具有改进的声波波前的快速脉冲电液(EH)冲击波生成器装置制造方法及图纸

本申请涉及一种用于生成具有改进的声波波前的治疗性压缩声波(例如，冲击波)的装置和方法。在装置中，壳体由腔室和冲击波出口限定，腔室配置为用液体填充，限定一个或更多个火花隙的多个电极和声反射器设置在腔室中，以及脉冲生成系统，其配置为以在10Hz与5MHz之间的频率向电极施加电压脉冲。通过自由形式声反射器和/或稳定的火花隙位置来实现改进的声波波前。根据所公开的方法设计自由形式声反射器，包括使用基于限定的变量的样条插值来迭代反射器形状。另外，通过可同时调整两个电极的单个伺服电机实现稳定的火花隙位置。

A fast pulse electrohydraulic (EH) shock wave generator with improved acoustic front

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改进的声波波前的快速脉冲电液(EH)冲击波生成器装置本申请要求2017年1月17日提交的美国临时专利申请号62/447191的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术介绍
1.
本专利技术一般涉及对于激波或冲击波的治疗用途。更具体地，但不作为限制，本公开涉及用于生成具有改进的声波波前的治疗性激波或冲击波(具有治疗用途的冲击波)的装置和方法。2.相关技术说明声学冲击波已经用于某些治疗多年。“激波”或“冲击波”通常用于表示产生突然和剧烈的压力变化(例如，由爆炸或闪电引起)的声学现象。这些强烈的压力变化能够产生强大的能量波，该能量波能够穿过如空气、水、人体软组织或如骨的某些固体物质的弹性介质传播，并且/或者能够在这种弹性介质中诱发非弹性响应。产生用于治疗用途的冲击波的方法包括：(1)电液(EH)或火花隙；(2)电磁或EMSE；以及(3)压电。每种方法都基于其自身独特的物理原理。A、用于生成冲击波的设备和系统由本专利技术人之一公布为US2014/0276722的美国专利申请13/574228公开了一种使用换能器以高脉冲率产生冲击波的设备。该设备包括配置为发射具有在1MHz到1000MHz之间的至少一个频率的声波的声波生成器；与声波生成器耦接的冲击波壳体；以及设置在冲击波壳体中的冲击波介质；其中该设备被配置为使得如果声波生成器发射声波，则声波的至少一部分将穿过冲击波介质行进并形成冲击波。该设备能够被致动以形成冲击波，该冲击波配置为激发患者体内的颗粒使患者的一个或更多个细胞破裂，并且该冲击波能够被引导至患者的细胞，使得冲击波导致颗粒使细胞中的一个或更多个破裂。该声波换能器设备能够以高频率或高脉冲率产生高功率冲击波。此外，本专利技术人的又一个公布为US2014/0257144的美国专利申请13/798710，公开了用于以10Hz和5MHz的频率电液生成冲击波的装置和方法，包括：限定了腔室和冲击波出口的壳体；设置在腔室内的液体；配置成设置在腔室中来限定一个或更多个火花隙的多个电极(例如，在火花头或模块中)；以及配置为以在10Hz到5MHz之间的频率向电极施加电压脉冲的脉冲生成系统。用于产生冲击波的其他系统能够包括电液(EH)波生成器。EH系统通常能够传递与其他方法相似水平的能量，但可以配置为在更广的区域上传递该能量，并因此在更短的时间周期内向目标组织传递更多的冲击波能量。EH系统通常包含电极(即火花塞)以引发冲击波。在EH系统中，当电流施加到浸没在容纳于壳体中的治疗水中的电极时，生成高能量冲击波。当电荷被激发时，少量的水在电极的尖端处蒸发，并且蒸发的水的快速、几乎瞬时的膨胀产生通过液态水向外传播的冲击波。在一些实施例中，水被容纳于椭圆形壳体中。在这些实施例中，冲击波可以从椭圆形壳体的侧面弹射并且会聚在与待治疗区域的位置一致的焦点处。例如，美国专利No.7189209('209专利)描述了一种通过施加声学冲击波来治疗与骨和肌肉骨环境和软组织相关的病理状况的方法。'209专利描述了冲击波诱导局部创伤和其中的细胞凋亡，包括微破裂，以及诱导例如细胞募集、刺激分子骨、软骨、肌腱、筋膜和软组织形态发生素和生长因子的的成骨细胞反应，以及诱导血管新生血管的形成。'209专利要求其方法的几种具体实施方式。例如，'209专利要求保护一种治疗糖尿病足溃疡或压疮的方法，包括：在人类患者中定位糖尿病足溃疡或压疮的部位或疑似部位；生成声学冲击波；将声学冲击波聚焦在整个所定位部位；并且每个治疗施加大于500到约2500个声学冲击波到所定位部位，以诱导微损伤和增加的血管形成，从而诱导或加速愈合。'209专利公开了大约0.5Hz到4Hz的频率范围，并且对每个治疗部位施加约300到2500或约500到8000个声学冲击波，这能够导致对每个治疗部位的治疗持续时间和/或对于所有不正常地大的部位的“每次治疗的总时间”。例如，'209专利公开了对于不同示例的每次治疗的总时间的范围为20分钟至3小时。美国专利5529572('572专利)包括使用电液生成的冲击波以在组织上产生治疗效果的另一个示例。'572专利描述了一种增加骨密度和强度(以治疗骨质疏松症)的方法，该方法包括使所述骨经受基本上平面的、准直的压缩冲击波，该压缩冲击波根据到冲击波源的距离具有基本恒定的强度，并且其中所述准直的冲击波以50到500个大气压的强度施加到骨上。'572专利描述了应用未聚焦的冲击波来产生骨的动态重复加载以增加平均骨密度，从而加强骨以防止骨折。如'572专利中所述，“未聚焦的冲击波优选地施加在待治疗的骨的相对大的表面上，例如覆盖10到150cm2的面积。冲击波的强度可以是50到500个大气压。每个冲击波的持续时间(如在传统的碎石机中)为几微秒，并且优选地在每个治疗中以每秒1到10个冲击波的频率施加5到30分钟的时间。治疗的次数取决于特定患者。美国专利申请No.10/415293('293申请)，其也被公布为US2004/0006288，公开了使用EH生成的冲击波以在组织上产生治疗效果的另一个实施例。'293申请公开了一种用于生成至少部分地将沉积物与血管结构分离的治疗性声学冲击波的设备、系统和方法。'293申请描述了设备能够以每分钟约50到约500个脉冲(即，0.83到8.33Hz)的脉冲率产生冲击波，每个治疗部位(就被治疗的血管的单位长度而言)每1cm2具有在约100到约5000个脉冲。B、冲击波率现有技术文献已经表明，使用EH系统提供具有更快脉冲率的冲击波能够导致组织损伤。例如，在一个研究中(Delius,Jordan等,1988)[1]，在狗群中检查了冲击波对正常犬肾脏的影响，其肾脏暴露于3000次的冲击波下。这些组仅在于冲击波施用率方面不同，分别为100Hz和1Hz。24至30小时后进行尸检。在显微镜和组织学上，如果以100Hz(相比1Hz)的速率施加冲击波，则在肾实质中出现明显更多的出血。结果显示肾损伤取决于冲击波施用率。在另一研究中(Madbouly等，2005)[3]，与快速冲击波碎石率相比，慢冲击波碎石率(SWL)与较低数量的总冲击波的成功率显著相关。在本文中，作者讨论了当使用较慢的测试SWL时，人类研究如何显示SWL诱导的肾损伤或麻醉需要的发生率降低。在又一研究中(Gillitzer等，2009)[2]，将传递速率从每分钟60个冲击波减少至30个冲击波对猪模型中真实脉管系统的完整性提供了显著的保护作用。这些发现支持降低脉冲速率频率的潜在策略以提高体外冲击波碎石机的安全性和有效性。对于1Hz到10Hz的脉冲速率(PR)，软组织可以从弹性行为转变为粘性行为。因此，当使用典型的碎石功率水平时，1Hz到10Hz的PR处的冲击波对组织的潜在损害是不可预测的。也许因此，现有技术教导了较慢的PR和每次治疗的大的总时间(TTPT)。例如，当前已知的EH冲击波系统通常传递小于10Hz的PR，并且每次治疗需要大的总时间(例如，即使对于单个治疗部位，TTPT时段为几分钟甚至几小时)。当治疗需要设备在多个治疗部位重新定位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生成治疗性声波的装置，包括：/n限定了腔室和冲击波出口的壳体，所述腔室配置为容纳液体；/n配置成设置在所述腔室中以限定一个或更多个火花隙的多个电极；/n设置在所述腔室内的声反射器；以及/n机械地耦接到所述多个电极的单个伺服电机；/n其中，每个火花隙具有火花隙尺寸和火花隙位置；以及/n其中，所述单个伺服电机配置为调整所述多个电极中的每个电极，以维持一致的火花隙尺寸和火花隙位置。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170117 US 62/447,1911.一种用于生成治疗性声波的装置，包括：
限定了腔室和冲击波出口的壳体，所述腔室配置为容纳液体；
配置成设置在所述腔室中以限定一个或更多个火花隙的多个电极；
设置在所述腔室内的声反射器；以及
机械地耦接到所述多个电极的单个伺服电机；
其中，每个火花隙具有火花隙尺寸和火花隙位置；以及
其中，所述单个伺服电机配置为调整所述多个电极中的每个电极，以维持一致的火花隙尺寸和火花隙位置。


2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述声反射器包括自由形式的声反射器。


3.根据权利要求1所述的装置，其中：
所述多个电极包括第一电极和第二电极；以及
所述单个伺服电机机械地耦接到所述第一电极和所述第二电极。


4.根据权利要求3所述的装置，还包括机械地耦接到所述第二电极的多个枢轴臂。


5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述多个枢轴臂配置为响应于所述单个伺服电机被致动而使所述第二电极朝向所述第一电极前进。


6.根据权利要求1所述的装置，还包括控制器，所述控制器被配置为经由闭环控制向所述单个伺服电机发信号以使其操作移动所述多个电极并且维持所述火花隙长度一致。


7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述控制器还配置为经由闭环控制向所述单个伺服电机发信号，并且其中，为向所述单个伺服电机发信号，所述控制器配置为：
在确定的充电电压下测量所述多个电极的放电脉冲时间；以及
基于所测量的脉冲时间向所述单个伺服电机发信号以使其移动，从而维持所述火花隙长度一致。


8.根据权利要求1所述的装置，还包括：
配置为耦...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯多夫·C·卡佩利，杰里迈亚·帕尔默，阿里·沙伊，丹尼尔·马斯，沃尔特·克伦普，大卫·罗伯森，罗伯特·克罗利，
申请(专利权)人：索里顿有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US