ES2945219T3

ES2945219T3 - Dispositivo generador de ondas de choque y sistema de ablación por ondas de choque

Info

Publication number: ES2945219T3
Application number: ES19776260T
Authority: ES
Inventors: Hiroaki Yamamoto; Kazuyoshi Takayama; Hiroaki Shimokawa
Original assignee: Sound wave innovation co Ltd
Current assignee: Sound wave innovation co Ltd
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2023-06-29
Anticipated expiration: 2039-03-28
Also published as: US11364079B2; WO2019189672A1; JPWO2019189672A1; EP3777747A4; CN112153947A; JP7269662B2; CN112153947B; US20210100615A1; EP3777747B1; EP3777747A1

Abstract

[Problema] Proporcionar un dispositivo generador de ondas de choque y un sistema de ablación de ondas de choque con el que las ondas de choque generadas en un líquido puedan reflejarse de forma eficiente y hacer que converjan. [Solución] Se proporciona un dispositivo generador de ondas de choque (10) con una fibra óptica (11) y una parte reflectante (12), y hace que las ondas de choque generadas dentro de la parte reflectante se reflejen y converjan fuera de la parte reflectante. La parte reflectante (12) comprende: un cuerpo reflectante (20) provisto de una superficie cóncava (21) que tiene una forma de superficie rotacional recortada, y un orificio pasante (22) que está dispuesto coaxialmente con el eje de rotación de la superficie cóncava (21) ya través del cual se inserta la fibra óptica (11); un cuerpo de sellado (23) que sella una porción de abertura de la superficie cóncava (21); y un líquido (24) que llena un espacio entre la superficie cóncava (12) y el cuerpo de sellado (23). Un extremo distal de la fibra óptica (11) está dispuesto en una posición más alejada del lado posterior que un punto focal (F) de la superficie cóncava (21), y que permite que las ondas de choque sean reflejadas por la superficie cóncava (21) para converger fuera de la parte reflectante (12). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo generador de ondas de choque y sistema de ablación por ondas de choque

Campo técnico

La presente invención se refiere a un dispositivo generador de ondas de choque y a un sistema de ablación por ondas de choque.

Técnica anterior

Se conoce un dispositivo generador de ondas de choque configurado para irradiar un rayo láser de pulso bajo el agua, y reflejar y converger la onda de choque generada bajo el agua para aplastar y eliminar un cálculo en un uréter o riñón.

Los inventores de la presente invención han logrado desarrollar, como se describe en la literatura de patentes 1, un dispositivo generador de ondas de choque que incluye una fibra óptica y un reflector cilíndrico, estando el dispositivo generador de ondas de choque reducido a un tamaño que puede incorporarse a un catéter. Con el dispositivo generador de ondas de choque, los inventores han propuesto un método para tratar la arritmia, en el que un tejido muscular cardíaco causante de la arritmia, en particular, un tejido muscular cardíaco en una parte profunda se necrosa desde un lado endocárdico a través del catéter. Los inventores de la presente invención también han propuesto, como se describe en la literatura de patentes 2, una fibra óptica apta para tal dispositivo generador de ondas de choque.

Además, los inventores de la presente invención han informado, como se describe en la literatura no patentada 1, que, cuando la forma de un extremo distal de una fibra óptica se forma en un cono truncado, la forma de un frente de onda es diferente dependiendo del ángulo de conicidad a, y el frente de onda de la onda de choque se acerca más a la forma esférica a medida que el ángulo de conicidad a se vuelve más grande. Los inventores también han informado que, cuando el ángulo de conicidad a es de 20° a 50°, el frente de onda de la onda de choque se hincha desde una dirección de emisión láser hacia atrás a medida que el ángulo de conicidad a se vuelve más pequeño, y cuando el ángulo de conicidad a es de 30° a 50°, se maximizó una intensidad (sobrepresión) de la onda de choque. Lista de citas

Literatura de patentes

PTL 1: JP 4635233 B2

PTL 2: JP 5435739 B2

Literatura no patentada

NPL 1: YAMAMOTO Hiroaki, TAKAYAMA Kazuyoshi y SHIMOKAWA Hiroaki, "Behavior change of under- water shock wave generated by Q-switched Ho:YAG laser beam due to the shape of the fiber tip [Cambio de comportamiento de la onda de choque ajo el agua generada por un rayo láser Ho:YAG de conmutación Q debido a la forma de la punta de la fibra]", Procesos del simposio sobre ondas de choque en JAPÓN 2013, 1B2-6

US-A-2013/274726 y EP-A-0 192833 divulgan un dispositivo generador de ondas de choque. El formulario de dos partes se basa en el primero.

Resumen de la invención

Problema técnico

Mientras tanto, en un dispositivo generador de ondas de choque de tecnología afín, el extremo distal de una fibra óptica suele estar dispuesto de forma que coincida con el punto focal de una superficie cóncava de un reflector, y no se ha tenido en cuenta la distorsión del frente de onda de la onda de choque mencionada anteriormente. Como resultado de realizar repetidamente experimentos detallados sobre esos puntos, los inventores de la presente invención han descubierto que, mediante la disposición del extremo distal de la fibra óptica en una posición adecuada detrás del punto focal de la superficie cóncava, la onda de choque puede reflejarse y converger eficazmente en un punto (punto convergente) fuera de una parte reflectante, y la sobrepresión de la onda de choque puede aumentarse drásticamente.

En otras palabras, la presente invención tiene el objeto de proporcionar un dispositivo generador de ondas de choque y un sistema de ablación por ondas de choque, con los cuales la onda de choque generada en un líquido puede reflejarse y converger eficazmente.

Solución al problema

Según una realización de la presente invención, se proporciona un dispositivo generador de ondas de choque que incluye: una fibra óptica; y una parte reflectante, estando configurado el dispositivo generador de ondas de choque para reflejar y converger la onda de choque generada dentro de la parte reflectante hacia el exterior de la parte reflectante, la parte reflectante incluye: un reflector que tiene una superficie cóncava, que se proporciona en un lado extremo, y tiene una forma de superficie de revolución cortada obtenida cortando un esferoide en el que un eje principal es un eje de rotación, o una superficie curva obtenida modificando el esferoide, y un orificio pasante, que se forma coaxialmente con el eje de rotación, y en el que se va a insertar la fibra óptica desde el otro lado extremo; un cuerpo de sellado configurado para sellar una parte de abertura de la superficie cóncava; y un líquido que se va a cargar entre la superficie cóncava y el cuerpo de sellado, teniendo la fibra óptica un extremo distal dispuesto en una posición en el otro extremo de un punto focal de la superficie cóncava en la parte reflectante, en la que la onda de choque reflejada por la superficie cóncava es convergente fuera de la parte reflectante.

En la presente invención, la "superficie cóncava obtenida al cortar el esferoide en el que el eje principal es el eje de rotación, o la superficie curva obtenida al modificar el esferoide" se refiere a una superficie cóncava obtenida al cortar el esferoide, o la superficie curva obtenida modificando el esferoide, por un plano distinto a un plano paralelo al eje de rotación.

Según el dispositivo generador de ondas de choque de la presente invención, el extremo distal de la fibra óptica está dispuesto en una posición en el otro lado extremo del punto focal de la superficie cóncava en la parte reflectante, en el que la onda de choque reflejada por el la superficie cóncava es convergente fuera de la parte reflectante. Por lo tanto, cuando se irradia un rayo láser de pulso desde el extremo distal de la fibra óptica para generar la onda de choque en el líquido, el centro de generación de la onda de choque y el punto focal de la superficie cóncava pueden coincidir sustancialmente entre sí, y como resultado, la onda de choque reflejada por la superficie cóncava puede converger eficazmente hacia un punto fuera de la parte reflectante.

En el dispositivo generador de ondas de choque según una realización de la presente invención, se prefiere que la fibra óptica incluya, en una parte del extremo distal de la misma, una parte de convergencia del rayo láser que tiene forma de cono truncado. En este caso, el rayo láser de pulso se puede enfocar frente a la parte de convergencia del rayo láser y se puede generar una gran onda de choque en el líquido.

En el dispositivo generador de ondas de choque según una realización de la presente invención, se prefiere que la distancia Lx desde un extremo distal de la parte de convergencia del rayo láser hasta el punto focal satisfaga la [Ecuación 1] y [Ecuación 2]:

siempre que, en la [Ecuación 2], "a" represente un ángulo formado por un trapezoide isósceles expresado por una sección transversal en una dirección axial de la parte de convergencia del rayo láser, "nqtz" represente un índice de refracción de un núcleo de la fibra óptica, "nuq" represente un índice de refracción del líquido, "NA" represente una apertura numérica de la fibra óptica, "M" represente un diámetro de núcleo en una parte del extremo proximal de la parte de convergencia del rayo láser y "h" represente una altura de un cono truncado de la parte de convergencia del rayo láser.

La Condición (I) en la "Ecuación 2" es una condición en la que sustancialmente todo el rayo láser de pulso se refleja totalmente, y la condición (II) es una condición en la que una parte del rayo láser de pulso se refleja totalmente, y la otra parte del mismo es transmitida.

Además, "d" en cada una de las Condiciones (I) y (II) de la "Ecuación 2" representa, cuando el rayo láser de pulso reflejado totalmente en la parte de convergencia del rayo láser se irradia desde el extremo distal de la parte de convergencia del rayo láser y se enfoca frente a la parte de convergencia del rayo láser, un valor teórico de una distancia entre un punto de enfoque del rayo láser de pulso y el extremo distal de la parte de convergencia del rayo láser.

En el dispositivo generador de ondas de choque según una realización de la presente invención, se prefiere que la distancia Lx desde un extremo distal de la parte de convergencia del rayo láser hasta el punto focal satisfaga la [Ecuación 3] y [Ecuación 4]:

siempre que, en la [Ecuación 4], "a" represente un ángulo formado por un trapezoide isósceles expresado por una sección transversal en una dirección axial de la parte de convergencia del rayo láser, "nqtz" represente un índice de refracción de un núcleo de la fibra óptica, "nliq" represente un índice de refracción del líquido, "NA" represente una apertura numérica de la fibra óptica, "M" represente un diámetro de núcleo en una parte del extremo proximal de la parte de convergencia del rayo láser y "h" represente una altura de un cono truncado de la parte de convergencia del rayo láser.

La Condición (III) en la "Ecuación 4" es una condición en la que una parte del rayo láser de pulso distinta de una parte particular del mismo se transmite a través de la parte de convergencia del rayo láser.

Además, en la "Ecuación 4", "d" representa, cuando la parte del rayo láser de pulso que se ha transmitido a través de la parte de convergencia del rayo láser se enfoca frente a la parte de convergencia del rayo láser, un valor teórico de una distancia entre un punto de enfoque del rayo láser de pulso y el extremo distal de la parte de convergencia del rayo láser.

En el dispositivo generador de ondas de choque según una realización de la presente invención, se prefiere que la superficie cóncava sea una superficie de revolución cortada obtenida al cortar una superficie curva obtenida al girar una forma (x¹, y¹) determinada por la [Ecuación 5] y [Ecuación 6] con un eje principal de una elipse expresada por la [Ecuación 5] siendo un eje de rotación,

siempre que, en la [Ecuación 6], "0" represente, cuando un frente de onda de la onda de choque en un momento determinado esté representado por S, un frente de onda de la onda de choque ideal suponiendo que la onda de choque que es completamente esférica esté representada por I, un punto central de la onda de choque ideal esté representado por C, y un punto en el frente de onda S y frente de onda I que está situado en una prolongación de un eje central de la fibra óptica esté representado por Sf, un ángulo alrededor del punto central C con respecto a una línea que conecta el punto central C y el punto Sf, y "AD" represente, cuando los puntos de intersección de una línea recta en dirección radial de la onda de choque ideal que pasa por el punto central C y tiene un ángulo central de 0, y el frente de onda S y el frente de onda I estén representados por S0 e I0, respectivamente, una distancia entre el punto de intersección S0 y el punto de intersección I0.

A través de la modificación de la superficie cóncava, como se describió anteriormente, las distancias de propagación sobre las cuales la onda de choque generada en un punto focal del esferoide antes de la modificación se refleja en diferentes partes de la superficie cóncava y converge en un punto fuera de la parte reflectante se pueden igualar. Por lo tanto, incluso cuando la onda de choque es asférica, la onda de choque puede reflejarse y converger eficazmente.

Según una realización de la presente invención, se proporciona un sistema de ablación por ondas de choque que incluye: el dispositivo generador de ondas de choque de una realización de la presente invención; y un catéter que tiene el dispositivo generador de ondas de choque fijado a un extremo distal del mismo. Por lo tanto, la sobrepresión de la onda de choque es alta y puede utilizarse adecuadamente para el tratamiento de ablación de la arritmia, por ejemplo.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una vista en sección transversal en una dirección axial para ilustrar un ejemplo de un dispositivo generador de ondas de choque según una realización de la presente invención.

La Figura 2(a) es una vista en sección transversal en la dirección axial para ilustrar una fibra óptica, y la Figura 2(b) es una vista parcialmente ampliada de la Figura 2(a).

La Figura 3(a), la Figura 3(b), la Figura 3(c), y la Figura 3(d) son cada una un diagrama esquemático para ilustrar un rayo láser de pulso en un ángulo de incidencia predeterminado que se desplaza en la fibra óptica.

La Figura 4(a) es una vista frontal para ilustrar una realización en la que se proporciona una estructura de tuberías para perfundir un espacio formado entre una superficie cóncava y un cuerpo de sellado con un líquido que se va a cargar, la Figura 4(b) es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea X-X de la Figura 4(a), la Figura 4(c) es una vista frontal para ilustrar otra realización en la que se proporciona una estructura de tuberías, la Figura 4(d) y la Figura 4(e) son vistas en sección transversal tomadas a lo largo de las líneas Y1-Y1 e Y2-Y2 de la Figura 4(c), respectivamente, la Figura 4(f) es una vista frontal para ilustrar otro ejemplo más en el que se proporciona una estructura de tuberías, y la Figura 4(g) es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea Z-Z de la Figura 4(f).

La Figura 5 es un diagrama esquemático para ilustrar un frente de onda S de onda de choque y un frente de onda I de onda de choque ideal. La Figura 6 es una vista en sección transversal esquemática en la dirección axial para mostrar una distancia de propagación de la onda de choque cuando la superficie cóncava tiene una forma de superficie de revolución cortada obtenida al cortar una superficie curva obtenida modificando un esferoide.

La Figura 7 es una imagen de alta velocidad de la onda de choque utilizada para determinar un punto central de la onda de choque ideal.

La Figura 8 es un gráfico que muestra una relación entre una posición del extremo distal de la fibra óptica y una sobrepresión máxima de la onda de choque.

La Figura 9(a) es un gráfico que muestra una relación entre Lx/d y una sobrepresión máxima Pmax de la onda de choque cuando el ángulo a de un extremo distal de la fibra óptica (parte de convergencia del rayo láser) es de 0° a 60°, y la Figura 9(b) es un gráfico que muestra una relación entre Lx/d y una tasa creciente de sobrepresión.

La Figura 10 es un gráfico que muestra una relación entre una posición de un punto central C de la onda de choque (posición a la distancia "d" de un extremo distal de la parte de convergencia del rayo láser) y un diámetro de núcleo M de la fibra óptica cuando la ángulo a es de 30°.

La Figura 11 (a), la Figura 11(b) y la Figura 11(c) son gráficos que muestran una relación entre una distancia W desde una parte de apertura de la superficie cóncava hasta el extremo distal de la fibra óptica y la sobrepresión máxima Pmax de la onda de choque cuando el diámetro del núcleo de la fibra óptica es de 600 μm, cuando el diámetro del núcleo de la fibra óptica es de 400 μm y cuando el diámetro del núcleo de la fibra óptica es de 300 μm, respectivamente.

La Figura 12 es un gráfico que muestra una relación entre un ángulo 0 y una distancia AD desde un punto de intersección S0 hasta un punto de intersección I0 cuando el ángulo a del extremo distal de la parte de convergencia del rayo láser es de 30°.

La Figura 13 es un gráfico que muestra la sobrepresión máxima Pmax de la onda de choque en una posición separada por una distancia Z en una dirección de emisión del rayo láser de pulso desde la parte de apertura de la superficie cóncava.

Descripción de realizaciones

1. Primera realización

En primer lugar, se describe un dispositivo generador de ondas de choque 10 según una primera realización de la presente invención.

El dispositivo generador de ondas de choque 10 de la Figura 1 incluye una fibra óptica 11 y una parte reflectante 12. Una dirección de emisión (lado izquierdo en la Figura 1) de un rayo láser de pulso en el dispositivo generador de ondas de choque 10 de la Figura 1 se define como "frontal", y una dirección opuesta (lado derecho en la Figura 1) desde la dirección de emisión se define como "trasera".

La parte reflectante 12 incluye: un reflector 20 que tiene una superficie cóncava 21, que se proporciona en un lado extremo (lado frontal), y se obtiene cortando un esferoide en el que un eje principal es un eje de rotación, o una superficie curva obtenida modificando el esferoide, y un orificio pasante 22, que está formado coaxialmente con el eje de rotación de la superficie cóncava 21, y en el que se va a insertar la fibra óptica 11 desde el otro lado extremo (lado trasero); un cuerpo de sellado 23 configurado para sellar una parte de apertura de la superficie cóncava 21; y un líquido 24 para ser cargado entre la superficie cóncava 21 y el cuerpo de sellado 23.

La fibra óptica 11 se inserta en el orificio pasante 22 y, por lo tanto, tiene un eje central que coincide con el eje de rotación de la superficie cóncava 21. Además, la fibra óptica 11 tiene un extremo distal (parte final en el lado frontal) dispuesto en la parte reflectante 12, en concreto, en un espacio formado por la superficie cóncava 21 y el cuerpo de sellado 23, y en el lado trasero (lado derecho en la Figura 1) de un punto focal F de la superficie cóncava 21.

El dispositivo generador de ondas de choque 10 está configurado para irradiar el líquido 24 cargado entre la superficie cóncava 21 y el cuerpo de sellado 23 con el rayo láser de pulso a través de la fibra óptica 11 para generar una onda de choque en el líquido y reflejar la onda de choque con la superficie cóncava 21 para converger la onda de choque en un punto fuera de la parte reflectante 12. Como resultado, incluso cuando un área afectada se encuentra en una capa profunda de un tejido muscular cardíaco, por ejemplo, un tejido afectado puede necrosarse.

El dispositivo generador de ondas de choque tiene una estructura relativamente simple y, por lo tanto, puede reducirse el tamaño y unirse fácilmente a un extremo distal de un catéter 14. En este caso, el dispositivo generador de ondas de choque puede utilizarse como un sistema de ablación por ondas de choque, que es aplicable al tratamiento de ablación de arritmias, por ejemplo.

Se prefiere que la fibra óptica 11 esté formada, como se ilustra en la Figura 2(a), de una parte de cuerpo principal lineal 16 y una parte de convergencia de rayo láser 17, que se proporciona en una parte de extremo distal (parte del extremo en un lado de emisión del rayo láser de pulso). La parte del cuerpo principal 16 incluye un núcleo 16a y un revestimiento 16b, que se proporciona alrededor del perímetro del núcleo 16a. Además, la parte del cuerpo principal 16 tiene flexibilidad. El perímetro del revestimiento 16b puede estar revestido.

El núcleo 16a de la fibra óptica 11 no está particularmente limitado, y se puede utilizar un núcleo hecho de resina o vidrio. Sin embargo, se prefiere que el núcleo esté hecho de cuarzo, en particular, cuarzo deshidroxilado. El índice de refracción nqtz del núcleo 16a es preferiblemente de 1,3 a 1,8 y más preferiblemente de 1,4 a 1,6. Además, el diámetro (en lo sucesivo denominado "diámetro del núcleo") M del núcleo 16a es preferiblemente de 10 μm a 2000 μm, más preferiblemente de 50 μm a 1000 μm, y con particular preferencia de 100 μm a 600 μm.

Mientras tanto, el revestimiento 16b no está particularmente limitado siempre que el revestimiento 16b tenga un índice de refracción inferior al índice de refracción nqtz del núcleo 16a, y se puede utilizar un revestimiento hecho de resina o vidrio. Sin embargo, se prefiere que el revestimiento sea de cuarzo. El índice de refracción del revestimiento 16b es preferiblemente de 1,0 a 1,5 y más preferiblemente de 1,3 a 1,4. La apertura numérica NA del cuerpo principal de la fibra óptica 11 es preferiblemente de 0 a 0,9, y más preferiblemente de 0 a 0,3.

Se prefiere que la parte de convergencia del rayo láser 17 se forme de manera que su diámetro se haga más pequeño hacia un extremo distal. Por ejemplo, al igual que con la fibra óptica descrita en la literatura de patentes 2, el extremo distal se puede formar de manera tal que, en una sección transversal a lo largo de la dirección axial (en lo sucesivo denominada "sección transversal en la dirección axial"), que es un plano perpendicular a una dirección axial, un ángulo interior con respecto a una dirección de deformación de los lados puede volverse gradualmente más pequeño hacia el extremo distal. Sin embargo, se prefiere más que, como se ilustra en la Figura 2(b), la parte de convergencia del rayo láser 17 se forma en forma de cono truncado que tiene un diámetro que se vuelve más pequeño hacia el extremo distal. En este caso, la parte de convergencia del rayo láser 17 y la parte del cuerpo principal 16 son coaxiales entre sí. Con la forma expresada por la sección transversal en la dirección axial de la parte de convergencia del rayo láser 17 siendo sustancialmente un trapezoide isósceles como se ha descrito anteriormente, es decir, con ambos lados 17b del trapezoide inclinados sustancialmente con el mismo ángulo y una superficie extrema distal 17a (base corta) plana, el rayo láser de pulso puede enfocarse eficazmente delante de la parte de convergencia del rayo láser 17. Específicamente, el rayo láser de pulso totalmente reflejado por una superficie interior de los lados 17b de la parte de convergencia del rayo láser 17 se enfoca dentro de la parte de convergencia del rayo láser 17 y se irradia desde la superficie del extremo distal 17a de la parte de convergencia del rayo láser. Luego, el rayo láser de pulso irradiado desde la superficie del extremo distal 17a de la parte de convergencia del rayo láser se enfoca frente a la parte de convergencia del rayo láser 17 (véase la Figura 3 (a) y la Figura 3 (b)). Mientras tanto, el rayo láser de pulso transmitido a través de la parte de convergencia del rayo láser 17 se transmite a través de los lados 17b de la parte de convergencia del rayo láser 17 y se enfoca frente a la parte de convergencia del rayo láser 17 (véase la Figura 3 (c)). De esta manera, independientemente de si el rayo láser de pulso se refleja totalmente o se transmite a través de la parte de convergencia del rayo láser 17, la parte de convergencia del rayo láser 17 puede converger el rayo láser de pulso frente a la parte de convergencia del rayo láser 17.

Se prefiere que una superficie del núcleo de la parte de convergencia del rayo láser 17 sea una superficie de espejo y esté desprovista de grietas finas o asperezas. Al ser la superficie del núcleo de la parte de convergencia del rayo láser 17 una superficie de espejo como la descrita anteriormente, se puede evitar la absorción del rayo láser de pulso en una interfaz. Además, es posible evitar que el agua penetre en las grietas finas o asperezas en la superficie del núcleo de la parte de convergencia del rayo láser 17 y destruya la parte de convergencia del rayo láser 17 con las grietas como origen. Una "superficie de espejo", como se utiliza en la presente, se refiere a un estado en el que la rugosidad promedio aritmética Ra es de 0,05 μm o menos, y preferiblemente de 0,01 μm o menos. Una superficie de espejo de este tipo se puede formar mediante métodos conocidos, como pulido mecánico, pulido con láser, corte y recocido. Por ejemplo, cuando se va a formar una superficie de espejo mediante pulido mecánico, la superficie de espejo se puede formar mediante pulido con el uso de una pluralidad de abrasivos que con diferentes tamaños promedio de partícula. Más específicamente, la superficie del espejo se puede formar a través del pulido con el uso de abrasivos en orden decreciente de tamaño promedio de partícula y, finalmente, con el uso de un abrasivo que tenga un tamaño promedio de partícula de 10 μm o menos, preferiblemente 5 μm o menos y más preferiblemente 1 μm o menos. El recocido se realiza además para eliminar grietas finas o asperezas formadas durante el pulido.

Un ángulo (ángulo de conicidad) a formado por ambos lados 17b del trapezoide isósceles en la sección transversal en la dirección axial de la parte de convergencia del rayo láser 17 es de 5° a 80°, preferiblemente de 10° a 70°, y con particular preferencia de 15° a 65°.

Con un ángulo a de 5° a 80° como se ha descrito anteriormente, el rayo láser de pulso puede converger eficazmente para generar una onda de choque más grande. Cuando el ángulo a es menor a 5°, el rayo láser de pulso no puede converger lo suficiente para obtener una onda de choque grande. Por el contrario, cuando el ángulo a es superior a 80°, el rayo láser de pulso converge de forma desventajosa dentro de la parte de convergencia del rayo láser 17, y tampoco se puede obtener una onda de choque grande. Además, el centro de generación de la onda de choque se vuelve más cercano al extremo distal de la parte de convergencia del rayo láser 17 de la fibra óptica, y la fibra óptica es propensa a dañarse.

Mientras tanto, se prefiere que la altura "h" del trapezoide isósceles en la sección transversal en la dirección axial de la parte de convergencia del rayo láser 17 satisfaga la [Ecuación 7].

En la [Ecuación 7], "M" representa un diámetro del núcleo de una parte del extremo proximal (cuerpo principal de la fibra óptica) de la parte de convergencia del rayo láser, "NA" representa una apertura numérica del cuerpo principal de la fibra óptica, y "nqtz" representa un índice de refracción del núcleo de la fibra óptica.

Cuando la altura "h" no satisface la [Ecuación 7], el rayo láser de pulso converge dentro de la fibra óptica 11 y existe el riesgo de destruir la fibra óptica 11. Por ejemplo, cuando el diámetro del núcleo M de la fibra óptica que se va a utilizar es de 400 μm, a es de 30°, la apertura numérica NA es de 0,22 y el índice de refracción nqtz del núcleo es de 1,437, el límite superior de la altura "h" es de 0,3 mm o menos, preferiblemente de 0,28 mm o menos, y con particular preferencia de 0,25 mm o menos.

Por el contrario, cuando la altura "h" es demasiado pequeña, el rayo láser de pulso no puede enfocarse lo suficiente para obtener una gran onda de choque. Un límite inferior de la altura "h" es diferente dependiendo de la condición de la fibra óptica, pero generalmente es de 0,01 mm o más, preferiblemente de 0,05 mm o más, y con particular preferencia de 0,15 mm o más.

Volviendo a la Figura 1, en el dispositivo generador de ondas de choque 10 según la presente invención, la fibra óptica 11 tiene el extremo distal (parte final en el lado de emisión del rayo láser de pulso) dispuesto en el lado trasero (lado derecho en la Figura 1) del punto focal F de la superficie cóncava 21 en la parte reflectante 12. Se prefiere particularmente que el extremo distal esté dispuesto de manera que la distancia Lx entre el extremo distal de la parte de convergencia del rayo láser 17 y el punto focal F satisfagan las siguientes [Ecuación 1] y [Ecuación 2]:

siempre que, en la [Ecuación 2], "a" represente un ángulo formado por el trapezoide isósceles expresado por la sección transversal en una dirección axial de la parte de convergencia del rayo láser, "nqtz" represente un índice de refracción del núcleo de la fibra óptica, "nliq" represente un índice de refracción del líquido, "NA" represente una apertura numérica de la fibra óptica, "M" represente un diámetro de núcleo en la parte del extremo proximal de la parte de convergencia del rayo láser y "h" represente una altura del cono truncado de la parte de convergencia del rayo láser.

Aquí, la Condición (I) en la "Ecuación 2" es una condición en la que todo el rayo láser de pulso es reflejado totalmente por los lados (superficie inclinada) 17b de la parte de convergencia del rayo láser 17.

Específicamente, como se ilustra en la Figura 3(a), un rayo láser de pulso L1 que se desplaza dentro de la fibra óptica 11 que tiene la apertura numérica NA con un ángulo crítico 01, y que ingresa a los lados 17b de la parte de convergencia del rayo láser 17 en un ángulo de incidencia 0min (0.5rc-(0.5a+01)) se refleja totalmente. Esta condición se expresa de la siguiente manera:

, lo que resulta en que:

Además, la siguiente [Ecuación 10] expresa un valor teórico de una distancia "d" (d1 en la Figura 3 (a)) entre un punto de enfoque obtenido cuando, bajo la condición, el rayo láser de pulso L1' totalmente reflejado se irradia desde el extremo distal de la parte de convergencia del rayo láser 17, y el láser de pulso irradiado L1" se enfoca frente a la parte de convergencia del rayo láser 17 y el extremo distal de la parte de convergencia del rayo láser 17.

Bajo la Condición (I), todo el rayo láser de pulso se refleja totalmente dentro de la parte de convergencia del rayo láser 17 y, por lo tanto, la pérdida de energía es la más pequeña en comparación con las Condiciones (II) y (III).

La Condición (II) en la "Ecuación 2" es una condición en la que una parte del rayo láser de pulso se refleja totalmente por los lados (superficie inclinada) 17b de la parte de convergencia del rayo láser 17, y la otra parte del mismo se transmite.

Específicamente, como se ilustra en la Figura 3(a), se transmite un rayo láser de pulso L1 que se desplaza dentro de la fibra óptica 11 que tiene la apertura numérica NA con un ángulo crítico 01, y que ingresa a los lados 17b de la parte de convergencia del rayo láser 17 en un ángulo de incidencia 0min (0.5rc-(0.5a+01)). Esta condición se expresa de la siguiente manera:

, lo que resulta en que:

Además, como se ilustra en la Figura 3(b), un rayo láser de pulso L2 (ángulo de incidencia 0par) que se desplaza por el interior de la fibra óptica 11 en paralelo al eje de la misma se refleja totalmente. Esta condición se expresa de la siguiente manera:

En otras palabras, el rayo láser de pulso que ingresa a los lados 17b de la parte de convergencia del rayo láser 17 en un ángulo de incidencia que es mayor que un ángulo 0m¡n (0.5rc-(0.5a+9i)) y es menor que un ángulo 0par (0.5rc-0.5a) se transmite a través de los lados 17b de la parte de convergencia del rayo láser 17, y el rayo láser de pulso que ingresa a los lados 17b en un ángulo de incidencia que es el ángulo 9par (0.5rc-0.5a) o más es reflejado totalmente por los lados 17b de la parte de convergencia del rayo láser 17.

Además, la siguiente [Ecuación 14] expresa un valor teórico de una distancia "d" (d2 en la Figura 3(b)) entre un punto de enfoque obtenido cuando, bajo la condición, la parte totalmente reflejada del rayo láser de pulso L2' se irradia desde el extremo distal de la parte de convergencia del rayo láser 17, y el rayo láser de pulso irradiado L2" se enfoca frente a la parte de convergencia del rayo láser 17 y el extremo distal de la parte de convergencia del rayo láser 17.

Se ha confirmado experimentalmente que, bajo la Condición (II), a medida que aumenta el ángulo de conicidad a de la parte de convergencia del rayo láser 17, la reflexión total del rayo láser de pulso en los lados 17b de la parte de convergencia del rayo láser 17 se reduce abruptamente, y el efecto del rayo láser de pulso transmitido a través de la parte de convergencia del rayo láser 17 se vuelve más significativo. Por lo tanto, en la Condición (II), se prefiere que el ángulo de conicidad a de la parte de convergencia del rayo láser 17 sea de 50° o menos, preferiblemente de 45° o menos, y con particular preferencia de 40° o menos.

De las relaciones antes mencionadas, se considera que, cuando la distancia Lx entre la parte de convergencia del rayo láser 17 y el punto focal F coincide con el valor teórico "d" en las Condiciones (I) y (II) de la "Ecuación 2", es decir, cuando la relación: Lx=d está establecida, la onda de choque reflejada por la superficie cóncava 21 puede converger a un punto fuera de la parte reflectante 12, y puede maximizarse una sobrepresión máxima Pmax de la onda de choque. Sin embargo, cabe señalar que en un dispositivo generador de ondas de choque 10, debido a los efectos tales como el tipo de rayo láser de pulso que se utilizará, las características del cuerpo de sellado 23 y una absorbancia del líquido 24, la sobrepresión máxima Pmax no se maximiza necesariamente cuando la relación: Lx=d está establecida. Además, en la Condición (II) de la "Ecuación 2", también están los efectos de la parte del rayo láser de pulso transmitido a través de la parte de convergencia del rayo láser 17. Por lo tanto, se prefiere que la posición del extremo distal de la parte de convergencia del rayo láser 17 se ajuste adecuadamente alrededor de la posición en la que Lx=d. Los inventores de la presente invención han confirmado experimentalmente que, en la Condición (I), en un rango en el que la distancia Lx es mayor que 0 veces el valor teórico "d", es preferiblemente 0,4 veces el valor teórico "d" o más, y es más preferiblemente 0,5 veces el valor teórico "d" o más, y la distancia Lx es 1,5 veces el valor teórico "d" o menos, preferiblemente 1,4 veces el valor teórico "d" o menos, y más preferiblemente 1,2 veces el valor teórico "d" o menos, se obtiene el valor máximo de la sobrepresión máxima Pmax. Los inventores de la presente invención también han confirmado experimentalmente que, en la Condición (II), en un rango en el que la distancia Lx es mayor que 0 veces el valor teórico "d", es preferiblemente 0,4 veces el valor teórico "d" o más, y es más preferiblemente 0,5 veces el valor teórico "d" o más, y la distancia Lx es 1,5 veces el valor teórico "d" o menos, preferiblemente 1,3 veces el valor teórico "d" o menos, y más preferiblemente 1,2 veces el valor teórico "d" o menos, se obtiene el valor máximo de la sobrepresión máxima Pmax.

Las Condiciones (I) y (II) en la "Ecuación 2" son condiciones en las que se enfoca el rayo láser de pulso reflejado totalmente en la parte de convergencia del rayo láser 17. Mientras tanto, los inventores de la presente invención han confirmado experimentalmente que el rayo láser de pulso transmitido a través de la parte de convergencia del rayo láser 17 también se enfoca frente a la parte de convergencia del rayo láser 17. Por lo tanto, el extremo distal puede disponerse de manera que la distancia Lx entre el extremo distal de la parte de convergencia del rayo láser 17 y el punto focal F satisfaga las siguientes [Ecuación 3] y [Ecuación 4]:

siempre que, en la [Ecuación 4], "a" represente un ángulo formado por el trapezoide isósceles expresado por la sección transversal en una dirección axial de la parte de convergencia del rayo láser, "nqtz" represente un índice de refracción del núcleo de la fibra óptica, "nliq" represente un índice de refracción del líquido, "NA" represente una apertura numérica de la fibra óptica, "M" represente un diámetro de núcleo en una parte del extremo proximal de la parte de convergencia del rayo láser y "h" represente una altura del cono truncado de la parte de convergencia del rayo láser.

La Condición (III) en la "Ecuación 4" es una condición en la que sustancialmente todo el rayo láser de pulso se transmite a través de los lados 17b de la parte 17 de convergencia del rayo láser.

Específicamente, como se ilustra en la Figura 3(c), se transmite el rayo láser de pulso L2 (ángulo de incidencia 0par) que se desplaza por el interior de la fibra óptica 11 en paralelo al eje de la misma. Esta condición se expresa de la siguiente manera:

Además, como se ilustra en la Figura 3(d), un rayo láser de pulso L3 que se desplaza dentro de la fibra óptica 11 que tiene la apertura numérica NA con un ángulo crítico 01, y que ingresa a los lados 17b de la parte de convergencia del rayo láser 17 en un ángulo de incidencia 0max (0.5rc-(0.5a-01)) se refleja totalmente. Esta condición se expresa de la siguiente manera.

Es decir, solo el rayo láser de pulso que ingresa a los lados 17b de la parte de convergencia del rayo láser 17 en un ángulo de incidencia de un ángulo 0max (0.5rc-(0.5a-01)) es reflejado totalmente por los lados 17b de la parte de convergencia del rayo láser 17, y se transmiten otros rayos.

Además, la siguiente [Ecuación 15] expresa un valor teórico de una distancia "d" (d3 en la Figura 3(c)) entre un punto de enfoque obtenido cuando, bajo la condición, el rayo láser de pulso L2''' transmitido a través de los lados 17b de la parte de convergencia del rayo láser 17 se enfoca, y el extremo distal de la parte de convergencia del rayo láser 17.

También bajo la Condición (III) de la "Ecuación 4", se considera que, cuando la distancia Lx entre la parte 17 de convergencia del rayo láser y el punto focal F coincide con el valor teórico "d", es decir, cuando la relación: Lx=d está establecida, la onda de choque reflejada por la superficie cóncava 21 puede converger a un punto fuera de la parte reflectante 12, y puede maximizarse la sobrepresión máxima Pmax de la onda de choque. Sin embargo, cabe señalar que, también en este caso, en un dispositivo generador de ondas de choque 10, debido a los efectos tales como el tipo de rayo láser de pulso que se utilizará, las características del cuerpo de sellado 23 y la absorbancia del líquido 24, la sobrepresión máxima Pmax no se maximiza necesariamente cuando la relación: Lx=d está establecida. Además, en la Condición (III) de la "Ecuación 4", también están los efectos del rayo láser de pulso particular reflejado totalmente por la parte de convergencia del rayo láser 17. Por lo tanto, se prefiere que la posición del extremo distal de la parte de convergencia del rayo láser 17 se ajuste adecuadamente alrededor de la posición en la que Lx=d. Los inventores de la presente invención han confirmado experimentalmente que, en el caso de la Condición (III), en un rango en el que la distancia Lx es mayor que 0 como el valor teórico "d", es preferiblemente 0,5 veces el valor teórico "d" o más, y es más preferiblemente 0,7 veces el valor teórico "d" o más, y la distancia Lx es 2,4 veces el valor teórico "d" o menos, preferiblemente 1,75 veces el valor teórico "d" o menos, y más preferiblemente 1,6 veces el valor teórico "d" o menos, se obtiene el valor máximo de la sobrepresión máxima Pmax.

Como se ha descrito anteriormente, el dispositivo generador de ondas de choque 10 según la presente invención está configurado para irradiar el líquido con el rayo láser de pulso a través de la fibra óptica de manera que un punto central C de la onda de choque generada en el líquido coincida con el punto focal F de la superficie cóncava 21, o se ubique muy cerca del punto focal F de la superficie cóncava 21. Por lo tanto, la onda de choque reflejada por la superficie cóncava 21 puede converger eficazmente en un punto fuera de la parte reflectante 12, y la sobrepresión máxima Pmax de la onda de choque puede aumentar drásticamente.

A continuación, se describe la parte reflectante 12. La parte reflectante 12 tiene un aspecto cilíndrico e incluye el reflector 20, el cuerpo de sellado 23 y el líquido 24. El reflector 20 tiene la superficie cóncava 21 formada en el lado frontal. La parte de abertura de la superficie cóncava 21 está sellada por el cuerpo de sellado 23 con el líquido 24 cargado. Además, el reflector 20 tiene el orificio pasante 22 formado coaxialmente con un eje central del reflector 20 desde el lado trasero hacia la superficie cóncava 21. De esta manera, la parte reflectante 12 tiene una estructura simple y se puede reducir su tamaño y, por lo tanto, se puede unir fácilmente al extremo distal del catéter 14.

La superficie cóncava 21 tiene una forma de superficie de revolución cortada obtenida al cortar una superficie de revolución con un plano perpendicular al eje de rotación o un plano que tiene un ángulo de inclinación, por ejemplo, de manera que un lado de dirección de propagación (lado frontal) de la onda de choque se abra. La superficie cóncava 21 es preferiblemente una superficie de revolución cortada obtenida al cortar la superficie de revolución con el plano perpendicular al eje de rotación. El eje de rotación de la superficie cóncava 21 es coaxial con el orificio pasante 22.

Como superficie de revolución, se ejemplifica una forma elipsoidal que satisface la [Ecuación 5] en la que un eje principal es el eje de rotación.

Cuando la superficie cóncava 21 tiene una forma esferoidal cortada, el extremo distal de la parte de convergencia del rayo láser 17 de la fibra óptica 11 se dispone, en las coordenadas de la [Ecuación 5], en la siguiente posición:

La forma elipsoidal expresada por la [Ecuación 5] tiene un diámetro menor "b" con un límite superior de 50 mm o menos, 10 mm o menos, preferiblemente 5 mm o menos, 3 mm o menos, y con particular preferencia 2,8 mm o menos. Se prefiere que el diámetro menor sea más pequeño porque el dispositivo generador de ondas de choque puede reducirse de tamaño. Sin embargo, cuando un punto convergente fuera de la parte reflectante 12 está demasiado cerca de la parte reflectante 12, un efecto del tratamiento se vuelve más pequeño y, por lo tanto, un límite inferior del diámetro menor "b" es de 1,0 mm o más, preferiblemente de 1,5 mm o más y con particular preferencia de 2,0 mm o más.

Una relación de los diámetros mayor y menor (a/b) de la forma elipsoidal expresada por la [Ecuación 5] es mayor que 1,2 y menor que 2,0, preferiblemente mayor que 1,3 y menor que 1,6, y con particular preferencia mayor que 1,4 y menor que 1,6. Cuando a/b es 2,0 o más, el ángulo de convergencia de la onda de choque se vuelve más superficial y una región de generación de alta presión tiene una forma que se alarga en la dirección axial. Por el contrario, cuando a/b es 1,2 o menos, la onda de choque presenta una fuerte convergencia, pero la longitud focal se vuelve desfavorablemente más corta.

Un límite superior de un diámetro externo del reflector 20 es de 75 mm o menos, preferiblemente de 10 mm o menos, 5 mm o menos, con particular preferencia de 3,5 mm o menos y 3 mm o menos. Por el contrario, un límite inferior del diámetro externo del reflector 20 es de 1,5 mm o más, preferiblemente de 2,5 mm o más y con particular preferencia de 2,5 mm o más. Cuando el diámetro externo del reflector 20 es superior a 75 mm, es difícil pasar el reflector 20 a través del catéter. Por el contrario, cuando el diámetro externo del reflector 20 es inferior a 1,5 mm, resulta difícil generar una superficie cóncava que sea suficiente para reflejar y converger la onda de choque.

El material del reflector 20 no está particularmente limitado, y los ejemplos del mismo incluyen resinas acrílicas y otras resinas sintéticas, y latón, acero inoxidable y otros metales. Cuando se utiliza un metal, la superficie cóncava 21 del reflector 20 puede tener un acabado de espejo para aumentar la reflectancia de la onda de choque. Además, el metal y el líquido tienen una gran diferencia en la impedancia acústica y, por lo tanto, también pueden aumentar la reflectancia de la onda de choque. Mientras tanto, cuando se utiliza una resina sintética, se obtienen ventajas, por ejemplo, una excelente trabajabilidad. Mediante la formación de una película metálica en la superficie cóncava 21 del reflector 20 por la formación de revestimientos metálicos, por ejemplo, se puede aumentar la reflectancia de la onda de choque.

Se requiere que el orificio pasante 22 se ajuste en tamaño (diámetro interno) según corresponda dependiendo del diámetro externo de la fibra óptica 11 que se va a utilizar.

Para el cuerpo de sellado 23, se puede utilizar una película delgada conocida hecha de una resina sintética que tenga elasticidad. Por ejemplo, se puede utilizar una película delgada hecha de polietileno, polipropileno, tereftalato de polietileno u otra resina, o vinilmetilsilicona, metilsilicona, fenilmetilsilicona u otro caucho de silicona. El grosor de la película delgada se selecciona según corresponda dependiendo de su material y, en general, es preferiblemente de 0,05 mm a 0,20 mm, y más preferiblemente de 0,10 mm a 0,17 mm.

Además, el líquido 24 es un líquido conocido. Ejemplos de los mismos incluyen agua y solución salina, y el líquido 24 es preferiblemente agua pura, y con particular preferencia agua ultrapura desgasificada al vacío. El índice de refracción del líquido 24 es inferior al del núcleo de la fibra óptica, y es concretamente de 1,0 a 1,5, y preferiblemente de 1,3 a 1,4.

Para perfundir un espacio formado entre la superficie cóncava 21 y el cuerpo de sellado 23 con el líquido 24, se puede proporcionar una estructura de tuberías configurada para comunicarse entre el suministro de agua y las tuberías de descarga de agua (no mostradas) y el espacio. Como estructura de tuberías, aunque sin limitación particular, se puede utilizar una estructura de tuberías que incluye, según se ilustra en la Figura 4(a) a la Figura 4(g), una parte de conexión de tubería de suministro de agua 31 conectada a la tubería de suministro de agua y una parte de conexión de tubería de descarga de agua 32 conectada a la tubería de descarga de agua. En la Figura 4(a) y en la Figura 4(b), el diámetro de la parte frontal 22a del orificio pasante 22 es mayor que el diámetro de la fibra óptica 11 (entre 2 y 3 veces el diámetro de la fibra óptica 11) en el lado de la superficie cóncava 21, y la parte de conexión de la tubería de suministro de agua 31 y la parte de conexión de la tubería de descarga de agua 32 están formadas de manera que se ramifican a partir del orificio pasante 22. Además, en la Figura 4(c) a la Figura 4(e), el diámetro del orificio pasante 22 es similarmente mayor que el diámetro de la fibra óptica 11 en el lado de la superficie cóncava 21, y la parte de conexión de la tubería de suministro de agua 31 y la parte de conexión de la tubería de descarga de agua 32 están formadas de manera que se ramifican a partir del orificio pasante 22. Además, se proporciona un elemento de fijación 33 configurado para fijar la fibra óptica 11. Además, el orificio pasante 22 está separado de la parte de conexión de la tubería de suministro de agua 31 y la parte de conexión de la tubería de descarga de agua 32 por el elemento de fijación 33. Incluso, en la Figura 4(f) y la Figura 4(g), la parte de conexión de la tubería de suministro de agua 31 y la parte de conexión de la tubería de descarga de agua 32 se forman por separado del orificio pasante 22.

Como se describió anteriormente, en el dispositivo generador de ondas de choque 10, el extremo distal de la parte de convergencia del rayo láser 17 de la fibra óptica 11 se fija en la posición a la distancia Lx en el lado trasero del punto focal F dentro de la superficie cóncava 21. Por lo tanto, cuando el rayo láser de pulso se irradia desde el extremo distal de la parte de convergencia del rayo láser 17 para generar la onda de choque en el líquido 24 dentro de la superficie cóncava 21, el punto central C de la onda de choque y el punto focal F pueden hacerse coincidir sustancialmente entre sí, y la onda de choque reflejada por la superficie cóncava 21 puede converger eficazmente en un punto fuera de la parte reflectante 12.

2. Segunda realización

A continuación, se describe un dispositivo generador de ondas de choque 10 según una segunda realización de la presente invención. En esta realización, la superficie cóncava 21 tiene una forma de superficie de revolución cortada obtenida al cortar una superficie curvada obtenida modificando el esferoide descrito anteriormente. Los demás componentes son los mismos que los de la primera realización.

Como se describió anteriormente, un frente de onda de la onda de choque generada por el dispositivo generador de ondas de choque 10 se distorsiona, por ejemplo, se hincha desde una dirección de emisión de láser hacia atrás, para ser asférica. Por lo tanto, cuando la superficie cóncava 21 tiene una forma de superficie de revolución cortada obtenida al cortar el esferoide como en la primera realización, se producen diferencias en la distancia de propagación en la que la onda de choque reflejada en diferentes partes de la superficie cóncava 21 converge en un punto fuera de la parte reflectante 12, y se hace difícil reflejar y converger eficazmente la onda de choque. En tal caso, para igualar las distancias de propagación de la onda de choque, se prefiere utilizar, para la superficie cóncava 21, una forma de superficie de revolución cortada obtenida al cortar la superficie curvada obtenida modificando el esferoide.

La modificación del esferoide no está particularmente limitada siempre que la onda de choque generada pueda reflejarse de eficazmente y converger en un punto fuera de la parte reflectante 12. Por ejemplo, el dispositivo generador de ondas de choque se puede producir realmente, y el esferoide se puede modificar en base a los datos experimentales obtenidos del mismo, o se puede modificar en base a los resultados de la simulación mediante un ordenador. Sin embargo, cabe señalar que cuando se considera fabricar industrialmente el dispositivo generador de ondas de choque, se desea que el esferoide se modifique en base a las siguientes [Ecuación 5] y [Ecuación 6].

Es decir, se prefiere utilizar, como superficie cóncava 21, una superficie de revolución cortada obtenida al cortar la superficie curva obtenida al girar una forma (x¹, y¹) determinada por la [Ecuación 5] y [Ecuación 6] con el eje principal de la elipse expresada por la [Ecuación 5] siendo el eje de rotación,

siempre que, en la [Ecuación 6], "9" represente, cuando un frente de onda de la onda de choque en un momento determinado esté representado por S, un frente de onda de la onda de choque ideal suponiendo que la onda de choque que es completamente esférica esté representada por I, un punto central de la onda de choque ideal esté representado por C, y un punto en el frente de onda S y el frente de onda I que está situado en una prolongación de un eje central de la fibra óptica esté representado por Sf, un ángulo alrededor del punto central C con respecto a una línea que conecta el punto central C y el punto Sf, y "AD" represente, cuando los puntos de intersección de una línea recta en dirección radial de la onda de choque ideal que pasa por el punto central C y tiene un ángulo central de 0, y el frente de onda S y el frente de onda I estén representados por S0 e I0, respectivamente, una distancia entre el punto de intersección S0 y el punto de intersección I0.

Mediante la modificación del esferoide como se ha descrito anteriormente, se pueden igualar las distancias de propagación a lo largo de las cuales la onda de choque generada en el punto focal F del esferoide o cerca de él antes de la modificación se refleja en diferentes partes de la superficie cóncava 21 y converge en un punto fuera de la parte reflectante 12. Como resultado, incluso cuando la onda de choque generada en el extremo distal de la fibra óptica 11 es asférica, la onda de choque puede converger eficazmente.

A continuación, se describe un método de cálculo de una forma de la superficie cóncava 21 del dispositivo generador de ondas de choque según la segunda realización con referencia a la Figura 5 y Figura 6. El método de cálculo incluye:

(1) un paso (Paso 1) para determinar un frente de onda S de la onda de choque generada al irradiar el líquido 24 con el rayo láser de pulso a través de la fibra óptica 11;

(2) un paso (Paso 2) para determinar un punto de intersección Sf en el que el frente de onda S de la onda de choque y una línea extendida del eje central de la fibra óptica 11 se cruzan entre sí en un lado abierto (lado frontal) de la superficie cóncava 21;

(3) un paso (Paso 3) para identificar el punto central C de la onda de choque ideal;

(4) un paso (Paso 4) para determinar un frente de onda I de la onda de choque ideal que tiene el punto central C como su centro y que pasa por el punto de intersección Sf;

(5) un paso (Paso 5) para determinar una relación entre un ángulo central 0 con respecto a una línea que conecta el punto central C de la onda de choque ideal y el punto de intersección Sf, y una distancia AD entre un punto S0 en el frente de onda S de la onda de choque y un punto I0 en el frente de onda de la onda de choque ideal;

(6) un paso (Paso 6) para modificar, después de hacer coincidir el punto focal F de la forma elipsoidal y el punto central C entre sí, la forma elipsoidal (x, y) expresada por la expresión de [Expresión 5] a la forma (x¹, y¹) que satisface la expresión de [Expresión 6] basada en la relación mencionada anteriormente; y (7) un paso (Paso 7) para cortar la superficie curva obtenida girando la forma modificada con el eje principal de la elipse expresado por la expresión de [Expresión 5] estando el eje de rotación para obtener una superficie de revolución cortada.

El paso 1 es un paso para determinar el frente de onda S de la onda de choque generada al irradiar el líquido 24 con el rayo láser de pulso a través de la fibra óptica 11. Un método para determinar el frente de onda S no está particularmente limitado, y el frente de onda S se puede determinar adquiriendo, con el uso de una cámara de alta velocidad, por ejemplo, una imagen de alta velocidad de la onda de choque generada en el líquido al irradiar el rayo láser de pulso desde la fibra óptica 11. La imagen de alta velocidad puede ser una imagen estereoscópica o una imagen plana representada en una sección transversal tomada a lo largo del eje de rotación.

(2) Paso 2

El paso 2 es un paso para determinar el punto de intersección Sf en el lado de apertura (lado frontal) de la superficie cóncava 21 en el que el frente de onda S de la onda de choque y la línea extendida del eje central de la fibra óptica 11 se cruzan entre sí. Como se ilustra en la Figura 5, un punto en el lado frontal (lado inferior en la Figura 5) en el que el frente de onda S y el eje central de la fibra óptica (parte de convergencia del rayo láser 17) se cruzan entre sí es el punto de intersección Sf.

(3) Paso 3

El paso 3 es un paso para identificar el punto central C de la onda de choque (en lo sucesivo denominada "onda de choque ideal") que se supone que es completamente esférica.

En este paso, se prepara un esferoide cortado como la superficie cóncava 21, y después de ajustar el eje central de la fibra óptica 11 para que sea coaxial con el eje de rotación del esferoide cortado, el extremo distal de la fibra óptica 11 (parte de convergencia del rayo láser 17) se fija en una posición adecuada en el lado trasero del punto focal F de la superficie cóncava 21 (punto focal situado dentro de la parte reflectante 12 de puntos focales del esferoide cortado). En este momento, se prefiere disponer el extremo distal de la parte de convergencia del rayo láser 17 de manera que el punto central C de la onda de choque que puede determinarse teóricamente en función de la forma de la parte de convergencia del rayo láser 17, por ejemplo, coincida con el punto focal F de la superficie cóncava 21, es decir, de manera que la relación: Lx=d se cumpla. La onda de choque se genera en este estado, y la sobrepresión máxima Pmax de la onda de choque reflejada y convergida en un punto fuera de la parte reflectante 12 (punto focal ubicado fuera de la parte reflectante 12 de los puntos focales del esferoide cortado) se mide por un sensor de presión, por ejemplo. Luego, la parte de convergencia del rayo láser 17 se mueve en la dirección de un eje de rotación y se determina una posición en la que se maximiza la sobrepresión máxima Pmax de la onda de choque. Luego, se supone que la posición en la que se maximiza la sobrepresión máxima Pmax de la onda de choque es una posición en la que el punto central C de la onda de choque y el punto focal F de la superficie cóncava 21 coinciden entre sí, y la posición se identifica como el punto central C de la onda de choque ideal.

Cuando el punto central C de la onda de choque ideal se determina de esta manera, el Paso 3 es independiente del Paso 1 y el Paso 2 y, por lo tanto, puede realizarse antes, después o simultáneamente con el Paso 1 y el Paso 2.

El punto central C de la onda de choque ideal se puede determinar geométricamente en función de la imagen de alta velocidad adquirida en el Paso 1.

Concretamente, como se muestra en la Figura 7, después de determinar una tangente en un punto adecuado del frente de onda S de la onda de choque, se determina el punto de intersección de una línea que pasa por el punto y es perpendicular a una dirección tangencial y la línea extendida del eje central de la fibra óptica 11, y el punto de intersección se identifica como el punto central C del frente de onda I de la onda de choque ideal. En este método, se prefiere realizar una operación similar en una pluralidad de puntos adecuados en el frente de onda S de la onda de choque para identificar los puntos centrales C. En este caso, se prefiere que los puntos de intersección sean idénticos, pero cuando los puntos de intersección indican un determinado rango, un punto que está en la extensión del eje de la fibra óptica y está más cerca de un centro de los puntos se identifica como el punto central C de la onda de choque ideal.

Además, un centro de gravedad de una forma definida por el frente de onda S de la onda de choque se puede determinar en función de la imagen de alta velocidad adquirida en el Paso 1, y el centro de gravedad se puede identificar como el punto central C. En este caso también, cuando el centro de gravedad se desvía de la línea extendida del eje central de la fibra óptica 11, un punto más cercano a la línea extendida se identifica como el punto central C de la onda de choque ideal.

(4) Paso 4

Volviendo a la Figura 5, el Paso 4 es un paso para determinar, después de determinar el punto central C de la onda de choque ideal y el punto de intersección Sf, el frente de onda I de la onda de choque ideal que pasa por el punto de intersección Sf. Concretamente, el frente de onda I de la onda de choque ideal se puede determinar dibujando un círculo que tenga un radio de una distancia desde el punto central C hasta el punto de intersección Sf, estando el punto central C el centro.

(5) Paso 5

El paso 5 es un paso para determinar la relación entre el ángulo central 0 con respecto a una línea recta que conecta el punto central C de la onda de choque ideal y el punto de intersección Sf, y la distancia AD entre el punto S0 del frente de onda S de la onda de choque y el punto I0 del frente de onda I de la onda de choque ideal. Aquí, el punto de intersección S0 y un punto de intersección I0 indican puntos de intersección entre una línea recta en una dirección radial de la onda de choque ideal que pasa por el punto central C y tiene el ángulo central de 0, y el frente de onda S y el frente de onda I, respectivamente. Se prefiere que esas relaciones se determinen generando una tabla de referencia o un gráfico de referencia. Se prefiere que el ángulo 0 sea de 0° a 180°.

(6) Paso 6

El paso 6 es un paso de modificación, después de que el punto focal F de la forma elipsoidal (punto focal correspondiente al punto focal ubicado dentro de la parte reflectante 12 de los puntos focales del esferoide cortado descrito anteriormente) se superpone al punto central C de la onda de choque ideal, la forma elipsoidal (x, y) expresada por la expresión de la [Ecuación 5] a la forma (x1, y1) que satisface la expresión de la [Ecuación 6] según la relación determinada en el Paso 5. Mediante la formación de la superficie cóncava 21 después de modificar la forma elipsoidal (x, y) expresada por la expresión de la [Ecuación 5] como se describe anteriormente, se pueden igualar las distancias de propagación sobre las que la onda de choque asférica generada se refleja en diferentes partes de la superficie cóncava 21 y se convierte en un punto fuera de la parte reflectante 12 como se ilustra en la Figura 6.

Aquí, cuando el centro de la elipse expresado por la expresión de la [Ecuación 5] se define como el origen (0, 0), el punto focal F de la elipse se expresa de la siguiente manera:

Como resultado, se pueden derivar las siguientes expresiones de la [Ecuación 18] y [Ecuación 19].

La forma elipsoidal de la [Ecuación 5] debe modificarse con el uso de sin0 y cos0 mencionados anteriormente.

(7) Paso 7

El paso 7 es un paso de cortar la superficie curva obtenida al girar la forma obtenida a través de la modificación descrita anteriormente con el eje principal de la elipse expresado por la expresión de la [Ecuación 5] estando el eje de rotación para obtener una superficie de revolución cortada.

Mediante la formación de la superficie cóncava 21 que sigue los pasos descritos anteriormente, se pueden igualar las distancias de propagación sobre las que la onda de choque generada en o cerca del punto focal F del esferoide antes de la modificación se refleja en diferentes partes de la superficie cóncava 21 y se convierte en un punto fuera de la parte reflectante 12. Como resultado, incluso cuando la onda de choque generada en el extremo distal de la fibra óptica 11 es asférica, la onda de choque puede converger eficazmente, y la sobrepresión máxima Pmax de la onda de choque puede aumentar drásticamente.

EJEMPL0S

Ahora, la presente invención se describe con mayor detalle por medio de ejemplos.

[Ejemplos 1-1 a 1-10 y Ejemplos comparativos 1-1 a 1-4]

En primer lugar, se preparó el dispositivo generador de ondas de choque 10 con la configuración descrita anteriormente y se confirmó la posición óptima del extremo distal de la fibra óptica 11 (parte de convergencia del rayo láser 17).

La parte reflectante 12 en el dispositivo generador de ondas de choque 10 incluía: el reflector 20 que tenía la superficie cóncava 21, que se proporcionó en un lado extremo, y tenía la forma de superficie de revolución cortada obtenida al cortar la forma esferoidal en la que el eje principal era el eje de rotación, y el orificio pasante 22, que se formó coaxialmente con el eje de rotación, y en el que se iba a insertar la fibra óptica 11 desde el otro lado extremo; el cuerpo de sellado 23 configurado para sellar la parte de abertura de la superficie cóncava 21; y el líquido 24 cargado entre la superficie cóncava 21 y el cuerpo de sellado 23. La forma de la elipse que sirvió como base de la superficie cóncava 21 y las dimensiones, materiales y similares de los elementos respectivos se proporcionan a continuación. (Forma de la elipse que sirvió como base de la superficie cóncava 21)

Forma de la elipse

Diámetro menor (b): 3,50 mm

Diámetro mayor (a): 5,25 mm

Elipticidad (a/b): 1,50

Longitud focal: 5,70 mm

Distancia desde la parte de apertura hasta el primer punto focal: 2,12

mm

(Dimensiones y materiales de los elementos respectivos de la parte reflectante

12)

Reflector 20

Diámetro de apertura: 6,58

mm

Material: latón

Cuerpo de sellado 23

Material: goma de silicona

Grosor: 0,15 mm

Líquido 24

Agua ultrapura (desgasificada al

vacío)

Índice de refracción (nliq): 1,301

Además, a continuación se proporciona la configuración de la fibra óptica 11 utilizada. A partir de esas configuraciones y la [Ecuación 2], se calcula que el valor teórico "d" de la distancia entre el extremo distal de la parte de convergencia del rayo láser 17 y el punto central C de la onda de choque es de 0,38 mm. Se formó una superficie central de la parte de convergencia del rayo láser 17 puliendo con el uso de abrasivos que tenían un tamaño de partícula promedio de 6 μm o menos (paquete de película de pulido de fibra desnuda 5555.5 fabricado por ULTRA TEC) en orden de tamaño de partícula promedio decreciente.

(Fibra óptica)

Núcleo

Material: cuarzo (deshidroxilado)

Diámetro del núcleo (M): 0,40 mm

Índice de refracción (nqtz): 1,437

Revestimiento

Material: cuarzo

Apertura numérica (NA): 0,22

(Parte de convergencia del rayo láser)

Ángulo (a): 18,6°

Altura (h): 0,21 mm

El dispositivo generador de ondas de choque 10 satisface, como se muestra en la siguiente [Ecuación 20], la Condición (I) suponiendo que todo el rayo láser de pulso se refleja totalmente en la parte de convergencia del rayo láser 17.

El dispositivo generador de ondas de choque 10 se utilizó para medir la sobrepresión máxima Pmax de la onda de choque generada cuando una posición del extremo distal (distancia: W desde la parte de apertura de la superficie cóncava 21 hasta el extremo distal de la parte de convergencia del rayo láser 17) de la fibra óptica 11 se cambió con el uso de un sensor de presión (Sonda de aguja Muller-Platte fabricada por Dr. Muller Instruments). Además, como rayo láser de pulso, se utilizó láser Ho:YAG. Los resultados de la medición se muestran en la Tabla 1 y la Figura 8. En esos Ejemplos y Ejemplos comparativos, se calcularon cantidades crecientes en posiciones respectivas con la sobrepresión máxima Pmax en un estado en el que la posición del extremo distal de la fibra óptica 11 coincidía con el punto focal (W=2,12) que era un valor de referencia.

Tabla 1]

A partir de los resultados mencionados anteriormente, se confirmó que, cuando el extremo distal de la fibra óptica 11 (parte de convergencia del rayo láser 17) está en el lado trasero del punto focal F de la superficie cóncava 21, se incrementó la sobrepresión máxima Pmax de la onda de choque reflejada por la superficie cóncava 21. También se confirmó que, cuando Lx/d era 1,71, la tasa creciente se convertía en 1 o menos. Es decir, se confirmó que, cuando 0<Lx/d<1,5, el rayo láser de pulso estaba enfocado.

[Ejemplos 2-1 a 2-6]

Luego, se examinó la relación entre la distancia Lx y la sobrepresión máxima Pmax cuando se cambió la forma del extremo distal (parte de convergencia del rayo láser 17) de la fibra óptica 11.

Como la fibra óptica 11, se utilizó una fibra óptica que estaba hecha de cuarzo deshidroxilado y tenía un diámetro de núcleo de la parte del cuerpo principal de 400 μm, el índice de refracción nqtz de 1,437, el ángulo a de la parte de convergencia del rayo láser 17 de 0° a 60° y la altura "h" del cono truncado de 0,164 mm a 0,284 mm (fibra óptica distinta a la que tiene el ángulo a de 0°).

Mientras tanto, como parte reflectante 12, se utilizó una parte reflectante similar a la utilizada en los Ejemplos 1-1 a 1-10. En el dispositivo generador de ondas de choque 10 según esos Ejemplos, como líquido se utilizó agua ultrapura desgasificada al vacío (índice de refracción nliq: 1,301).

Mediante la inserción de cada fibra óptica 11 en el orificio pasante 22 del reflector 20, se formó el dispositivo generador de ondas de choque 10. Como en los Ejemplos 1-1 a 1-10, la sobrepresión máxima Pmax de la onda de choque generada al cambiar la posición del extremo distal de la fibra óptica 11 se midió con el uso de un sensor de presión, y se examinó la distancia Lx a la que se maximizaba la sobrepresión máxima Pmax de la onda de choque. Además, los estados de reflexión del rayo láser de pulso en la parte de convergencia del rayo láser 17 de los dispositivos generadores de ondas de choque 10 se clasificaron en "I" cuando se cumple la Condición (I) mencionada anteriormente, "II" cuando se cumple la Condición mencionada anteriormente (II), y "III" cuando se cumple la Condición (III) mencionada anteriormente. Los resultados de la medición se muestran en la Tabla 2 y la Figura 9(a) y la Figura 9(b).

[Tabla 2]

A partir de los resultados antes mencionados, en la Condición (I), cuando Lx/d era 1,00 y 1,06, se presentó la sobrepresión máxima Pmax. Además, cuando 0<Lx/d<1,5, las cantidades crecientes excedieron 1. En particular, cuando 0,5<Lx/d<1,2, la sobrepresión máxima se volvió superior a la sobrepresión del valor de referencia en 10 MPa o más.

En la Condición (II), cuando Lx/d era 0,76 y 1,30, se presentó la sobrepresión máxima Pmax. Además, cuando 0<Lx/d<1,35, las cantidades crecientes excedieron 1. En particular, cuando 0,5<Lx/d<1,25, la sobrepresión máxima se volvió superior a la sobrepresión del valor de referencia en 10 MPa o más. En el ejemplo 2-5 (a=50,3°), incluso cuando Lx/d excedió 2, la cantidad creciente excedió 1. Se considera que esto se debe a que, en el Ejemplo 2-5 (a=50,3°) en comparación con el Ejemplo 2-4 (a=35,5°), la reflexión interna (reflexión total) del rayo láser de pulso en la parte de convergencia del rayo láser 17 se redujo abruptamente, y el efecto del rayo láser de impulsos transmitido a través de la parte de convergencia del rayo láser 17 se hizo más grande.

En la Condición (III), cuando Lx/d era 1,16, se presentó la sobrepresión máxima Pmax. Además, cuando 0<Lx/d (rango máximo de medición: 2,41), la cantidad creciente excedió 1. En particular, cuando 0,5<Lx/d<1,75, la sobrepresión máxima se volvió superior a la sobrepresión del valor de referencia en 10 MPa o más.

En el Ejemplo 2-3 (a=28°) y el Ejemplo 2-4 (a=35,5°), los valores máximos de sobrepresión máxima fueron 51,8 MPa y 49,4 MPa, respectivamente, y se pudo aumentar a alrededor de 50 MPa. Mientras tanto, en el Ejemplo 2-2, incluso con la Condición (I), el valor máximo de la sobrepresión máxima se hizo más pequeño que en el Ejemplo 2-4 con la Condición (II). Se considera que esto se debe a que, en el Ejemplo 2-1, una distancia de propagación en el líquido a una posición enfocada del rayo láser de pulso es larga, y el rayo láser de pulso es absorbido en el líquido antes de alcanzar la posición enfocada.

[Ejemplos 3-1 a 3-3]

Como fibra óptica 11, se prepararon fibras ópticas con un diámetro de núcleo de la parte del cuerpo principal 16 de 300 |jm, 400 |jm y 600 jim, respectivamente, el ángulo a formado por ambos lados del trapezoide isósceles expresado por la sección transversal en el eje la dirección de la parte de convergencia del rayo láser 17 de 26,4° a 29,0° y la altura del cono truncado de la parte de convergencia del rayo láser 17 de 0,17 mm a 0,44 mm.

Esa fibra óptica 11 se fijó al reflector que tiene la superficie cóncava que tiene una elipticidad de 1,5, que se obtiene al cortar por un plano perpendicular al eje principal, para formar el dispositivo generador de ondas de choque 10.

Esos dispositivos generadores de ondas de choque 10 también satisfacen la Condición (I) en la que la parte de convergencia del rayo láser 17 refleja totalmente todo el rayo láser de pulso. Como en los Ejemplos 1-1 a 1-10, la sobrepresión máxima Pmax de la onda de choque generada al cambiar la posición del extremo distal de la fibra óptica 11 se midió con el uso de un sensor de presión, y se examinó la distancia Lx a la que se maximizaba la sobrepresión máxima Pmax de la onda de choque. Los resultados de la medición se muestran en la Tabla 3 y la Figura 10 y la Figura 11 (a) a la Figura 11 (c).

A partir de esos resultados, se descubrió que, cuando el ángulo a estaba cercano a los 30°, se establecía una relación de la [Ecuación 1] y [Ecuación 2] entre una distancia X desde el extremo distal de la fibra óptica hasta el centro de la onda de choque, y el diámetro del núcleo M.

Tabla 3]

[Ejemplo 4-1, Ejemplo 4-2 y Ejemplo comparativo 4-1].

Finalmente, mediante el Ejemplo 4-1, el Ejemplo 4-2 y el Ejemplo comparativo 4-1, se examinó la relación entre la forma de la superficie cóncava 21 y la sobrepresión máxima Pmax.

1. Diseño del reflector

Como fibra óptica 11, se preparó una fibra óptica hecha de cuarzo deshidroxilado, que tiene el diámetro del núcleo de la parte del cuerpo principal de 400 μm, el índice de refracción nqtz de 1,437, el ángulo a de la parte de convergencia del rayo láser 17 de 30° y la una altura "h" del cono truncado de 0,23 mm. Esta fibra óptica 11 se inserta en un reflector 20 que es similar a la de los Ejemplos 1-1 a 1-10, y se ajusta para que la distancia Lx sea de 0,23 mm para formar el dispositivo generador de ondas de choque 10. Este dispositivo generador de ondas de choque 10 también satisface la Condición (I) en la que la parte de convergencia del rayo láser 17 refleja totalmente todo el rayo láser de pulso.

(1) Paso 1

El dispositivo generador de ondas de choque 10 se utilizó para irradiar el líquido 24 con el rayo láser de pulso (longitud de onda: 2,1 μm, ancho de pulso: 100 nseg, 43 mJ/pulso a 48 mJ/pulso, período de oscilación: 1 Hz) para generar la onda de choque y fotografiar el frente de onda S con una cámara de alta velocidad (velocidad de fotografía: 10 Mfps, tiempo de exposición: 50 nseg).

(2) Pasos 2 a 4

A partir de la imagen de alta velocidad obtenida de este modo, se identificó el punto de intersección Sf del frente de onda S de la onda de choque y la línea extendida del eje central de la fibra óptica 11. A partir de los resultados de la Tabla 2, se supuso que la posición a 230 μm frente al extremo distal de la parte de convergencia del rayo láser 17 era el punto central C de la onda de choque, y un círculo (círculo completo) que tenía el punto central C como el centro y pasó por el punto de intersección Sf se definió como el frente de onda I de la onda de choque ideal.

(3) Paso 5

Se determinaron el ángulo (ángulo central) 0 alrededor del punto central C con respecto a la línea recta que conecta el punto de intersección Sf y el punto central C y la distancia AD entre el punto S0 en el frente de onda S de la onda de choque y el punto I0 en el frente de onda I de la onda de choque ideal. Los resultados de la determinación se muestran en la Figura 12.

(4) Paso 6

La forma elipsoidal (x, y) expresada por la expresión de la [Ecuación 21] (caso en que a/b=1,5 y b=1,8 en la expresión de la [Ecuación 5]) se modificó, después de superponer entre sí el punto focal F (de los puntos focales del esferoide cortado descritos anteriormente, el punto focal correspondiente al punto focal situado en el interior de la parte reflectante 12) de la forma elipsoidal y el punto central C de la onda de choque ideal, a la forma (x¹, y¹) que satisface la expresión de la [Ecuación 6] basándose en la relación de la Figura 12 determinada en el Paso 5.

(5) Paso 7

La forma así modificada se hizo girar con un eje principal de una elipse expresada por la expresión de la [Ecuación 21] siendo un eje de rotación para determinar la forma de la superficie cóncava 21 del reflector 20. El reflector 20 fue diseñado en base a la forma de la superficie cóncava 21.

2. Medida de sobrepresión máxima Pmax de onda de choque

Como fibra óptica 11, se preparó una fibra óptica hecha de cuarzo deshidroxilado, que tenía el diámetro del núcleo de la parte del cuerpo principal de 400 μm, el índice de refracción nqtz de 1,437, el ángulo a de la parte de convergencia del rayo láser 17 de 30° y la una altura "h" del cono truncado de 0,23 mm. La fibra óptica 11 se unió al reflector 20 en cada uno de los Ejemplos 4-1 y 4-2 y el Ejemplo comparativo 4-1 para formar el dispositivo generador de ondas de choque 10. Luego, se generó realmente la onda de choque, y se midió la sobrepresión máxima Pmax de la onda de choque reflejada y convergida en un punto fuera de la parte reflectante 12 para examinar la relación entre la forma de la superficie cóncava 21 y la sobrepresión máxima Pmax de la onda de choque.

(Ejemplo 4-1)

Al reflector 20 diseñado como se describe anteriormente, se unió la fibra óptica 11 de manera que la distancia Lx se ajustó a 0,23 mm para formar el dispositivo generador de ondas de choque 10.

El dispositivo generador de ondas de choque 10 se utilizó para generar la onda de choque y medir la sobrepresión máxima Pmax de la onda de choque reflejada y convergida en un punto fuera de la parte reflectante 12 con el uso de un sensor de presión. En ese momento, el rayo láser de pulso irradiado para generar la onda de choque tenía una longitud de onda de 2,1 μm, un ancho de pulso de 100 nseg, 43 mJ/pulso a 48 mJ/pulso y un período de oscilación de 1 Hz.

(Ejemplo 4-2)

De manera similar al Ejemplo 4-1, salvo que se utilizó como reflector 20 un reflector que tenía la superficie cóncava 21 obtenida cortando la forma esferoidal que tenía la elipticidad a/b de 1,5 por un plano perpendicular al eje principal, se midió la sobrepresión máxima Pmax de la onda de choque.

(Ejemplo comparativo 4-1)

De manera similar al Ejemplo 4-1, salvo que se utilizó como reflector 20 un reflector que tenía la superficie cóncava 21 obtenida cortando la forma esferoidal que tenía la elipticidad a/b de 1,5 por un plano perpendicular al eje principal, y que la distancia Lx se ajustó para que fuera de 0 mm (el extremo distal de la fibra óptica 11 se ajustó para que coincidiera con el punto focal F de la superficie cóncava 21), se midió la sobrepresión máxima Pmax de la onda de choque. Los resultados de las mediciones se muestran en la Tabla 4 y la Figura 13.

[Tabla 4]

Ejemplo 4-1 y el Ejemplo 4-2, en comparación con el dispositivo generador de ondas de choque según el Ejemplo comparativo 4-1, la sobrepresión máxima Pmax de la onda de choque reflejada y convergente era alta. También se confirmó que, con el dispositivo generador de ondas de choque según el Ejemplo 4-1, la sobrepresión máxima Pmax de la onda de choque se incrementó hasta aproximadamente 1,35 veces la sobrepresión máxima Pmax obtenida con el dispositivo generador de ondas de choque según el Ejemplo 4-2.

Explicación de los números de referencia

10: dispositivo generador de ondas de choque, 11: fibra óptica, 12: parte reflectante, 14: catéter, 16: parte del cuerpo principal, 16a: núcleo, 16b: revestimiento, 17: parte de convergencia del rayo láser, 17a: superficie del extremo distal, 17b: ambos lados, 20: reflector, 21: superficie cóncava, 22: orificio pasante, 22a: parte frontal del orificio pasante, 23: cuerpo de sellado, 24: líquido, 31: parte de conexión de la tubería de suministro de agua, 32: parte de conexión de la tubería de descarga de agua, 33: elemento de fijación

Claims

REIVINDICACI0NES

1. Un dispositivo generador de ondas de choque (10), que comprende:

una fibra óptica (11); y una parte reflectante (12),

el dispositivo generador de ondas de choque está configurado para reflejar y converger la onda de choque generada dentro de la

parte reflectante a un exterior de la parte reflectante, la parte reflectante que incluye:

un reflector (20) que tiene una superficie cóncava (21), que se proporciona en un lado extremo, y tiene una forma de superficie de revolución cortada obtenida al cortar un esferoide en el que un eje principal es un eje de rotación, o una superficie curva obtenida al modificar el esferoide, y un orificio pasante (22), que se forma coaxialmente con el eje de rotación, y en el que se va a insertar la fibra óptica desde otro lado extremo;

un cuerpo de sellado (23) configurado para sellar una parte de apertura de la superficie cóncava; y

un líquido (24) que se cargará entre la superficie cóncava y el cuerpo de sellado, caracterizado porque la fibra óptica tiene un extremo distal dispuesto en una posición en el otro lado extremo de un punto focal de la superficie cóncava en la parte reflectante, en el que la onda de choque reflejada por la superficie cóncava es convergente fuera de la parte reflectante.

2. El dispositivo generador de ondas de choque según la reivindicación 1, en donde la fibra óptica incluye, en una parte del extremo distal de la misma, una parte de convergencia del rayo láser (17) que tiene forma de cono truncado.

3. El dispositivo generador de ondas de choque según la reivindicación 2, en donde la distancia Lx desde un extremo distal de la parte de convergencia del rayo láser hasta el punto focal satisface la Ecuación 1 y la Ecuación 2:

siempre que, en la Ecuación 2, "a" represente un ángulo formado por un trapezoide isósceles expresado por una sección transversal en una dirección axial de la parte de convergencia del rayo láser, "nqtz" represente un índice de refracción de un núcleo (16a) de la fibra óptica, "nnq" represente un índice de refracción del líquido, "NA" represente una apertura numérica de la fibra óptica, "M" represente un diámetro de núcleo en una parte del extremo proximal de la parte de convergencia del rayo láser y "h" represente una altura de un cono truncado de la parte de convergencia del rayo láser.4

4. El dispositivo generador de ondas de choque según la reivindicación 2, en donde la distancia Lx desde un extremo distal de la parte de convergencia del rayo láser hasta el punto focal satisface la Ecuación 3 y la Ecuación 4:

siempre que, en la Ecuación 4, "a" represente un ángulo formado por un trapezoide isósceles expresado por una sección transversal en una dirección axial de la parte de convergencia del rayo láser, "nqtz" represente un índice de refracción de un núcleo (16a) de la fibra óptica, "nnq" represente un índice de refracción del líquido, "NA" represente una apertura numérica de la fibra óptica, "M" represente un diámetro de núcleo en una parte del extremo proximal de la parte de convergencia del rayo láser y "h" represente una altura de un cono truncado de la parte de convergencia del rayo láser.

5. El dispositivo generador de ondas de choque según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la superficie cóncava es una superficie de revolución cortada obtenida al cortar una superficie curva obtenida al girar una forma (x¹, y¹) determinada por la Ecuación 5 y la Ecuación 6 con un eje principal de una elipse expresada por la Ecuación 5 siendo un eje de rotación,

siempre que, en la Ecuación 6, "0" represente, cuando un frente de onda de la onda de choque en un momento determinado esté representado por S, un frente de onda de la onda de choque ideal suponiendo que la onda de choque que es completamente esférica esté representada por I, un punto central de la onda de choque ideal esté representado por C, y un punto en el frente de onda S y frente de onda I que está situado en una prolongación de un eje central de la fibra óptica esté representado por Sf, un ángulo alrededor del punto central C con respecto a una línea que conecta el punto central C y el punto Sf, y "AD" represente, cuando los puntos de intersección de una línea recta en dirección radial de la onda de choque ideal que pasa por el punto central C y tiene un ángulo central de 0, y el frente de onda S y el frente de onda I estén representados por S0 e I0, respectivamente, una distancia entre el punto de intersección S0 y el punto de intersección I0.

6. Un sistema de ablación por ondas de choque, que comprende:

el dispositivo generador de ondas de choque de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5; y un catéter (14) que tiene el dispositivo generador de ondas de choque fijado a un extremo distal del mismo.