylinder geleitet. Dabei wird in der Druckphase das Schlagteil von seiner Ausgangslage in seine Arbeitslage gedrückt, wo es schlagartig auf das Übertragungselement auftrifft und eine Druckkraft ausübt. Dadurch wird das Übertragungselement um die Breite des Spaltes nach außen verschoben, wobei die Feder/Dämpfungseinheit zusammengepresst wird. Gleichzeitig wird die bei der Bewegung des Schlagteils verdrängte Luft aus dem pneumatischen Hohlzylinder in den pneumatischen Aufstauraum gedrückt und zusammengepresst. Dabei dient der über den Umfang des Übertragungselements angeordnete O-Ring zur Abdichtung der Druckluft im pneumatischen Hohlzylinder.

In der nun folgenden drucklosen Phase liegt in der Luftzuführung keine Druckluft an. Damit ist der Luftdruck im Aufstauraum größer als der Luftdruck in der Luftzuführung, wodurch das Schlagteil wieder in seiner Ausgangslage gedrückt wird. Nun fehlt auch die auf das Übertragungselement wirkende Druckkraft, so dass das Übertragungselement durch die Feder/Dämpfungseinheit wieder zurück in seine Ausgangsposition geschoben wird.

Dieser Gesamtvorgang wird mit einer hohen Frequenz wiederholend ausgeführt, so dass eine Druckwelle entsteht. Bei der Anwendung des medizinischen Instruments wird das Handstück so gehalten, dass die Austrittsgrenzfläche rechtwinklig auf die Oberfläche eines biologischen Gewebes aufliegt. Nun wird die Druckwelle über die Austrittsgrenzfläche des Übertragungselements auf ein biologisches Gewebe übertragen.

Nachteilig ist, dass das zylinderförmige Schlagteil aus Metall besteht. Naturgemäß besitzt dann das Schlagteil auch eine relativ große Eigenmasse, die eine hohe Bewegungsenergie benötigt. Wegen der hohen Eigenmasse des Schlagteils muss auch die Feder-/Dämpfereinheit mit einer starken Federkraft ausgestattet sein, um die hohe Bewegungsenergie ausreichend abzufangen. Daher verbraucht die hohe Eigenmasse des Schlagteils und die hohe Federkraft der Feder-/Dämpfereinheit sehr viel Bewegungsenergie, die der Einkopplung von Energie in das biologische Gewebe verloren geht. Das wirkt sich negativ auf den energetischen Wirkungsgrad des medizinischen Instrumentes aus.

Nachteilig ist auch, dass das massive Schlagteil beim Auftreffen auf das Gehäuse in der Rückbewegung hohe Belastungen verursacht und starke Geräusche entwickelt. Diese hohen Belastungen führen damit zu einer kurzen Lebensdauer des medizinischen Instrumentes. Der frühzeitige, betriebsbedingte Ausfall kann nur durch eine noch stabilere Fertigung kompensiert werden, wodurch sich aber die Herstellungskosten erhöhen.

Durch die hohen Belastungen wird auch die Feder/Dämpfungseinheit frühzeitig ihre Elastizität verlieren.

Außerdem bedingen die hohen Eigenmassen der Teile auch eine relativ hohe Gesamtmasse, was den Einsatz des medizinischen Instruments erschwert. Es ist damit unhandlich. Wegen der hohen Eigenmassen treten bei der Handhabung des Instrumentes starke Vibrationen auf, die in der Hand des Bedieners zu Irritationen und Verkrampfungen führen. Die damit verbundene schlechte Handhabung des medizinischen Instrumentes lässt nur sehr kurze Benutzungszeiten zu.

Ein weiserer Nachteil des medizinischen Instruments ist die aus der Gesamtmasse und dem Bewegungsablauf des Übertragungselementes resultierenden harten Stoßfunktionen, die ungedämpft an das biologische Gewebe abgegeben wird. Dadurch kommt es vor allem bei der Anwendung auf Hautflächen über Knochenpartien zu Rötungen und leichten Schwellungen.

Zur Beseitigung dieser Nachteile wurde in der DE 19929112 bereits vorgeschlagen, dass das Übertragungselement hohl ist und innen eine mit einer Flüssigkeit gefüllte zylinderförmige Druckkammer aufweist. Dabei ist die in Richtung Schlagteil zeigende Grundfläche des Übertragungselementes aus Metall und die in entgegengesetzter Richtung zeigende Grundfläche mit einer Membran ausgeführt. Außerdem ist das Übertragungselement kraftschlüssig mit dem Gehäuse des medizinischen Instruments verbunden.

Wie in bisher bekannter Form wird das Schlagteil durch Druckluft beschleunigt und schlägt auf die metallische Grundfläche des Übertragungselementes auf. Dabei wird eine Druckwelle in die Flüssigkeit des Übertragungselementes induziert, die sich von der Einschlagseite bis zur gegenüberliegende Seite des Übertragungselements ausbreitet. Hier wirkt die Druckwelle auf die Membran und kann ausgangsseitig in ein an die Membran anliegendes biologisches Gewebe eingekoppelt werden.

Nachteil dieser Erfindung ist aber, dass die Membran während des Einsatzes hohen Belastungen ausgesetzt ist. Dadurch ist die Lebensdauer der Membran stark begrenzt, so dass sie nach relativ kurzer Betriebsdauer ersetzt werden muss, was unnötig hohe Instandhaltungskosten verursacht. Außerdem besteht die Gefahr, dass während der Behandlung Undichtigkeiten auftreten oder die Membran sogar platzt bzw. einreißt. Dann kann die Flüssigkeit aus dem Übertragungselement ausfaulen und auf das biologische Gewebe gelangen. Deshalb müssen besondere Anforderungen an diese Flüssigkeit gestellt werden. So soll die Flüssigkeit die Ausbreitung der Druckwellen möglichst wenig behindern und bei Kontakt für ein biologisches Gewebe unschädlich sein. Das macht diese Flüssigkeit teuer. Auch erfordert das Dichtheitsproblem hohe Anforderungen an die Verarbeitung des Übertragungselements, was die Herstellungskosten erhöht. Wegen dieser Nachteile haben sich solche Instrumente in der Praxis nicht durchgesetzt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, den energetischen Wirkungsgrad eines gattungsgemäßen medizinischen Instruments zur Behandlung von biologischem Gewehe zur Druckwellenerzeugung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 und 3.

Das neue medizinische Instrument zur Behandlung von biologischem Gewebe beseitigt die genannten Nachteile des Standes der Technik. Dabei liegt der Hauptvorteil in der Verringerung der Energieverluste, was insbesondere auf die Massereduzierung der Drucksonde zurückzuführen ist. Die Massenreduzierung macht es aber auch möglich, die Federstärke des Gummiringes für die Dämpfung der Bewegung der Drucksonde zu verringern, was zu einer weiteren Verringerung der Energieverluste führt. Eine weitere Verringerung von Energieverlusten wird durch den Einsatz des Rückstoßwiderstandes für die rückwärtige Bewegung und durch die Einspannung der Drucksonde durch den Dämpfungswiderstand und durch den Rückstoßwiderstand erreicht, weil es dadurch zu einem harmonischeren Verlauf der ständigen Bewegungsumkehrungen zwischen der Vorwärts- und der Rückwärtsbewegung der Drucksonde kommt.

Zweckmäßig ist es, wenn die Drucksonde aus Kunststoff besteht und mit einem metallischen Übertragungselement ausgestattet ist, weil damit die Lebensdauer der Drucksonde erhöht wird, und wenn der Dämpfungswiderstand und der Rückstoßwiderstand aus Gummiringen bestehen, weil dadurch die Herstellungskosten reduziert werden.

Von Vorteil ist dabei, dass das Übertragungselement eine aus einem elastischen Material bestehende Drucksonde mit Austrittsfläche besitzt, über die weiche Druckwellen in das biologische Gewebe eingekoppelt werden.

Von besonderem Vorteil ist dann, dass die Drucksonde aus Kunststoff besteht, da entsprechend der Kunststoffart die Dämpfungseigenschaften der Drucksonde variiert und somit dem entsprechenden Anwendungsfall angepasst werden.

Von besonderen Vorteil ist auch, dass die Feder/Dämpfungseinheit neben dem Dämpfungswiderstand auch aus einem Rückstoßwiderstand besteht, da so in der drucklosen Phase der durch den Dämpfungswiderstand erzeugte Rückstoß des Übertragungselementes durch den Rückstoßwiderstand gedämpft wird. Dadurch werden keine Vibrationen auf das Gehäuse des medizinischen Instruments übertragen, so dass sich die Handhabung sehr verbessert.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Dazu zeigen:

1: ein Handstück mit einer Stoßwellenfunktion im Querschnitt,

2: ein Handstück mit einer Stoßwellenfunktion in einer zweiten Ausführungsform im Querschnitt und

2: ein Handstück mit einer Stoßwellenfunktion in einer dritten Ausführungsform im Querschnitt.

Das in 1 dargestellte Handstück 1 besitzt einen metallischen, pneumatischen Hohlzylinder 2, der einerseits eine Luftzuführung 3 und andererseits eine hohlzylinderförmige Schlagteilführung 4 aufweist und in dem sich ein gleitfähiges, zylindrisches Schlagelement 5 sowie ein metallisches Übertragungselement 6 befindet. Dabei setzt sich das Schlagelement 5 aus einem kunststofffartigen Gleitteil 7 und einem metallischen Schlagteil 8 zusammen. Das Schlagelement 5 teilt den pneumatischen Hohlzylinder 2 in eine Primärimpulskammer 9 und eine Sekundärimpulskammer 10. Die Grüße der beiden Kammern ist von der Position des Schlagelements 5 im pneumatischen Hohlzylinder 2 abhängig. Während die Primärimpulskammer 4 in direkter Verbindung mit der Luftzuführung 3 steht, ist die Sekundärimpulskammer 10 mit der Schlagteilführung 4 und über eine Zylindermantelöffnung 11 mit einem pneumatischen Aufstauraum 12 verbunden. Dabei wird der pneumatische Aufstauraum 12 aus einer über den Außenumfang des Hohlzylinders 2 eingearbeiteten Vertiefung 13 und einem zweiten äußeren Hohlzylinder 14 gebildet.

Das in die Schlagteilführung 4 hineinragende Übertragungselement 6 besitzt außerhalb der Schlagteilführung 12 eine kunststoffartige Drucksonde 15. Zwischen der Drucksonde 15 und einem Gehäuse 16 ist außerdem eine Feder/Dämpfungseinheit 17 eingesetzt, die aus einem Dämpfungswiderstand 18 und einem Rückstoßwiderstand 19 besteht und die die Drucksonde 15 gegenüber dem Gehäuse 16 in axialer Richtung federnd abstützen und spielfrei einspannen. Dabei sind die beiden Widerstände 18 und 19 vorzugsweise zwei über dem Umfang der Drucksonde 15 angebrachte Gummiringe. Die Drucksonde 15 besitzt eine zylindrische Außenform, die zum Großteil durch das Gehäuse 1G umschlossen ist. Mit ihrer Stirnseite ragt die Drucksonde 4 aus dem Gehäuse 16 heraus und bildet hier eine konvexe Austrittsfläche 20 aus. Diese Austrittsfläche 20 dient bei einer direkten Kontaktierung zur Druckwellenübertragung auf das biologische Gewebe.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel für ein Handstück 1 nach der 2 ist abweichend zu den bisherigen Ausführungen das Schlagelement 5 starr mit einem Kugelsitz 21 verbunden. Außerdem ist das Übertragungselement 6 eine in die Drucksonde 15 in Richtung des Schlagteils 8 befestigte Metallkugel.

In einem dritten Ausführungsbeispiel für ein Handstück 1 nach der 3 ist zusätzlich zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel das Schlagelement 5 starr mit dem Übertragungselement 6 verbunden.

In allen genannten Ausführungsbeispielen wird eine Druckwelle im Handstück 1 erzeugt, in dem über die Luftzuführung 3 pulsierende Druckluft in die Primärimpulskammer 4 und damit auf das Schlagelement 5 geleitet wird. Dabei wechseln sich Druckphase und drucklose Phase ständig ab.

Da der Druck in der Primärimpulskammer 4 größer als der Druck in der Sekundärimpulskammer 10 ist, bewirkt dieser Druckimpuls eine stoßartige Verschiebung des Schlagelements 5 in Richtung der Sekundärimpulskammer 10. Dabei wird das Schlagteil 8 in die Schlagteilführung 4 eingeführt, wo es dann stoßartig auf das Übertragungselement 6 auftrifft und dabei ruckartig abgebremst wird. Dieser Stoßimpuls wird durch das Übertragungselement 6 auf die Drucksonde 15 übertragen, wobei der Dämpfungswiderstand 18 des Feder/Dämpfungselements 17 zusammengedrückt wird. Gleichzeitig wird in dieser Druckphase die Primärimpulskammer 4 vergrößert und die Sekundärimpulskammer 10 verkleinert. Dabei wird Luft aus der Sekundärimpulskammer 10 durch die Zylindermantelöffnung 11 in den pneumatischen Aufstauraum 12 verdrängt und dort verdichtet. In der sich anschließenden drucklosen Phase wird in der Luftzuführung 3 die Druckluftzufuhr unterbrochen. Nun ist der Luftdruck in der Sekundärimpulskammer 10 und in dem pneumatischen Aufstauraum 12 größer als der Luftdruck in der Primärimpulskammer 4. Dadurch wird das Schlagelement 5 wieder in seine Ausgangsposition zurückgeschoben. Gleichzeitig wird die Sekundärimpulskammer 10 wieder vergrößert und die Primärimpulskammer 4 verkleinert. Außerdem wird die Drucksonde 15 aufgrund der Elastizität des zusammengedrückten Dämpfungswiderstandes 18 der Feder/Dämpfungseinheit 17 wieder zurück in ihre Ausgangsposition geschoben. Dabei dämpft der Rückstoßwiderstand 14 den durch den Dämpfungswiderstand 18 erzeugten Rückstoß der Drucksonde 15.

Diese bisher beschriebenen Prozesse der Druckphase und drucklosen Phase werden in schneller Impulsfolge wiederholt, so dass weiche Druckwellen entstehen.

Da das Schlagelement 5 im zweiten Ausführungsbeispiel, nach 2, starr mit dem Kugelsitz 21 verbunden ist, durchläuft der Kugelsitz 21 den gleichen Bewegungszyklus wie das Schlagelement 5. Die Impulsaufnahme erfolgt hier über das als Metallkugel ausgeführte Übertragungselement 6. Auch hier werden die durch das Übertragungselement 6 induzierten Druckwellen durch die Drucksonde 15 in gedämpfter Form an die Austrittsfläche 20 abgeben, so das ebenfalls eine weiche Druckwelle in das biologische Gewebe eingekoppelt wird.

Im dritten Ausführungsbeispiel nach 3 führt das Übertragungselement 6 die gleichen Bewegungen wie das Schlagelement 5 aus. Die Impulsaufnahme erfolgt hier direkt zwischen Austrittsfläche 20 und dem biologischen Gewebe. Bei Auftreten von Druckwiderständen in Form von Knochen nimmt die Drucksonde 15 die Spitzen der Druckwelle auf.

1Handstück 2Hohlzylinder 3Luftzuführung 4Schlagteilführung 5Schlagelement 6Übertragungselement 7Gleitteil 8Schlagteil 9Primärimpulskammer 10Sekundärimpulskammer 11Zylindermantelöffnung 12pneumatischer Aufstauraum 13Vertiefung 14äußeren Hohlzylinder 15Drucksonde 16Gehäuse 17Feder/Dämpfungseinheit 18Dämpfungswiderstand 19Rückstoßwiderstand 20Austrittsfläche 21Kugelsitz

Anspruch[de]
  1. Medizinisches Instrument zur Behandlung von biologischem Gewebe, bestehend aus einem Gehäuse (16) mit einer Luftzuführung (3) für einen pulsierenden Luftstrom, einem vom Luftstrom beaufschlagten Schlagelement (5) und einer Drucksonde (15) zur Einkupplung der vom Schlagelement (5) ausgehenden Druckwellen in das biologische Gewebe, wobei die Drucksonde (15) einen Dämpfungswiderstand (18) für die auf das biologische Gewebe gerichtete Bewegung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucksonde (15) aus einem Kunststoff besteht und mit einem Rückstoßwiderstand (14) für die vom biologischen Gewebe weggerichtete Bewegung ausgestattet ist, wobei der Dämpfungswiderstand (18) und der Rückstoßwiderstand (14) so ausgelegt sind, dass sie die Drucksonde (15) spielfrei einspannen.
  2. Medizinisches Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucksonde (15) mit einem metallischen Übertragungselement (6) zur Aufnahme der vom Schlagelement (5) ausgehenden Druckstöße ausgestattet ist.
  3. Medizinisches Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungswiderstand (18) und der Rückstoßwiderstand (19) Gummiringe sind.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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