專利名稱：具自動(dòng)調(diào)整間距的電極震波產(chǎn)生系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具自動(dòng)調(diào)整間距的電極震波產(chǎn)生系統(tǒng)，特別是一種聚焦與震波在病患的結(jié)石上，而可以產(chǎn)生高效率碎石處理的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近二十年來體外震波碎石的技術(shù)，提供了人體結(jié)石治療的新方法，即，將傳統(tǒng)侵入病患體內(nèi)除去結(jié)石的侵略性手術(shù)，取代為體外震波(產(chǎn)生震波把結(jié)石擊碎)，且廣泛被結(jié)石病患所接受，一般在人為的監(jiān)控下，碎石的成功比率至多為60-70％，此乃在結(jié)石治療過程中，由于病患呼吸會(huì)導(dǎo)致結(jié)石的移動(dòng)，因此導(dǎo)致震波不能夠精準(zhǔn)的擊中結(jié)石。為了解決這個(gè)問題，臺(tái)灣地區(qū)的成功大學(xué)成立跨系所團(tuán)隊(duì)，提出并獲得中國(guó)臺(tái)灣發(fā)明155087，針對(duì)結(jié)石的移動(dòng)，可以產(chǎn)生實(shí)時(shí)性的追蹤，來改善前述體外震波碎石技術(shù)以及系統(tǒng)的缺點(diǎn)。
目前市場(chǎng)上震波碎石器主要包括三種型式，即電水式、電磁式以及壓電式等類型。與其它兩種類型相比較，電水式的震波碎石器，由于較早被發(fā)明，因此也被更廣泛地使用，電水式的震波碎石器產(chǎn)生高能通量的震波，而電磁式與壓電式的震波碎石器則產(chǎn)生低能通量震波。因此電水式震波碎石器，治療結(jié)石所需的震波次數(shù)在一個(gè)療程中，大約需3000次震波次數(shù)，而電磁式與壓電式震波碎石器則需大約5000-6000震波次數(shù)，導(dǎo)致電磁式與壓電式的震波碎石器在療程中，兩者都花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間，而大多數(shù)醫(yī)生和病患不喜歡長(zhǎng)時(shí)間的治療結(jié)石的過程。
此外，大多數(shù)電水式震波碎石器，在二支電極棒間的間距是無法被自動(dòng)調(diào)整的，只有少數(shù)的幾種機(jī)型可以容許手動(dòng)來調(diào)整電極棒之間的間距；問題在于，若電極棒之間的間距不能夠控制在一定的范圍時(shí)，電極棒間的間距超過某個(gè)極限(或門坎)時(shí)，震波將會(huì)強(qiáng)度變?nèi)?，因此，往往療程中是把電壓增加到足夠產(chǎn)生震波，但是如此的不同操作方法，將導(dǎo)致不同電壓產(chǎn)生不同的震波強(qiáng)度，而當(dāng)碎石的震波次數(shù)與強(qiáng)度無法掌握時(shí)，即導(dǎo)致碎石效率偏低。
不過，即使電極棒間的間距能夠以手動(dòng)操作進(jìn)行調(diào)整，如果缺乏實(shí)時(shí)且有效的監(jiān)測(cè)儀器，則病患必須移開震杯，以允許X射線或者其它方法對(duì)電極棒間的間距測(cè)量。因此，療程經(jīng)常中斷，且對(duì)于被治療的病患產(chǎn)生不便。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要目的是提供一種具自動(dòng)調(diào)整間距的電極震波產(chǎn)生系統(tǒng)，對(duì)于結(jié)石提供一個(gè)能夠利用操作電壓而產(chǎn)生震波的碎石系統(tǒng)上，而通過自動(dòng)在二個(gè)電極棒間所為的間距調(diào)整，除可以在水中產(chǎn)生震波外，本發(fā)明可以提供同一操作電壓，而使得震波強(qiáng)度比較均勻，且降低震波的次數(shù)，以及震波對(duì)于人體結(jié)石目標(biāo)區(qū)的組織傷害。
此外，電極棒間的間距調(diào)整，可以配合任何電極棒材質(zhì)來作。使用的電極棒的材質(zhì)越軟，其電極棒之間的間距則容易經(jīng)常被調(diào)整(較容易被熔蝕)。而電極棒的材質(zhì)越堅(jiān)硬，其電極棒之間的間距則較不易經(jīng)常被調(diào)整(較不容易被熔蝕)。因此，在不同的操作電壓條件的下，結(jié)石治療所需的次數(shù)可以達(dá)到有效控制，進(jìn)而提高結(jié)石粉碎的效率。
本發(fā)明另一個(gè)目的是提供任何一種機(jī)型的體外震波碎石器，以及體外震波醫(yī)療機(jī)，作為結(jié)石和骨疾方面的治療。
本發(fā)明的具自動(dòng)調(diào)整間距的電極震波產(chǎn)生系統(tǒng)主要包括一個(gè)震波產(chǎn)生器、一高感度微型攝影器、和一個(gè)間距控制單元。震波產(chǎn)生器包括一個(gè)震杯與和兩支電極棒，每支電極棒皆有部分是設(shè)于震杯內(nèi)部，且二支電極棒之間存在有一個(gè)間距。高感度微型攝影器能夠在此一間距中擷取出一個(gè)電極棒間距的影像，并藉由間距控制單元?jiǎng)t可以調(diào)整電極棒間距的大小，并且提供電極棒一個(gè)進(jìn)給量，而在實(shí)驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明震波產(chǎn)生器所使用的震杯，其偏心率約在0.71為較佳。
在本發(fā)明的實(shí)施例之一中，震波產(chǎn)生器以震杯為基礎(chǔ)，這基礎(chǔ)包括一個(gè)高感度微型攝影器，以及可以使高感度微型攝影器穿透照射而取得間距影像的窗口。
間距控制單元包括二個(gè)伺服馬達(dá)，以及二個(gè)驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)器。
在發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，間距控制單元包括一張馬達(dá)的多軸的軸控卡，以及連接一個(gè)I/O卡，藉以控制伺服馬達(dá)，從而控制二支電極棒之間的間距。間距控制單元更進(jìn)一步包括二個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，而每一個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)各包括一個(gè)伺服馬達(dá)組，其中該間距控制單元更進(jìn)一步包括兩個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，每一個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括被伺服馬達(dá)所旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的第一組件，以及一個(gè)第二組件，第一組件并作為第二組件的推進(jìn)支持，且每一個(gè)電極棒與第二組件連接，并且沿著縱向的直線運(yùn)動(dòng)。
該系統(tǒng)進(jìn)一步包括一計(jì)算機(jī)主控單元，以作為分析與比較電極棒實(shí)際間距與最佳間距的差值并且可以設(shè)定，當(dāng)此一差值超過預(yù)設(shè)的極限時(shí)，啟動(dòng)間距控制單元，此一計(jì)算機(jī)主控單元可以包括一個(gè)以G語言為基礎(chǔ)的程序。
而且，系統(tǒng)內(nèi)的高感度微型攝影器包括一影像擷取卡，系統(tǒng)也包括一I/O卡，以達(dá)到控制電壓的穩(wěn)定，以利于體外震波碎石器系統(tǒng)產(chǎn)生震波。
以下參考附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的內(nèi)容、特色和實(shí)施例，以便于進(jìn)一步理解本發(fā)明。
圖1是本發(fā)明體外震波碎石系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明系統(tǒng)的震波產(chǎn)生器的立體圖；圖3是由圖2所視的俯視圖；圖4是由圖2所視的側(cè)視圖；圖5是本發(fā)明藉由回饋訊號(hào)而控制的流程圖；圖6是本發(fā)明配合療程的工作流程圖；圖7A是顯示在二電極棒之間有間距控制條件下聚焦壓力曲線圖；圖7B是顯示在二電極棒之間無間距控制條件下聚焦壓力曲線圖。
附圖標(biāo)記說明1影像擷取單元；11高感度微型攝影器；12影像擷取卡；2間距控制單元；21伺服馬達(dá)；211減速器；22驅(qū)動(dòng)器；23軸控卡；25傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；250第一皮帶輪；251皮帶；3計(jì)算機(jī)主控單元；31間距控制程序；32影像間距分析程序；33I/O卡；4震波產(chǎn)生器單元；40底座；41震杯；42電極棒；421襯套；43第二皮帶輪；44固定座；45窗口；46銅基座。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參閱圖1所示，本發(fā)明為一種具自動(dòng)調(diào)整間距的電極震波產(chǎn)生系統(tǒng)，本發(fā)明的主要包括一個(gè)影像擷取單元1，一個(gè)間距控制單元2，一計(jì)算機(jī)主控單元3，一震波產(chǎn)生器單元4(請(qǐng)參閱圖2所示)。
影像擷取單元1包括一個(gè)高感度微型攝影器11以及影像擷取卡12。高感度微型攝影器11裝設(shè)在一震杯41底座40的下方(請(qǐng)參閱圖3所示)，底座40包括一透明的窗口45，以容許二支電極棒42間的間距被高感度微型攝影器11由此一窗口45所測(cè)量，尤其是在該電極棒42經(jīng)過高壓放電后的高溫熔蝕所產(chǎn)生的間距，而經(jīng)由測(cè)量所產(chǎn)生的間距影像，并且通過影像間距分析程序32分析與處理，并且提供一個(gè)回饋信號(hào)給間距控制單元2。
請(qǐng)參閱圖1至圖3所示，間距控制單元2至少包括一個(gè)伺服馬達(dá)21(本發(fā)明的實(shí)施例為2個(gè))，至少一減速器211(本發(fā)明的實(shí)施例為2個(gè))，作為驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)21的驅(qū)動(dòng)器22(本發(fā)明的實(shí)施例為二個(gè))，以及至少一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)25(本發(fā)明的實(shí)施例為二個(gè))。而在實(shí)施例方面，每個(gè)伺服馬達(dá)21的驅(qū)動(dòng)器22連接多軸的軸控卡23，多軸的軸控卡23是一張內(nèi)建馬達(dá)微處理器的適配卡，由此控制電極棒42之間的間距。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)25包括第一皮帶輪250，該第一皮帶輪250被減速器211連接且連動(dòng)，且被伺服馬達(dá)21連接并且驅(qū)動(dòng)，每一個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)25包括第二皮帶輪43，且設(shè)有一皮帶251，環(huán)繞在第一皮帶輪250和第二皮帶輪43周圍。
計(jì)算機(jī)主控單元3包括一個(gè)可以分析前述二電極棒42間的間距的影像間距分析程序32，以及藉以驅(qū)動(dòng)電極棒42間距控制程序31，間距控制程序31與影像間距分析程序32被寫進(jìn)計(jì)算器控制3單元的內(nèi)存內(nèi)。主控單元3可以搭配設(shè)置一個(gè)I/O卡33，以利用I/O卡33對(duì)于輸入與輸出的電壓達(dá)到控制，達(dá)到穩(wěn)定電壓，從而穩(wěn)定震波的功能。
請(qǐng)參閱圖2至圖4所示，震波產(chǎn)生器4包括震杯41與電極棒42。為了避免漏電于水中，每支電極棒42的在震杯41內(nèi)設(shè)于一鐵弗龍所制的襯套421里面。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)25的第二皮帶輪43連接于銅基座46，且被電木所制的固定座44所支持，每支電極棒42被焊接在銅基座46。
第一皮帶輪250和第二皮帶輪43和皮帶251可以被任何其它合適的組件所取代，例如齒輪和鏈條。而且，其它符合本發(fā)明范圍的組件亦可容許。減速器211也可被省略，甚至伺服馬達(dá)21也可以容許被其它等效組件所替換，而去移動(dòng)電極棒以直線進(jìn)行，例如，在電極棒42間的間距，可以通過水力或者氣動(dòng)控制調(diào)整。而且，值得注意的是，電極棒42之間的間距可能被通過使用一套伺服馬達(dá)21來調(diào)整，減速器211、驅(qū)動(dòng)器22、以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)25。但是如此一來，震杯41的中間可能必須調(diào)整，以因應(yīng)震波擊發(fā)后的焦點(diǎn)。
請(qǐng)參閱圖5所示，在電極棒42之間作為間距控制的計(jì)算機(jī)主控單元3，請(qǐng)參閱圖6本發(fā)明配合療程的工作流程圖所示，該計(jì)算機(jī)主控單元3可以包括一個(gè)G語言的程序。請(qǐng)參閱圖5所示，實(shí)驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)到一個(gè)最佳的間距，而實(shí)際的間隙則由高感度微型攝影器11所監(jiān)測(cè)與辨識(shí)，并且將電極棒42實(shí)際的間距訊息傳送至計(jì)算機(jī)主控單元，以影像間距分析程序32分析。編碼器26是作為傳送替代的數(shù)據(jù)，伺服馬達(dá)21可搭配減速器211，尚包含前述驅(qū)動(dòng)器22和多軸的軸控卡23所形成的伺服控制單元，當(dāng)實(shí)際所產(chǎn)生的間距，和最佳間距的差距超過一個(gè)設(shè)定極限時(shí)，比較的結(jié)果被傳送到伺服控制單元啟動(dòng)伺服馬達(dá)21，令二支電極棒42在被高感度微型攝影器所攝取影像，真實(shí)間距與最佳間距的差距，也就是于電極棒42在擊發(fā)熔蝕的后，在那些電極棒42間的實(shí)際間距大于最佳間距時(shí)，程序繼續(xù)在可接受范圍內(nèi)保持實(shí)際間距，允許電極棒42在高溫燃燒而熔蝕的情況，無須增加施于電極棒42的電壓。
圖6顯示本發(fā)明配合療程的工作流程圖。首先，本發(fā)明所使用的工作流程必須先進(jìn)行初始設(shè)定諸項(xiàng)參數(shù)，例如震波累計(jì)變量(由計(jì)算機(jī)計(jì)算)、由治療的醫(yī)師決定病人療程所需震波總次數(shù)、電極棒熔蝕間距、電極棒最佳間距(經(jīng)由實(shí)驗(yàn)所得知)、電極棒熔蝕的實(shí)際間距...等等；且療程中必須要求震波累計(jì)變量為醫(yī)師決定的療程所需震波總次數(shù)。
然后，啟動(dòng)高感度微型攝影器，高感度微型攝影器啟動(dòng)后，可以擷取二電極棒42的間距影像，并且分析電極棒熔蝕的實(shí)際間距的大小，并進(jìn)而決定是否調(diào)整間距，如果必須調(diào)整，則進(jìn)行電極棒間距的調(diào)整，使電極棒熔蝕間距調(diào)整至最佳間距，如果無須調(diào)整，則繼續(xù)進(jìn)行電波擊發(fā)的步驟。當(dāng)震波累計(jì)變數(shù)等于療程所需震波總次數(shù)時(shí)，此時(shí)符合療程所需，直到依據(jù)醫(yī)生決定而結(jié)束工作流程。
圖7A為顯示本發(fā)明有間距控制條件下聚焦壓力曲線圖，即顯示震波產(chǎn)生器4的電極棒42之間有所控制情況下的聚焦壓力曲線圖。圖7B為顯示本發(fā)明無間距控制條件下聚焦壓力曲線圖，即顯示震波產(chǎn)生器4的電極棒42之間并無控制情況下的聚焦壓力曲線圖。此處的電極棒42系以青銅做成，從圖7A圖與圖7B中可以發(fā)現(xiàn)，明顯可以看出有間距條件控制下可以產(chǎn)生穩(wěn)定壓力輸出，且在1500次震波以后，平均聚焦壓力值遠(yuǎn)比無間距控制的條件下的平均聚焦壓力高出很多。本發(fā)明在實(shí)施震波1500次、青銅電極棒有、無間距控制條件下的結(jié)石粉碎率比較，有間距控制條件下的結(jié)石粉碎率為55％，而無間距控制條件下的結(jié)石粉碎率為27％，有間距控制條件的結(jié)石粉碎率幾乎提高一倍。(此處結(jié)石粉碎率的定義為結(jié)石碎片小于2mm的重量除以結(jié)石原來重量)。
此外，本發(fā)明的電極棒可使用長(zhǎng)度比傳統(tǒng)的電極棒長(zhǎng)10倍以上，因此耗材費(fèi)用節(jié)省10倍以上。由于本發(fā)明可用電極棒長(zhǎng)度比傳統(tǒng)電極棒長(zhǎng)10倍以上，故一組電極棒可以使用十個(gè)病人以上，而傳統(tǒng)的一組固定間距電極棒只能使用一次(一個(gè)病人)，對(duì)醫(yī)院而言，節(jié)省十倍以上的電極棒材料支出。
此外，本發(fā)明可以避免增加電極棒42的操作電壓，而給予相同的操作的電壓與相同強(qiáng)度，可以降低震波對(duì)于病患的組織傷害。此外，電極棒42間的間距調(diào)整，可以配合任何電極棒42材質(zhì)來作。電極棒42的材料越軟，在電極棒42之間的間距被經(jīng)常調(diào)整。因此，習(xí)用電極棒42間距擴(kuò)大而導(dǎo)致療程中必須不斷施予不同操作電壓的情況已被改善，且本發(fā)明對(duì)于震波碎石的技術(shù)效率上也達(dá)到提升與改進(jìn)。
而且，就本發(fā)明的應(yīng)用領(lǐng)域而言，本發(fā)明可以應(yīng)用到近年來治療骨科有關(guān)疾病的體外震波醫(yī)療機(jī)，骨科有關(guān)疾病有如五十肩、運(yùn)動(dòng)傷害的網(wǎng)球肘和高爾夫球肘、鈣化性關(guān)節(jié)炎、腳刺、無法自然愈合的骨折。
上述所陳僅為本發(fā)明一較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所作的均等變化，皆屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種具自動(dòng)調(diào)整間距的電極震波產(chǎn)生系統(tǒng)，包括一震波產(chǎn)生器，包括一個(gè)橢圓震杯以及兩支電極棒，每一支電極棒設(shè)于震杯內(nèi)部，且二支電極棒之間具有一個(gè)間距，且該間距位于震杯焦點(diǎn)的中間；一高感度微型攝影器，以擷取二支電極棒間的間距影像；以及一間距控制單元，該間距控制單元為一個(gè)控制二支電極棒間距的控制單元，至少包括一個(gè)可以移動(dòng)二支電極棒以調(diào)整其間距的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的具自動(dòng)調(diào)整間距的電極震波產(chǎn)生系統(tǒng)，其中該震波產(chǎn)生器包括以一個(gè)橢圓震杯為主體，以作為提供其它組件安裝的基座，該基座包括一個(gè)提供高感度微型攝影器擷取影像的清晰窗口。
3.如權(quán)利要求1所述的具自動(dòng)調(diào)整間距的電極震波產(chǎn)生系統(tǒng)，其中該間距控制單元包括二個(gè)伺服馬達(dá)，以及二個(gè)伺服馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)器。
4.如權(quán)利要求3所述的具自動(dòng)調(diào)整間距的電極震波產(chǎn)生系統(tǒng)，其中該間距控制單元包括兩個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，每一個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括被伺服馬達(dá)所旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的第一組件，以及一個(gè)第二組件，第一組件并作為第二組件的推進(jìn)支持，且每一個(gè)電極棒與第二組件連接，并且沿著縱向的直線運(yùn)動(dòng)。
5.如權(quán)利要求1所述的具自動(dòng)調(diào)整間距的電極震波產(chǎn)生系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括一個(gè)計(jì)算機(jī)主控單元，用于比較電極棒間的間距大小，當(dāng)間距大于一設(shè)定極限時(shí)，可使電極棒間的間距達(dá)到最佳。
6.如權(quán)利要求5所述的具自動(dòng)調(diào)整間距的電極震波產(chǎn)生系統(tǒng)，其中該計(jì)算機(jī)主控單元包括一個(gè)G語言為基礎(chǔ)的程序。
7.如權(quán)利要求3所述的具自動(dòng)調(diào)整間距的電極震波產(chǎn)生系統(tǒng)，其中該間距控制單元包括一個(gè)多軸的軸控卡，并連接一個(gè)I/O卡，以控制伺服馬達(dá)，并藉以控制電極棒間的間距。
8.如權(quán)利要求1所述的具自動(dòng)調(diào)整間距的電極震波產(chǎn)生系統(tǒng)，其中該高感度微型攝影器配合連接一影像擷取卡。
9.如權(quán)利要求4所述的具自動(dòng)調(diào)整間距的電極震波產(chǎn)生系統(tǒng)，其中該第一組件為第一皮帶輪，以及第二組件為第二皮帶輪，以及設(shè)有環(huán)繞在第一皮帶輪與第二皮帶輪的一皮帶，每一個(gè)電極棒安裝在銅基座上，銅基座連接在第二個(gè)皮帶輪以及在一個(gè)固定座上。
10.如權(quán)利要求1所述的具自動(dòng)調(diào)整間距的電極震波產(chǎn)生系統(tǒng)，其中該橢圓震杯的偏心率約為0.71。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具自動(dòng)調(diào)整間距的電極震波產(chǎn)生系統(tǒng)，主要包括一震波產(chǎn)生器，一高感度微型攝影器、以及一個(gè)間距控制單元。震波產(chǎn)生器包括一橢圓震杯和二支電極棒，每支電極棒部分地設(shè)于震杯內(nèi)部，且二支電極棒間有一間距，高感度微型攝影器可以觀察且擷取到間距大小的影像；間距控制單元控制間距大小，并且藉由移動(dòng)電極棒以調(diào)整間距大小，以作為結(jié)石和骨疾方面的治療，而達(dá)到控制間距大小得當(dāng)?shù)那闆r下，可以不增加電壓操作的一種系統(tǒng)；且本發(fā)明的系統(tǒng)還包括一個(gè)計(jì)算機(jī)主控單元，以提供間距調(diào)整可以利用自動(dòng)控制完成。
文檔編號(hào)A61B17/225GK1739459SQ20041005715
公開日2006年3月1日 申請(qǐng)日期2004年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月27日
發(fā)明者梁勝明, 馬亞尼, 蒲永仁, 王嘉輝, 陳子良 申請(qǐng)人:梁勝明, 馬亞尼, 蒲永仁, 王嘉輝, 陳子良