冲击波生成装置和冲击波消融系统制造方法及图纸

提供了一种可以有效地反射并会聚在液体中生成的冲击波的冲击波生成装置和冲击波消融系统。冲击波生成装置(10)包括光纤(11)和反射部(10)，并且被配置为将在反射部内部生成的冲击波反射并会聚到反射部的外部。反射部(12)包括：反射器(20)，其具有凹面(21)和通孔(22)，该凹面(21)具有切割回转面形状，该通孔(22)与凹面(21)的旋转轴同轴地形成，并且光纤(11)将插入到通孔(22)中；密封体(23)，其被配置为密封凹面(21)的开口部；以及液体(24)，其将被填充在凹面(21)与密封体(23)之间。光纤的远端布置在凹面(21)的焦点(F)的后侧上的位置处，在该位置处，由凹面(21)反射的冲击波能够在反射部(12)的外部会聚。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】冲击波生成装置和冲击波消融系统
本专利技术涉及冲击波生成装置和冲击波消融系统。
技术介绍
已知一种冲击波生成装置，该冲击波生成装置被配置为在水下辐射脉冲激光束，并且反射和会聚在水下生成的冲击波，以将输尿管或肾内的结石压碎并去除。本专利技术的专利技术人已经成功地开发了一种冲击波生成装置，如专利文献1所述，该冲击波生成装置包括光纤和圆柱形反射器，该冲击波生成装置的尺寸被减小至可以被结合到导管中。凭借该冲击波生成装置，本专利技术人提出了一种治疗心律失常的方法，在该方法中，通过导管使引起心律失常的心肌组织、特别是深部的心肌组织从心内膜侧坏死。本专利技术的专利技术人还提出了适于这种冲击波生成装置的光纤，如专利文献2所述。进一步地，如非专利文献1所述，本专利技术的专利技术人报道了在将光纤的远端形状形成为截锥时，根据锥角α的不同，波前的形状不同，并且随着锥角α变大，冲击波的波前变得更接近球形。专利技术人还报道了，当锥角α为20°至50°时，冲击波的波前随着锥角α变小而从激光发射方向向后方增大，并且当锥角α为30°至50°时，冲击波的强度(超压)最大化。引用列表专利文献专利文献1：JP4635233B2专利文献2：JP5435739B2非专利文献非专利文献1:山本裕朗、高山和喜以及下川宏明,“由调QHo:YAG激光束生成的水下冲击波随光纤端部形状的行为变化”，日本，2013年，冲击波学术讨论会论文集1B2-6。
技术实现思路
技术问题同时，在相关技术的冲击波生成装置中，光纤的远端通常布置为与反射器的凹面的焦点重合，并且没有考虑冲击波的波前的上述畸变。作为对这些点反复进行详细实验的结果，本专利技术的专利技术人发现，通过将光纤的远端布置在凹面的焦点之后的适当位置处，冲击波可以被有效地反射并会聚到反射部之外的一点(会聚点)，并且冲击波的超压可以显著增加。换言之，本专利技术的目的是提供一种可以有效地反射并会聚在液体中生成的冲击波的冲击波生成装置和冲击波消融系统。技术方案根据本专利技术的一个实施例，提供了一种冲击波生成装置，包括：光纤；和反射部，冲击波生成装置被配置为将在反射部内部生成的冲击波反射并会聚到反射部的外部，反射部包括：反射器，其具有凹面和通孔，该凹面设置在一个端侧上并具有切割回转面形状，该切割回转面形状通过切割以旋转轴为长轴的回转椭圆体或者切割通过修改该回转椭圆体获得的曲面来获得，该通孔与旋转轴同轴地形成，并且光纤将从另一端侧插入到通孔中；密封体，其被配置为密封凹面的开口部；以及将被填充在凹面与密封体之间的液体，光纤的远端布置在反射部中的凹面的焦点的另一端侧上的位置处，在该位置处，由凹面反射的冲击波能够在反射部的外部会聚。在本专利技术中，“通过切割以旋转轴为长轴的回转椭圆体或者通过修改该回转椭圆体获得的曲面来获得的凹面”是指利用除了与旋转轴平行的平面以外的平面来切割回转椭圆体或切割通过修改该回转椭圆体获得的曲面而获得的凹面。根据本专利技术的冲击波生成装置，光纤的远端布置在反射部中的凹面的焦点的另一端侧上的位置处，在该位置处，由凹面反射的冲击波能够在反射部的外部会聚。因此，当从光纤的远端辐射脉冲激光束以在液体中生成冲击波时，冲击波的生成中心和凹面的焦点可以基本上彼此重合，因此，由凹面反射的冲击波可以有效地会聚到反射部外部的一个点。在根据本专利技术的一个实施例的冲击波生成装置中，优选的是，光纤在其远端部中包括具有截锥形状的激光束会聚部。在这种情况下，脉冲激光束可以在激光束会聚部的前面聚焦，并且可以在液体中生成大的冲击波。在根据本专利技术的一个实施例的冲击波生成装置中，优选的是，从激光束会聚部的远端到焦点的距离Lx满足【数学式1】和【数学式2】：【数学式1】【数学式2】(I)当时，(II)当时，条件是：在【数学式2】中，“α”表示通过在激光束会聚部的轴向上的截面表达的等腰梯形形成的角度，“nqtz”表示光纤的芯部的折射率，“nliq”表示液体的折射率，“NA”表示光纤的数值孔径，“M”表示激光束会聚部的近端部的芯部直径，并且“h”表示激光束会聚部的截锥的高度。“数学式2”中的条件(I)是基本上所有的脉冲激光束被全反射的条件，并且条件(II)是脉冲激光束的一部分被全反射而另一部分被透射的条件。进一步地，在“数学式2”的条件(I)和(II)中的每一个中的“d”表示当在激光束会聚部中全反射的脉冲激光束从激光束会聚部的远端辐射并在激光束会聚部的前面聚焦时的、脉冲激光束的聚焦点与激光束会聚部的远端之间的距离的理论值。在根据本专利技术的一个实施例的冲击波生成装置中，优选的是，从激光束会聚部的远端到焦点的距离Lx满足【数学式3】和【数学式4】：【数学式3】【数学式4】(III)当时，条件是：在【数学式4】中，“α”表示通过在激光束会聚部的轴向上的截面表达的等腰梯形形成的角度，“nqtz”表示光纤的芯部的折射率，“nliq”表示液体的折射率，“NA”表示光纤的数值孔径，“M”表示激光束会聚部的近端部的芯部直径，并且“h”表示激光束会聚部的截锥的高度。“数学式4”中的条件(III)是脉冲激光束中除了特定部分之外的部分透过激光束会聚部的条件。进一步地，在“数学式4”中，“d”表示当脉冲激光束的已经透过激光束会聚部的部分在激光束会聚部的前面聚焦时的、脉冲激光束的聚焦点与激光束会聚部的远端之间的距离的理论值。在根据本专利技术的一个实施例的冲击波生成装置中，优选的是，凹面是通过切割曲面获得的切割回转面，该曲面通过以由【数学式5】表达的椭圆的长轴为旋转轴旋转通过【数学式5】和【数学式6】确定的形状(x1,y1)而获得,【数学式5】【数学式6】x1＝x+0.5ΔD|cosθ|，y1＝y+0.5ΔDsinθ，0≤θ≤π条件是：在【数学式6】中，“θ”表示当冲击波在某一时间的波前由S表示、假定冲击波完全为球形的理想冲击波的波前由I表示、理想冲击波的中心点由C表示并且波前S和波前I上的位于光纤的中心轴的延长线上的点由Sf表示时的、相对于连接中心点C和点Sf的线的围绕中心点C的角度，并且“ΔD”表示当穿过中心点C并且具有中心角度θ的理想冲击波的径向上的直线与波前S和波前I的交点分别由Sθ和Iθ表示时的、交点Sθ与交点Iθ之间的距离。通过如上所述地修改凹面，可以使在修改前的回转椭圆体的焦点处生成的冲击波在凹面的不同部分反射并会聚到反射部外部的一点的传播距离相等。因此，即使当冲击波为非球面时，冲击波也可以被有效地反射并会聚。根据本专利技术的一个实施例，提供了一种冲击波消融系统，包括：根据本专利技术的一个实施例的冲击波生成装置；和导管，冲击波生成装置固定于导管的远端。因此，冲击波的超压高，并且可以适用于例如心律失常的消融治疗。附图说明图1是用于例示根据本专利技术实施例的冲击波生成装置的示例的轴向方向上的截面视图。图2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冲击波生成装置，包括：/n光纤；和/n反射部，/n所述冲击波生成装置被配置为将在所述反射部内部生成的冲击波反射并会聚到所述反射部的外部，/n所述反射部包括：/n反射器，其具有凹面和通孔，所述凹面设置在一个端侧上并具有切割回转面形状，所述切割回转面形状通过切割以旋转轴为长轴的回转椭圆体或者切割通过修改所述回转椭圆体获得的曲面来获得，所述通孔与所述旋转轴同轴地形成，并且所述光纤将从另一端侧插入到所述通孔中；/n密封体，其被配置为密封所述凹面的开口部；以及/n液体，其将被填充在所述凹面与所述密封体之间，/n所述光纤的远端布置在所述反射部中的所述凹面的焦点的所述另一端侧上的位置处，在所述位置处，由所述凹面反射的所述冲击波能够在所述反射部的外部会聚。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180329 JP 2018-0660221.一种冲击波生成装置，包括：
光纤；和
反射部，
所述冲击波生成装置被配置为将在所述反射部内部生成的冲击波反射并会聚到所述反射部的外部，
所述反射部包括：
反射器，其具有凹面和通孔，所述凹面设置在一个端侧上并具有切割回转面形状，所述切割回转面形状通过切割以旋转轴为长轴的回转椭圆体或者切割通过修改所述回转椭圆体获得的曲面来获得，所述通孔与所述旋转轴同轴地形成，并且所述光纤将从另一端侧插入到所述通孔中；
密封体，其被配置为密封所述凹面的开口部；以及
液体，其将被填充在所述凹面与所述密封体之间，
所述光纤的远端布置在所述反射部中的所述凹面的焦点的所述另一端侧上的位置处，在所述位置处，由所述凹面反射的所述冲击波能够在所述反射部的外部会聚。


2.根据权利要求1所述的冲击波生成装置，其中，所述光纤在其远端部中包括具有截锥形状的激光束会聚部。


3.根据权利要求2所述的冲击波生成装置，其中，从所述激光束会聚部的远端到所述焦点的距离Lx满足【数学式1】和【数学式2】：
【数学式1】



【数学式2】
(I)当时，



(II)当时，



条件是：在【数学式2】中，“α”表示通过由所述激光束会聚部轴向方向上的截面表达的等腰梯形形成的角度，“nqtz”表示所述光纤的芯部的折射率，“nliq”表示所述液体的折射率，“NA”表示所述光纤的数值孔径，“M”表示所述激光束会聚部的近端部的芯部直径，并且“h”表示所述激光束会聚部的截锥的高度。


4.根据权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：山本裕朗，高山和善，下川宏明，
申请(专利权)人：声波创新株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP