WO2025149249A1 - Shockwave appliance with improved guide tube - Google Patents
Shockwave appliance with improved guide tubeInfo
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Definitions
- the invention relates to a device for treating the human or animal body by means of mechanical pressure waves.
- Such devices are already known, particularly in the field of lithotripsy.
- focused mechanical pressure waves are used to break up body concretions, particularly stones in body tissue.
- devices have been developed that generate mechanical pressure waves through the collision of an accelerated projectile and an applicator that acts as an anvil, and couple them into the body tissue to be treated via the applicator.
- Such devices are primarily designed to couple non-focused pressure waves and are used, for example, to treat muscle disorders and disorders in the transition area between muscles and bones, as well as many other indications.
- the device type just described can be referred to as a "ballistic pressure wave device" and typically generates somewhat less energetic pressure waves with a not quite as steep initial pressure rise as actual lithotripsy devices. Furthermore, two mechanisms can be distinguished when coupling the pressure waves. On the one hand, the applicator, which is typically elastically suspended in the pressure wave device, is displaced "macroscopically" as a result of the collision, i.e., in the sense of a center of gravity movement. Therefore, a part of the applicator resting directly or indirectly on the body to be treated generates a corresponding pressure wave.
- the collision creates a significantly higher-frequency sound wave (typically 75-200 kHz) in the applicator, which propagates through the applicator and is coupled by it into the body tissue. Both pressure waves can have therapeutic effects.
- the literature generally focuses on the high-frequency wave, i.e., the second mechanism described.
- the invention is based on the task of technically developing such a pressure wave device.
- the guide tube used to guide the projectile in relevant state-of-the-art devices is made of stainless steel (VA steel).
- VA steel stainless steel
- the guide tube with an inner diameter of typically 6 mm, has been precision-machined on its inside, with a tolerance of approximately 0.01 mm.
- the projectile can be dispensed with without a hard coating. This reduces technical effort and costs. It also offers advantages for operational reliability and durability, because coated A coated projectile could result in flaking of the coating after extended running times, and flaked pieces could increase wear or even lead to blockages. With a softer material for the inner wall of the guide tube, an uncoated projectile, particularly made of metal, preferably stainless steel, is also possible.
- the comparatively very soft guide tube provides very good running properties and a surprisingly good durability. durability could be achieved. It is apparently not a priority to use hard material for the inner wall of the guide tube.
- the stainless steel guide tubes commonly used are just as subject to wear as projectiles and applicators. Surprisingly, the service life of the guide tubes could be extended far beyond the typical service life of a conventional stainless steel guide tube.
- the guide tube is preferably dimensionally stable. This means that it does not deform under its own weight in a practically relevant way. For example, with a typical length of 10 cm and clamped on one side, it will not deform by more than 0.5 mm, preferably no more than 0.3 mm, 0.2 mm, or even no more than 0.1 mm, i.e., by a maximum of 0.5%, 0.3%, 0.2%, or 0.1% of the length. The same applies to other lengths.
- the guide tube is a piece of pipe and not a piece of hose. These requirements can be easily met, for example, using the polymer materials mentioned.
- the closed switching valve 38 is opened by the controller 44.
- the state shown in Figure 1 in which the guide tube 24 is connected to the outside atmosphere, is thus changed to a state represented by the right-hand box of the valve symbol, with the supply pressure being applied to the guide tube 24 via the connection 40.
- the projectile 20 is initially in its initial position, indicated by 48 in Figure 1.
- the built-up pressure accelerates the projectile 20 toward the impact body, but is released before impact by switching the switching valve 38 back on, thus venting the volume in the guide tube 24 located "behind" the projectile 20.
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Abstract
Description
Druckwellengerät mit verbessertem Führungsrohr Pressure wave device with improved guide tube
Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Behandeln des menschlichen oder tierischen Körpers mittels mechanischer Druckwellen. The invention relates to a device for treating the human or animal body by means of mechanical pressure waves.
Solche Vorrichtungen sind an sich bereits bekannt, insbesondere aus dem Bereich der Lithotripsie. Dort werden mit fokussierten mechanischen Druckwellen Körperkonkremente, insbesondere Steine im Körpergewebe, zertrümmert. Ferner sind Geräte entwickelt worden, die mechanische Druckwellen durch das Aufeinanderprallen eines beschleunigten Projektils und eines quasi als Amboss fungierenden Applikators erzeugen und über den Applikator in zu behandelndes Körpergewebe einkoppeln. Vorrangig sind solche Geräte zur Einkopplung nicht fokussierter Druckwellen ausgelegt und werden bspw. zur Behandlung von Muskelerkrankungen und von Erkrankungen im Übergangsbereich zwischen Muskeln und Knochen und vielen anderen Indikationen eingesetzt. Such devices are already known, particularly in the field of lithotripsy. Here, focused mechanical pressure waves are used to break up body concretions, particularly stones in body tissue. Furthermore, devices have been developed that generate mechanical pressure waves through the collision of an accelerated projectile and an applicator that acts as an anvil, and couple them into the body tissue to be treated via the applicator. Such devices are primarily designed to couple non-focused pressure waves and are used, for example, to treat muscle disorders and disorders in the transition area between muscles and bones, as well as many other indications.
Die gerade beschriebene Vorrichtungsgattung kann bezeichnet werden als „ballistische Druckwellengeräte“ und erzeugt typischerweise etwas weniger energiereiche Druckwellen mit nicht ganz so steiler anfänglicher Druckanstiegsflanke wie eigentliche Lithotripsiegeräte. Im Übrigen sind bei der Einkopplung der Druckwellen zwei Mechanismen zu unterscheiden. Einerseits verlagert sich der typischerweise elastisch in dem Druckwellengerät aufgehängte Applikator durch die Kollision „makroskopisch“, also im Sinn einer Schwerpunktbewegung. Daher erzeugt ein unmittelbar oder mittelbar auf dem zu behandelnden Körper aufliegender Applikatorteil eine entsprechende Druckwelle. Andererseits entsteht in dem Applikator infolge der Kollision eine deutlich höherfrequente Schallwelle (typischerweise 75-200 kHz), die sich durch den Applikator fortpflanzt und von diesem in das Körpergewebe eingekoppelt wird. Beide Druckwellen können therapeutische Effekte haben. In der Regel steht in der Literatur die hochfrequente Welle, also der zweite beschriebene Mechanismus, im Vordergrund. The device type just described can be referred to as a "ballistic pressure wave device" and typically generates somewhat less energetic pressure waves with a not quite as steep initial pressure rise as actual lithotripsy devices. Furthermore, two mechanisms can be distinguished when coupling the pressure waves. On the one hand, the applicator, which is typically elastically suspended in the pressure wave device, is displaced "macroscopically" as a result of the collision, i.e., in the sense of a center of gravity movement. Therefore, a part of the applicator resting directly or indirectly on the body to be treated generates a corresponding pressure wave. On the other hand, the collision creates a significantly higher-frequency sound wave (typically 75-200 kHz) in the applicator, which propagates through the applicator and is coupled by it into the body tissue. Both pressure waves can have therapeutic effects. The literature generally focuses on the high-frequency wave, i.e., the second mechanism described.
Zum Stand der Technik wird stellvertretend verwiesen auf das Patent EP 2 213 273 B1 der Anmelderin, das ein typisches Gerät zeigt und sich mit Einzelheiten einer pneumatischen Einrichtung zur Beschleunigung des Projektils (dort als Schlagteil bezeichnet) befasst. As an example of the state of the art, reference is made to the applicant's patent EP 2 213 273 B1, which shows a typical device and deals with details of a pneumatic device for accelerating the projectile (referred to therein as the striking part).
Auf dieser Grundlage liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein solches Druckwellengerät technisch weiterzuentwickeln. On this basis, the invention is based on the task of technically developing such a pressure wave device.
Das für die Führung des Projektils vorgesehene Führungsrohr einschlägiger Vorrichtungen aus dem Stand der Technik besteht aus korrosionsfreiem Stahl (VA- Stahl). Das Gleiche gilt für das Projektil, wobei in der Praxis zur Verbesserung der Lebensdauer des Projektils eine Hartbeschichtung aus einem Karbid eingesetzt wurde. Außerdem wurde das Führungsrohr bei einem Innendurchmesser von typischerweise 6 mm innenwandig präzisionsbearbeitet, etwa mit einer Toleranz von 0,01 mm. The guide tube used to guide the projectile in relevant state-of-the-art devices is made of stainless steel (VA steel). The same applies to the projectile itself, although in practice, a hard carbide coating has been used to improve the service life of the projectile. Furthermore, the guide tube, with an inner diameter of typically 6 mm, has been precision-machined on its inside, with a tolerance of approximately 0.01 mm.
Erfindungsgemäß wird nun ein deutlich weicheres Führungsrohrmaterial benutzt, jedenfalls auf der Innenseite des Führungsrohres, mit der das Projektil in Kontakt kommt. Konkret soll das hier verwendete Material eine Härte nach der Vickers-Skala von höchstens 150HV0,1 haben, vorzugsweise höchstens 120HV0,1 oder höchstens 100HV0,1. Weitere bevorzugte Obergrenzen sind 80HV0,1 , 60HV0,1 und sowie 40HV0,1 . Damit können verschiedene Vorteile erzielt werden. According to the invention, a significantly softer guide tube material is used, at least on the inside of the guide tube, with which the projectile comes into contact. Specifically, the material used here should have a hardness according to the Vickers scale of no more than 150HV0.1, preferably no more than 120HV0.1 or no more than 100HV0.1. Other preferred upper limits are 80HV0.1, 60HV0.1, and 40HV0.1. This allows for various advantages.
Maßgeblich ist hier die aktuelle EN ISO 6507-1 :2023. The current EN ISO 6507-1:2023 is relevant here.
Zum einen kann vorzugsweise auf die Hartbeschichtung des Projektils verzichtet werden. Das verringert den technischen Aufwand und die Kosten. Es bringt aber auch Vorteile für die Betriebssicherheit und Dauerhaftigkeit, weil sich bei beschich- tetem Projektil nach längeren Laufzeiten Abplatzungen der Beschichtung ergaben und abgeplatzte Stücke den Verschleiß erhöhen oder sogar zu Blockaden führen konnten. Bei erfindungsgemäß weicherem Material der Innenwand des Führungsrohres kommt auch ein unbeschichtetes Projektil in Betracht, insbesondere aus Metall, vorzugsweise aus VA-Stahl. Firstly, the projectile can be dispensed with without a hard coating. This reduces technical effort and costs. It also offers advantages for operational reliability and durability, because coated A coated projectile could result in flaking of the coating after extended running times, and flaked pieces could increase wear or even lead to blockages. With a softer material for the inner wall of the guide tube, an uncoated projectile, particularly made of metal, preferably stainless steel, is also possible.
Zusätzlich oder alternativ können einfache und kostengünstige Führungsrohre aus z. B. Polymerwerkstoff benutzt werden, insbesondere aus thermoplastischem Polymerwerkstoff. Bevorzugte Möglichkeiten sind PTFE (Polytetrafluorethylen), PET (Polyethylenterephthalat), POM (Polyoxymethylen) und besonders Polyamide, insbesondere PA6. In Betracht kommen auch faserverstärkte Kunststoffe, insbesondere glasfaserverstärkte Kunststoffe. Additionally or alternatively, simple and cost-effective guide tubes made of polymer materials, especially thermoplastic polymers, can be used. Preferred options are PTFE (polytetrafluoroethylene), PET (polyethylene terephthalate), POM (polyoxymethylene), and especially polyamides, especially PA6. Fiber-reinforced plastics, especially glass-fiber-reinforced plastics, are also possible.
Im Prinzip reicht es, wenn die Innenwände des Führungsrohres aus solchem oder anderem weichen Werkstoff bestehen. Die Führungsrohre können auch aus Vollmaterial bestehen; es ist also keine Umhüllung z. B. aus Stabilitätsgründen notwendig (aber natürlich möglich). Damit kann z. B. extrudiertes Rohrmaterial eingesetzt werden, das ganz erheblich viel günstiger ist als präzisionsbearbeitetes VA-Rohr. Es können aber auch geeignete Rohre mit einer Bohrung und optional nachträglichem Durchstoßen mit scharfem Stempel auf ein geeignetes Innenmaß gebracht und erfindungsgemäß verwendet werden. In principle, it is sufficient if the inner walls of the guide tube are made of this or another soft material. The guide tubes can also be made of solid material; thus, no coating is necessary, e.g., for stability reasons (although this is of course possible). This allows the use of extruded tube material, which is considerably cheaper than precision-machined stainless steel tubes. However, suitable tubes can also be drilled and subsequently punched with a sharp punch to a suitable internal dimension and used according to the invention.
Die Materialänderung bedingt nicht zwingend Unterschiede in den geometrischen Maßen. So sind für die dem Ausführungsbeispiel zugrunde liegenden Versuche Polyamidrohre mit Maßen eingesetzt worden, die dem zuvor eingesetzten VA-Rohr entsprachen. Typische Wandstärken liegen dabei dementsprechend im Bereich von 0,5 mm bis 2,5 mm wobei als Untergrenze 0,6 mm, 0,7 mm und 0,8 mm sowie als Obergrenze 2,0 mm, 1 ,7 mm und 1 ,4 mm zunehmend bevorzugt sind. The change in material does not necessarily result in differences in the geometric dimensions. For the tests underlying this example, polyamide pipes with dimensions corresponding to the previously used stainless steel pipe were used. Typical wall thicknesses range from 0.5 mm to 2.5 mm, with 0.6 mm, 0.7 mm, and 0.8 mm as the lower limit and 2.0 mm, 1.7 mm, and 1.4 mm as the upper limit being increasingly preferred.
Jedenfalls hat sich herausgestellt, dass durch das vergleichsweise sehr weiche Führungsrohr sehr gute Laufeigenschaften und eine überraschend sehr gute Dau- erhaftigkeit erreicht werden konnte. Es kommt offenbar nicht vorrangig darauf an, für die Führungsrohrinnenwand hartes Material zu verwenden. In any case, it has been found that the comparatively very soft guide tube provides very good running properties and a surprisingly good durability. durability could be achieved. It is apparently not a priority to use hard material for the inner wall of the guide tube.
Konkret sind die bislang gebräuchlichen VA-Führungsrohre genauso Verschleißartikel wie Projektile und Applikatoren. Überraschenderweise konnte die Lebensdauer der Führungsrohre in der beschriebenen Weise weit über die typische Einsatzdauer eines konventionellen VA-Führungsrohres hinaus erhöht werden. Specifically, the stainless steel guide tubes commonly used are just as subject to wear as projectiles and applicators. Surprisingly, the service life of the guide tubes could be extended far beyond the typical service life of a conventional stainless steel guide tube.
Vorzugsweise ist das Führungsrohr für sich formstabil. Das bedeutet, dass es sich unter seinem Eigengewicht nicht in einer praktisch relevanten Weise verformt, bspw. bei einer typischen Länge von 10 cm und einseitiger Einspannung um nicht mehr als 0,5 mm, vorzugsweise nicht mehr als 0,3 mm, 0,2 mm oder sogar nicht mehr als 0,1 mm verformt, also um höchstens 0,5 %, 0,3 %, 0,2 % bzw. 0,1 % der Länge. Das gilt entsprechend für andere Längen. In einfacheren Worten: Es handelt sich bei dem Führungsrohr um ein Rohrstück und nicht um ein Schlauchstück. Diese Anforderungen lassen sich z. B. mit den erwähnten Polymermaterialien problemlos realisieren. The guide tube is preferably dimensionally stable. This means that it does not deform under its own weight in a practically relevant way. For example, with a typical length of 10 cm and clamped on one side, it will not deform by more than 0.5 mm, preferably no more than 0.3 mm, 0.2 mm, or even no more than 0.1 mm, i.e., by a maximum of 0.5%, 0.3%, 0.2%, or 0.1% of the length. The same applies to other lengths. In simpler terms: the guide tube is a piece of pipe and not a piece of hose. These requirements can be easily met, for example, using the polymer materials mentioned.
Die Formstabilität vermeidet die Notwendigkeit, durch eine besondere justierende Halterung für die gewünschte Geradheit des Führungsrohres zu sorgen. Bei nicht formstabilen Schlauchstücken bestünde die Gefahr, dass eine ungewollte Verformung zu Abweichungen von der eigentlich für das Innenvolumen gewünschten Bahn führt, was für die Projektilbewegung grundsätzlich nachteilig wäre und höheren Projektilgeschwindigkeiten und- frequenzen im Wege stünde. The dimensional stability avoids the need for a special adjustable mounting to ensure the desired straightness of the guide tube. With non-dimensionally stable tube sections, there is a risk that unwanted deformation could lead to deviations from the desired trajectory for the internal volume, which would be fundamentally detrimental to projectile motion and hinder higher projectile velocities and frequencies.
Ferner ist bevorzugt, dass das Projektilmaterial deutlich härter als das Material der Innenwand des Führungsrohres ist. Dementsprechend ist die Härte des Projektils zumindest an seiner mit dem Führungsrohr in Kontakt kommenden Außenmantelfläche vorzugsweise größer als 170HV0,1 , wobei folgende Untergrenzen zunehmend bevorzugt sind: 180HV0,1 , 190HV0,1 und schließlich 200HV0,1. In Betracht kommen neben Metallen, insbesondere Stahl, auch Keramiken und Verbundmaterialien. Dabei sind nicht zwingend besonders harte Metalle notwendig, sondern kön- nen sich durch das erfindungsgemäße Führungsrohr auch Anwendungsmöglichkeiten für etwas weichere Metalle ergeben. Die Versuche der Erfinder haben nämlich einen erheblich geringeren Verschleiß auch der Projektile gezeigt, nämlich einen viel geringeren Abrieb der mit der Führungsrohrinnenwand in Kontakt kommenden Außenwandbereiche des Projektils. Insbesondere ist in diesem Zusammenhang schon aus ökonomischen Gründen von Vorteil, auf im Stand der Technik übliche Hartbeschichtungen von Projektilen zu verzichten. Furthermore, it is preferred that the projectile material be significantly harder than the material of the inner wall of the guide tube. Accordingly, the hardness of the projectile, at least on its outer surface in contact with the guide tube, is preferably greater than 170HV0.1, with the following lower limits being increasingly preferred: 180HV0.1, 190HV0.1, and finally 200HV0.1. Besides metals, particularly steel, ceramics and composite materials are also suitable. Particularly hard metals are not necessarily required; The guide tube according to the invention also opens up application possibilities for somewhat softer metals. The inventors' experiments have shown significantly reduced wear on the projectiles, namely, much less abrasion of the outer wall areas of the projectile that come into contact with the inner wall of the guide tube. In this context, it is particularly advantageous, for economic reasons alone, to dispense with the hard coatings of projectiles commonly used in the prior art.
Ferner sind die erfindungsgemäß geeigneten Materialien für das Führungsrohr typischerweise deutlich leichter als Metalle, insbesondere VA-Stahl. In diesem Sinn sind für das Führungsrohr (mindestens innenseitig, vorzugsweise überhaupt) Dichten von höchstens 3 kg/l bevorzugt, wobei die folgenden Obergrenzen zunehmend bevorzugt sind: 2,5 kg/l, 2,0 kg/l und schließlich 1 ,5 kg/l. Es ist generell von Vorteil, Gewicht einzusparen, was bei den im vorliegenden Fall gebräuchlichen und auch bevorzugten Ausführungen mit einem von einem Basisgerät getrennten Handstück in besonderem Maße gilt. Furthermore, the materials suitable for the guide tube according to the invention are typically significantly lighter than metals, particularly stainless steel. In this sense, densities of at most 3 kg/l are preferred for the guide tube (at least on the inside, preferably in general), with the following upper limits becoming increasingly preferred: 2.5 kg/l, 2.0 kg/l, and finally 1.5 kg/l. It is generally advantageous to save weight, which is particularly true for the designs commonly used and also preferred in the present case, with a handpiece separate from a base unit.
Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Druckwellengerät dazu ausgelegt, mit dem Applikator von außen auf eine Hautpartie eines Patienten aufgesetzt zu werden. In anderen Worten handelt es sich um ein extrakorporal einzusetzendes Gerät im Unterschied zu aus dem Stand der Technik zu Lithotriptern bekannten Geräten, die über lange dünne Applikatoren, die im Regelfall durch Katheter o. ä. eingeführt werden, Körperkonkremente zertrümmern. Bei der Anwendung von außen wird eine Einkopplung der therapeutisch gewünschten Druckwellen in den Körper bewirkt, wobei z. B. zur Impedanzanpassung ein Kontaktmedium (Ultraschallgel etwa) benutzt werden kann. The pressure wave device according to the invention is preferably designed to be applied externally to a patient's skin area using the applicator. In other words, it is a device for extracorporeal use, unlike devices known from the prior art for lithotripters, which break up body calculi using long, thin applicators that are usually inserted through catheters or similar devices. When applied externally, the therapeutically desired pressure waves are coupled into the body, whereby a contact medium (e.g., ultrasound gel) can be used for impedance matching.
Ferner kann der Applikator aus Impedanzgründen mehrteilig sein, also um die für die Druckwellen relevante Impedanz des Applikators im Bereich der Kollision mit dem Projektil besser anzupassen an die Impedanz des Kontaktmediums oder des Körpergewebes. Eine typische Geometrie einer für das Aufsetzen günstigen Außenfläche des Applikators zeigt das Ausführungsbeispiel. Es geht also um flächige und zur Vermeidung von Verletzungen in diesem Sinn nicht zu kleine Kontaktflächen von typischerweise mindestens 1 cm2 oder mehr. Furthermore, the applicator can be made up of several parts for impedance reasons, i.e. in order to better adapt the impedance of the applicator relevant for the pressure waves in the area of collision with the projectile to the impedance of the contact medium or the body tissue. The example shows a typical geometry of an applicator's outer surface that is suitable for contact. The contact surfaces are flat and, to avoid injuries, not too small, typically at least 1 cm² or more.
Die Führungsrohrlänge kann günstiger Weise begrenzt werden auf einen Bereich von z. B. ca. 5-20 cm. Eine solche Länge reicht für eine effiziente Beschleunigung aus und erlaubt andererseits eine kompakte Baugröße. Das gilt insbesondere bei der hier bevorzugten vollständigen Unterbringung des Führungsrohres in einem Gerätegehäuse. Ein solches Gerätegehäuse kann ein Handstück sein, das von einer Basisstation mit pneumatischem Druck versorgt wird, wobei die Basisstation weniger mobil ist (bspw. auf einem Wagen steht) und das Handstück von der behandelnden Person mit der Hand geführt wird. The guide tube length can be advantageously limited to a range of approximately 5-20 cm, for example. This length is sufficient for efficient acceleration and, at the same time, allows for a compact design. This is especially true for the preferred arrangement of the guide tube completely housed within a device housing. Such a device housing can be a handpiece supplied with pneumatic pressure from a base station. The base station is less mobile (e.g., it is mounted on a cart), and the handpiece is guided by the operator's hand.
In diesem Zusammenhang ist bevorzugt, dass das Handstück auch ein pneumatisches Schaltventil enthält, also die für die Beschleunigung zuständigen pneumatischen Pulse durch eine Ventilaktion in dem Gehäuse oder an dessen Rand, jedoch nicht im Basisgerät oder am anderen Ende der Versorgungsleitung, erzeugt werden. In this context, it is preferred that the handpiece also contains a pneumatic switching valve, i.e. the pneumatic pulses responsible for the acceleration are generated by a valve action in the housing or at its edge, but not in the base unit or at the other end of the supply line.
Der bereits erwähnte Applikator ist vorzugsweise in mindestens einem Elastomerring elastisch gehalten und damit von dem Gehäuse oder einer anderen Aufhängung entkoppelt. Das ist sinnvoll, um die Druckwellen in nicht zu großem Maß in das Gehäuse einzukoppeln. Andererseits erlaubt der Elastomerring nur eine begrenzte Bewegung (im Sinne von Schwerpunktbewegung, also Gesamtbewegung) des Applikators. Im Ausführungsbeispiel ist das deutlich zu sehen mit einer Mehrzahl Elastomerringe. The aforementioned applicator is preferably elastically held in at least one elastomer ring, thus decoupled from the housing or other suspension. This is useful to prevent excessive coupling of pressure waves into the housing. On the other hand, the elastomer ring only allows limited movement (in terms of the center of gravity movement, i.e., overall movement) of the applicator. This is clearly visible in the exemplary embodiment with a plurality of elastomer rings.
Typische erreichbare Projektilgeschwindigkeiten können im Bereich zwischen 5 m/s und 60 m/s liegen. Dabei sind vorzugsweise Wiederholfrequenzen erreichbar von mindestens 10 Hz, vorzugsweise mindestens 20 Hz oder sogar mindestens 25 Hz. Die Rückbewegung des Projektils vor der neuen Beschleunigung kann z. B. durch die Kollision mit dem Applikator und/oder auch durch eine im Stand der Technik bereits bekannte Gegendruckkammer (wie beim Ausführungsbeispiel) oder auch in anderer Weise erreicht werden. Typical achievable projectile velocities can range between 5 m/s and 60 m/s. Repetition frequencies of at least 10 Hz, preferably at least 20 Hz, or even at least 25 Hz, are preferably achievable. The return movement of the projectile before the new acceleration can be achieved, for example, by the collision with the applicator and/or by a counterpressure chamber already known in the prior art (as in the embodiment) or in another way.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung kann sich bei der Verwendung von Sensoren zur Positions- und/oder Geschwindigkeitserfassung des Projektils ergeben. Hier sind insbesondere Hall-Sensoren gut geeignet und werden durch ein nicht metallisches Führungsrohr-Material deutlich weniger behindert, insbesondere durch einen Polymerwerkstoff. A further advantage of the invention can arise from the use of sensors to detect the position and/or velocity of the projectile. Hall sensors are particularly well suited for this purpose and are significantly less affected by a non-metallic guide tube material, especially a polymer material.
Außerdem kommen optische Erfassungsvorrichtungen in Betracht und der Einsatz von Polymerwerkstoffen erlaubt grundsätzlich auch transparente Materialien, z. B. transparentes Polyamid. In addition, optical detection devices can be considered, and the use of polymer materials also allows for transparent materials, such as transparent polyamide.
Wie schon in dem zitierten Stand der Technik ist im vorliegenden Zusammenhang eine pneumatische Einrichtung zur Beschleunigung des Projektils bevorzugt. Eine solche Beschleunigungseinrichtung beaufschlagt typischerweise ein zu dem Applikator entgegengesetztes Ende des Führungsrohres mit Druck zur Beschleunigung. Sie ist aber nicht notwendig; das Projektil könnte auch z. B. elektromagnetisch beschleunigt werden, insbesondere durch eine um das Führungsrohr herum gewickelte Spule in Verbindung mit einem ferromagnetischen Projektil. Möglich sind auch wandernde Magnetfelder in Verbindung mit ferromagnetischen Projektilen. As in the cited prior art, a pneumatic device for accelerating the projectile is preferred in the present context. Such an acceleration device typically applies pressure to an end of the guide tube opposite the applicator for acceleration. However, it is not necessary; the projectile could also be accelerated electromagnetically, for example, by a coil wound around the guide tube in conjunction with a ferromagnetic projectile. Traveling magnetic fields in conjunction with ferromagnetic projectiles are also possible.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung eines Rohres als Führungsrohr für eine einschlägige Vorrichtung sowie die Verwendung eines Projektils hierfür, insbesondere eines unbeschichteten Metallprojektils und vorzugsweise unbeschichteten VA- Projektils. The invention also relates to the use of a tube as a guide tube for a relevant device and to the use of a projectile therefor, in particular an uncoated metal projectile and preferably an uncoated VA projectile.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das sich auf alle Anspruchskategorien bezieht und dessen einzelne Merkmale auch in anderen Kombinationen wesentlich sein können. Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Gerät im Längsschnitt mit schematisch dargestelltem pneumatischen Antrieb. In the following, the invention is explained in more detail using an embodiment which relates to all claim categories and whose individual features may also be essential in other combinations. Figure 1 shows a device according to the invention in longitudinal section with a schematically illustrated pneumatic drive.
Figur 1 zeigt ein insgesamt mit 10 bezeichnetes medizinisches Gerät zur Behandlung des menschlichen Körpers mit mechanischen Druckwellen, und zwar in diesem Fall zur Weichgewebebehandlung im Rahmen einer Schmerztherapie. Das Gerät besteht aus einem Handstück 12 und einer weiter unten näher erläuterten pneumatischen Druckgasversorgungseinrichtung 32. Ein behandelnder Arzt beispielsweise kann das Handstück 12 greifen und auf eine geeignete Hautpartie mit dem in Figur 1 rechten Ende aufsetzen, wobei das Handstück 12 ungefähr senkrecht auf der Haut steht. Figure 1 shows a medical device, designated overall by 10, for treating the human body with mechanical pressure waves, in this case for soft tissue treatment as part of pain therapy. The device consists of a handpiece 12 and a pneumatic compressed gas supply device 32, explained in more detail below. A treating physician, for example, can grasp the handpiece 12 and place it on a suitable area of skin with the right end shown in Figure 1, with the handpiece 12 positioned approximately perpendicular to the skin.
Ein Gehäuse 14 ist mit einer proximalen Endkappe 16 und distalen Endkappe 18 versehen, die jeweils abnehmbar ausgeführt sind. In dem Gehäuse ist ein Führungsrohr 24 gehalten und dabei axial und konzentrisch angeordnet. In dem Führungsrohr ist ein Projektil 20 geführt, dessen Bewegungsstrecke entlang des Innenraums des Führungsrohrs 24 auf der rechten Seite durch einen Applikator 22 begrenzt ist, und zwar durch dessen proximale Seite 30. Diese bildet einen distalen Anschlag des Projektils 20, wobei der proximale Anschlag des Projektils 20 mit 28 bezeichnet ist und einen einfachen Abschluss des Führungsrohres 24 bildet. Dieser Abschluss ist magnetisch, sodass das Projektil 20 mit einer gewissen Haltekraft dort fixiert sein kann. Typischerweise beträgt die Länge des Führungsrohres 24 etwa 5 cm - 20 cm, wobei das hier gezeichnete Ausführungsbeispiel eine Führungsrohrlänge von 16 cm hat. A housing 14 is provided with a proximal end cap 16 and a distal end cap 18, each of which is designed to be removable. A guide tube 24 is held in the housing and arranged axially and concentrically. A projectile 20 is guided in the guide tube, the path of movement of which along the interior of the guide tube 24 is limited on the right side by an applicator 22, specifically by its proximal side 30. This applicator forms a distal stop for the projectile 20, with the proximal stop of the projectile 20 being designated 28 and forming a simple end of the guide tube 24. This end is magnetic, so that the projectile 20 can be fixed there with a certain holding force. The length of the guide tube 24 is typically approximately 5 cm - 20 cm, with the exemplary embodiment shown here having a guide tube length of 16 cm.
Der pneumatische Antrieb 32 verkörpert die Druckgasversorgungseinrichtung und weist einen üblichen pneumatischen Kompressor 34 (oder eine Druckgasflasche) auf, wobei der Kompressor 34 einen typischen Arbeitsbereich bis etwa 10 bar abdeckt. Über eine Druckleitung 36 und ein Schaltventil 38 wird ein Druckgasanschluss 40 des Handstücks 12 versorgt, der mit dem Führungsrohr 24 über eine Öffnung 42 darin kommuniziert. Bei dem Schaltventil 38 kann es sich um ein Ma- gnetventil handeln. Eine Steuerung 44 ist mit diesem über eine Steuerleitung 46 verbunden, die gestrichelt dargestellt ist. Die Steuerung 44 kann mit dem Kompressor 34 als Baueinheit ausgeführt sein und damit ein Basisgerät zur Versorgung des Handstücks 12 bilden, wobei an letzterem günstigerweise das Schaltventil 38 angebracht ist. Das hat den Vorteil, dass das von dem Druckpuls zu befüllende Volumen klein wird. Dadurch werden stärkere und schnellere Impulse realisierbar. Dementsprechend sind die Steuerung 44 und der Kompressor 34 in Figur 1 durch eine Leitung verbunden. Basisgerät und Handstück 12 sind dann über eine die Pneumatikleitung 36 und die Steuerleitung 46 zusammenfassende Versorgungsleitung verbunden. The pneumatic drive 32 embodies the compressed gas supply device and comprises a conventional pneumatic compressor 34 (or a compressed gas cylinder), with the compressor 34 covering a typical operating range of up to approximately 10 bar. A compressed gas connection 40 of the handpiece 12 is supplied via a pressure line 36 and a switching valve 38, which communicates with the guide tube 24 via an opening 42 therein. The switching valve 38 can be a solenoid valve. A controller 44 is connected to it via a control line 46, which is shown in dashed lines. The controller 44 can be designed as a structural unit with the compressor 34 and thus form a base unit for supplying the handpiece 12, with the switching valve 38 advantageously being attached to the latter. This has the advantage that the volume to be filled by the pressure pulse is small. This allows for stronger and faster pulses. Accordingly, the controller 44 and the compressor 34 are connected by a line in Figure 1. The base unit and handpiece 12 are then connected via a supply line combining the pneumatic line 36 and the control line 46.
Ausgehend von einem Ruhezustand des Geräts 10, also beim Betriebsstart, wird das geschlossene Schaltventil 38 durch die Steuerung 44 geöffnet. Der in Figur 1 dargestellte Zustand, in dem das Führungsrohr 24 mit der Außenatmosphäre verbunden ist, wird damit zu einem Zustand geändert, der mit dem rechten Kästchen des Ventilsymbols dargestellt ist, wobei der Versorgungsdruck über den Anschluss 40 an das Führungsrohr 24 angelegt wird. Dabei befindet sich das Projektil 20 zunächst in seiner Ausgangsstellung, die in Figur 1 mit 48 angedeutet ist. Der aufgebaute Druck beschleunigt das Projektil 20 in Richtung des Prallkörpers, wird aber noch vor dem Aufprall durch Wiederzurückschalten des Schaltventils 38 und damit Belüften des "hinter" dem Projektil 20 befindlichen Volumens in dem Führungsrohr 24 abgebaut. Das Projektil 20 trifft ungebremst auf den Prallkörper 22, dessen distale (leicht konvexe) Abschlussfläche 58 auf der Haut des Patienten aufliegt und eine mechanische Druckwelle in den Körper überträgt. Dabei führt der Applikator 22 infolge seiner elastischen Aufhängung in den beiden Elastomer-O-Ringen 56 eine axiale Bewegung aus. Starting from a resting state of the device 10, i.e., at the start of operation, the closed switching valve 38 is opened by the controller 44. The state shown in Figure 1, in which the guide tube 24 is connected to the outside atmosphere, is thus changed to a state represented by the right-hand box of the valve symbol, with the supply pressure being applied to the guide tube 24 via the connection 40. The projectile 20 is initially in its initial position, indicated by 48 in Figure 1. The built-up pressure accelerates the projectile 20 toward the impact body, but is released before impact by switching the switching valve 38 back on, thus venting the volume in the guide tube 24 located "behind" the projectile 20. The projectile 20 impacts the impact body 22 without braking, whose distal (slightly convex) end surface 58 rests on the patient's skin and transmits a mechanical pressure wave into the body. The applicator 22 performs an axial movement due to its elastic suspension in the two elastomer O-rings 56.
Unmittelbar nach dem Aufprall bewegt sich das Projektil 20 zurück. Dabei hilft eine Gegendruckkammer 52, die mit dem Führungsrohr 24, und zwar seinem distalen Ende kurz vor der proximalen Seite 30 des Prallkörpers 22, in hier nicht näher dargestellter Weise verbunden ist. In dieser Gegendruckkammer entsteht durch die Verdrängung infolge der Bewegung des Projektils 20 ein das Projektil 20 nach dem Aufprall bis zu dem proximalen Anschlag, also dem magnetischen Abschlussstück 28, zurückführender Gegendruck. Immediately after impact, the projectile 20 moves back. This is aided by a counterpressure chamber 52, which is connected to the guide tube 24, specifically its distal end shortly before the proximal side 30 of the impact body 22, in a manner not shown in detail here. In this counterpressure chamber, the displacement due to the movement of the projectile 20 creates a Counterpressure leading back to the proximal stop, i.e. the magnetic end piece 28.
Nach einer bestimmten Zeit wird das Schaltventil 38 wieder umgeschaltet, sodass einer neuer Auslösevorgang beginnt. Diese bestimmte Zeit ergibt zusammen mit der Einschaltzeit des Schaltventils 38 den Kehrwert der eingestellten Frequenz. Typische Aufprallgeschwindigkeiten des Projektils liegen im Bereich von 5 m/s - 60 m/s. Im Unterschied zu dem hier in Bezug genommenen Dokument aus dem Stand der Technik besteht das Führungsrohr 24 aus einem extrudierten und/oder durch Bohren und Nachbearbeitung (mit einem scharfen Stempel) auf das richtige Innenmaß gebrachten Polyamid-Rohr. Konkret wurde das Polyamid PA6 verwendet, das nach Messungen eine Härte von etwa 16HV0,1 hat. In diesem Bereich sind solche Messungen mit einer gewissen Streuung behaftet. Konkret handelt es sich um einen Mittelwert bei einer Streuung zwischen 14 und 18HV0,1. Jedenfalls liegt dieser Wert ganz erheblich unter den genannten Obergrenzen. After a certain time, the switching valve 38 is switched again, so that a new triggering process begins. This specific time, together with the switch-on time of the switching valve 38, results in the reciprocal of the set frequency. Typical impact velocities of the projectile are in the range of 5 m/s - 60 m/s. In contrast to the prior art document referred to here, the guide tube 24 consists of a polyamide tube that is extruded and/or drilled and remachined (with a sharp punch) to the correct internal dimensions. Specifically, polyamide PA6 was used, which, according to measurements, has a hardness of approximately 16HV0.1. In this range, such measurements are subject to a certain degree of scatter. Specifically, this is an average value with a scatter between 14 and 18HV0.1. In any case, this value is well below the stated upper limits.
Die Länge beträgt, wie schon angegeben, 160 mm bei einer Wandstärke von 1 mm, einem Innendurchmesser von 6 mm und demzufolge einem Außendurchmesser von 8 mm. Das verwendete Projektil ist geringfügig kleiner, hat nämlich einen maximalen Außendurchmesser von 5,96 mm. The length, as already stated, is 160 mm with a wall thickness of 1 mm, an inner diameter of 6 mm, and consequently an outer diameter of 8 mm. The projectile used is slightly smaller, with a maximum outer diameter of 5.96 mm.
Das Projektil 20 besteht aus unbeschichtetem VA-Stahl. Damit ergeben sich Vickers-Härten von etwa ab 200HV0,1. Gehärteter VA-Stahl liegt bei über 400HV0,1 , wobei die konventionell verwendete Oberflächenbeschichtung diesen Wert erfahrungsgemäß noch erhöht. Wegen ihrer Schichtcharakteristik lässt sie sich an sich schlecht charakterisieren, aber schon an unbeschichteten Stirnflächen steigt durch die Beschichtung die Vickers-Härte auf über 500HV0,1 , um ein Beispiel zu nennen. Die Dichte des Führungsrohres 24 liegt im Unterschied zum konventionellen Stahl (mit knapp 8 kg/l) bei nur rund 1 ,1 -1 ,2 kg/l, typischerweise 1 ,14 kg/l, also bei gut 1/7. In ersten Versuchen konnten ohne weiteres Lebensdauern des Führungsrohres von weit über 15 Mio. Pulsen erreicht werden. Projectile 20 is made of uncoated stainless steel. This results in Vickers hardness values starting at approximately 200HV0.1. Hardened stainless steel is above 400HV0.1, although experience has shown that the conventionally used surface coating increases this value even further. Due to its layer characteristics, it is difficult to characterize, but even on uncoated end surfaces, the coating increases the Vickers hardness to over 500HV0.1, to give one example. The density of guide tube 24, in contrast to conventional steel (at just under 8 kg/l), is only around 1.1-1.2 kg/l, typically 1.14 kg/l, i.e., a good 1/7. In initial tests, service lives of the guide tube of well over 15 million pulses were easily achieved.
Claims
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP24151649 | 2024-01-12 | ||
| EP24151649.1 | 2024-01-12 | ||
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| EP24183120.5 | 2024-06-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2025149249A1 true WO2025149249A1 (en) | 2025-07-17 |
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ID=93841107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2024/084866 Pending WO2025149249A1 (en) | 2024-01-12 | 2024-12-05 | Shockwave appliance with improved guide tube |
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| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2025149249A1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5906623A (en) * | 1995-12-11 | 1999-05-25 | Boston Scientific Corporation | Lithotripsy system |
| EP2213273B1 (en) | 2009-02-02 | 2016-07-27 | Storz Medical Ag | Setting parameters for a device for shock wave treatment |
| WO2023029273A1 (en) * | 2021-09-02 | 2023-03-09 | 深圳市理康医疗器械有限责任公司 | Control method for electromagnetic ballistic shock wave generator |
-
2024
- 2024-12-05 WO PCT/EP2024/084866 patent/WO2025149249A1/en active Pending
Patent Citations (3)
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