JPH04263847A - 圧力パルス発生器 - Google Patents

圧力パルス発生器

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JPH04263847A
JPH04263847A JP3305224A JP30522491A JPH04263847A JP H04263847 A JPH04263847 A JP H04263847A JP 3305224 A JP3305224 A JP 3305224A JP 30522491 A JP30522491 A JP 30522491A JP H04263847 A JPH04263847 A JP H04263847A
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JP
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space
pressure pulse
diaphragm
propagation medium
pressure
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JP3305224A
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Manfred Rattner
ラトナー マンフレート
Gerhard Buchholtz
ブーフホルツ ゲルハルト
Matthias Mahler
マーラー マチアス
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Original Assignee
Siemens Corp
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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    • A61B17/22—Implements for squeezing-off ulcers or the like on inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; for invasive removal or destruction of calculus using mechanical vibrations; for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for
    • A61B17/225—Implements for squeezing-off ulcers or the like on inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; for invasive removal or destruction of calculus using mechanical vibrations; for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for for extracorporeal shock wave lithotripsy [ESWL], e.g. by using ultrasonic waves
    • A61B17/2251—Implements for squeezing-off ulcers or the like on inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; for invasive removal or destruction of calculus using mechanical vibrations; for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for for extracorporeal shock wave lithotripsy [ESWL], e.g. by using ultrasonic waves characterised by coupling elements between the apparatus, e.g. shock wave apparatus or locating means, and the patient, e.g. details of bags, pressure control of bag on patient
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G10K11/02—Mechanical acoustic impedances; Impedance matching, e.g. by horns; Acoustic resonators
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K9/00—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
    • G10K9/12—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、音響伝播媒体内に音響
的圧力パルスを発生するために使われ、衝撃的に駆動可
能なダイヤフラムを有する圧力パルス源を備えた圧力パ
ルス発生器に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の圧力パルス発生器は種々異なっ
た目的のために、例えば、医学において患者の身体内に
存在する結石を非接触的に破砕するために、または病理
的組織変化を同様に非接触的に治療するために使用され
ている。その場合、第１のケースでは正（過圧）の圧力
パルスが使用され、第２のケースでは特に負（負圧）の
圧力パルスが使用される。さらに、この種の圧力パルス
発生器は材料試料に圧力パルスを与えるために材料試験
において使用されている。圧力パルス発生器はその都度
音波治療を行うべき対象物に常に適当な方法で音響的に
結合され、それにより音響伝播媒体内に発生された圧力
パルスが対象物内へ導入される。圧力パルス発生器と音
波治療を行うべき対象物とは、対象物の音波治療を行う
べき範囲が圧力パルスの伝播路内に存在するように、相
対的に互いにアライメントが行われる。圧力パルス発生
器が集束される衝撃波を放射する場合、さらに対象物の
音波治療を行うべき範囲は圧力パルスの焦点領域内に存
在することが保証されなければならない。
【０００３】冒頭で述べた種類の圧力パルス発生器は米
国特許第４，６７４，５０５号明細書に記載されている
。この米国特許明細書において、圧力パルス発生器は正
の圧力パルスを発生するいわゆる電磁式衝撃波発生器で
あり、その作用は、コイル装置が高電圧パルスを与えら
れると極めて迅速に磁界を構成し、この磁界がコイル装
置に対向して位置するダイヤフラム内に電流を誘起し、
この電流はコイル装置内を流れる電流に対して逆向きで
ありしかもコイル装置によって発生された磁界に対して
逆向きの磁界を形成することに基づいている。この際に
発生した反発力によって、ダイヤフラムが衝撃的にコイ
ル装置から離反させられる。その際に圧力パルスが音響
伝播媒体内へ導入され、この圧力パルスが伝播路を伝播
される際に徐々に衝撃波になる。
【０００４】この種の衝撃波発生器は効率が比較的小さ
く、それゆえ供給された電気エネルギーの大部分が熱に
変換され、その結果圧力パルス源が徐々に加熱される。 圧力パルス源の運転温度が高められると特に高い機械的
応力を付与されているダイヤフラムが故障するために圧
力パルス源が早期に故障してしまうので、ヨーロッパ特
許出願公開第０，２６５，７４１号公報に記載された圧
力パルス発生器の場合には、音響伝播媒体は圧力パルス
源の運転中に冷却器を通る循環路内に導入される。この
ようにして圧力パルス源から音響伝播媒体に放出された
熱を排出することは基本的には可能である。しかしなが
ら、公知の圧力パルス発生器の場合冷却作用はあらゆる
場合に充分であるというわけではない。つまり、公知の
圧力パルス発生器においては“熱巣”が形成され、この
熱巣に対しては充分な熱排出が保証されない。さらに、
冒頭で述べた種類の圧力パルス発生器においては、ダイ
ヤフラムが圧力パルスの発生後その出発位置に復帰しな
ければならないという問題がある。すなわち、ダイヤフ
ラムは衝撃波の発生後その都度規定の出発位置を取り、
この出発位置でコイル装置に押付けられることが保証さ
れるが、このことは連続的に発生された衝撃波の音響特
性値は充分精密に同一であるということの前提となって
いる。ヨーロッパ特許出願公開第０，１８８，７５０号
公報に記載された圧力パルス発生器においては、出発位
置へのダイヤフラムの復帰は、ダイヤフラムの音響伝播
媒体とは反対側の側面に負圧を作用せしめられることに
よって行われる。このようにして、出発位置へのダイヤ
フラムの確実な復帰が保証される。しかしながら、公知
の圧力パルス発生器の場合、極めて高い構成的な労力で
もって運転されなければならず、しかも負圧源を準備し
なければならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、コ
スト的に有利でしかも構成的に簡単な方法によって、一
方では不十分な冷却に起因して圧力パルス発生器が早期
に故障することが回避され、他方では音響特性値がほぼ
同一である連続的な圧力パルスを発生することが保証さ
れるように、冒頭で述べた種類の圧力パルス発生器を構
成することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明は、音響伝播媒体内に音響的圧力パル
スを発生するために衝撃的に駆動可能なダイヤフラムを
有する圧力パルス源と、前記ダイヤフラムに対向して位
置する壁とを備え、この壁はこの壁とダイヤフラムとの
間に存在して液状音響伝播媒体を含む第１空間を壁の他
側に存在して音響伝播媒体を含む第２空間から液密に分
離し、第１空間内に入れられた音響伝播媒体はダイヤフ
ラムをその出発位置へ復帰させるために周囲圧力よりも
高い静圧を有し、冷却装置を通って流れることを特徴と
する。
【０００７】
【発明の効果】本発明によれば、冷却装置を通って流れ
る音響伝播媒体はダイヤフラムと壁との間の第１空間内
に存在するので、音響伝播媒体にとっては良好な流れ特
性が得られ、それゆえ熱巣が形成され得ず、それによっ
て良好な冷却作用が保証される。同時にダイヤフラムは
圧力パルスの放射後周囲圧力に比較して高い圧力を有す
る音響伝播媒体によってその出発位置へ復帰させられ、
それゆえダイヤフラムの後側に負圧を与えるために必要
な手段は有利に省略され得る。その際、ダイヤフラムの
確実な復帰を保証するためにはダイヤフラムの剛性にも
よるが１バール以下の比較的低い過圧で充分であり、そ
れゆえ音響伝播媒体の流れを維持するために必要な圧力
はダイヤフラムをその出発位置へ復帰させるためには充
分な大きさである。さらに、本発明による圧力パルス発
生器は、第１空間内の高い圧力によって有害なキャビテ
ーション現象の発生が明らかに回避され、場合によって
は生じ得るキャビテーション気泡が音響伝播媒体の流れ
によって第１空間から迅速に排除されるという利点を有
している。因みに、壁は、僅かな音響減衰作用を有して
音響インピーダンスに関して第１空間内に存在する音響
伝播媒体と第２空間内に存在する音響伝播媒体とに整合
するような材料から特に形成される。
【０００８】ドイツ連邦共和国特許出願公開第３，３１
２，０１４号公報によれば、ダイヤフラムが圧力を有す
る伝播媒体によってその出発位置へ復帰させられる圧力
パルス発生器が公知である。しかしながら、この公報に
おいては、音響伝播媒体を冷却装置を通って流すことは
行われておらず、さらに、衝撃波を導く材料から形成さ
れしかも良好な冷却作用を得るのに必要な有利な流れ特
性を保証するために使われる壁は設けられていない。
【０００９】本発明の有利な実施態様によれば、第１空
間内に入れられた音響伝播媒体の静圧、もしくは、単位
時間毎に冷却装置を通って流れる音響伝播媒体の量が調
整可能である。従って、ダイヤフラムに作用する復帰力
もしくは冷却力はその都度の運転条件に整合させること
ができる。
【００１０】本発明の優れた実施態様によれば、音響伝
播媒体は閉循環路において冷却装置を通って流れる。そ
の場合、音響伝播媒体を脱気すること、および例えば腐
食防止手段を設けることも容易に可能となる。
【００１１】音響伝播媒体が第１空間内においてはダイ
ヤフラムの表面に対して少なくともほぼ平行な流れ方向
を有する場合には、特に良好な冷却作用が得られる。
【００１２】本発明の特に優れた実施態様によれば、第
１空間を第２空間から分離する壁は音響レンズとして形
成される。このことは、ダイヤフラムから放射された圧
力パルスを集束させることを必要とし、そのために音響
レンズを必要とする場合には特に有利である。
【００１３】本発明の好ましい実施態様によれば、第２
空間は可撓性結合膜によって閉鎖され、調整タンクに結
合される。このようにして、音波治療を行うべき対象物
に圧力パルス発生器を音響結合するために使われる可撓
性結合膜を、音波治療を行うべき対象物に対して相対的
に圧力パルス発生器の所望のアライメントを行うことが
できるように、変形させることが容易に可能となる。第
１空間と第２空間とは壁つまり音響レンズによって互い
に分離され、第１空間内に存在する音響伝播媒体だけが
冷却装置を通って流れることによって、第２空間内に存
在する音響伝播媒体の温度を音波治療を行うべき対象物
（例えば患者）の要求に合わせることが有利に可能であ
る。しかもこのことは第１空間内に存在する音響伝播媒
体の通常の低い温度に著しく依存する冷却作用に悪影響
を与えることなく行われる。
【００１４】
【実施例】次に本発明の一実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は本発明の一実施例として形成された
衝撃波発生器の概略断面図を示す。
【００１５】図１に示された本発明による圧力パルス発
生器は生体の身体内の結石を破砕するために使われる衝
撃波発生器である。この衝撃波発生器は管状容器１を有
し、この管状容器１はその一端部が衝撃波源２によって
閉鎖され、その他端部が可撓性結合膜３によって閉鎖さ
れている。
【００１６】衝撃波源２はコイルホルダ４の平坦状取付
け面上に配置されたコイル５を有している。このコイル
５は端子６、７を持っており、端子６、７に結合された
コイル５のターン（ターンの１つに符号８が付されてい
る）は螺旋状に巻回されている。コイルホルダ４は電気
絶縁性材料たとえば酸化アルミニウムセラミックスから
形成されている。コイル５のターン８間の空間には電気
絶縁性注型樹脂が充填されている。コイル５の端子６、
７は高電圧パルス発生器９に接続されている。
【００１７】絶縁シート１０を介して、コイル５のコイ
ルホルダ４とは反対側に対向して、導電性材料たとえば
銅から構成された円板状平坦ダイヤフラム１１が配置さ
れている。ダイヤフラム１１、絶縁シート１０およびコ
イル５はコイルホルダ４と共にこのコイルホルダ４に設
けられた位置決め縁部によって１つのユニットに纏めら
れている。このユニットはコイルホルダ４に当接するリ
ング１２と多数のねじ（２つのねじの中心線が一点鎖線
で示されている）とによって容器１の孔内に設けられた
突起１３に対して押付けられている。その際、ダイヤフ
ラム１１は場合によっては図示されていない適当なシー
ル手段を介して液密に突起１３に当接する。突起１３の
ダイヤフラム１１とは反対側には、例えばポリスチロー
ルから構成された平凹音響収束レンズ１４がその平坦面
でもって当接している。収束レンズ１４は概略的に図示
されて容器１の孔内に挿入された保持リング３４によっ
て軸線方向に固定されている。収束レンズ１４とダイヤ
フラム１１との間に画成された第１空間内には液体たと
えば水が存在している。ダイヤフラム１１と収束レンズ
１４とによって画成された第１空間は取水管１５および
排水管１６を有し、これらには取水導管１７および排水
導管１８が接続されている。それゆえ、ポンプ１９によ
って水が循環することができ、その際水は冷却装置２０
を通って導かれる。さらに、排水導管１８には気泡分離
器２１が接続され、この気泡分離器２１内に気泡が集め
られる。ポンプ１９および冷却装置２０の後には適当な
調節弁３１が接続されており、この調節弁３１は単位時
間毎に第１空間、従って冷却装置２０を通って流れる水
量を調整するために使われる。気泡分離器２１は適当な
調節弁３２を介して圧縮空気蓄積器３３に接続され、そ
れゆえ調節弁３２によって第１空間内の静圧を調整する
ことができる。
【００１８】収束レンズ１４と結合膜３との間に形成さ
れた第２空間は収束レンズ１４によって第１空間から液
密に分離されており、この第２空間内には同様に液体た
とえば水が入れられている。第２空間も同様に取水管２
２および排水管２３を有し、これらには取水導管２４お
よび排水導管２５が接続されている。それゆえ、ポンプ
２６によって水は加熱装置２７を通って導かれる。この
加熱装置２７は、第２空間内の水の温度を治療すべき生
体３０のほぼ体温に高めるために使われる。排水導管２
５には調整タンク２９が接続されており、この調整タン
ク２９は生体３０の身体に衝撃波発生器を押付ける際に
第２空間から排除された水量を収容するために使われる
。調整タンク２９は同時に気泡分離器として使われる。
【００１９】コイル５が高電圧パルス発生器９によって
高電圧パルスを与えられることにより、上述した衝撃波
発生器によって衝撃波が公知の方法で作成される。コイ
ル５はその高電圧パルスに基づいて極めて迅速に磁界を
形成し、この磁界がダイヤフラム１１内にコイル５内に
流れる電流とは逆向きの電流を誘起する。この電流はコ
イル５を通って流れる電流に所属する磁界とは逆向きの
磁界を形成する。その際に発生した反発力によってダイ
ヤフラム１１が衝撃的にコイル５から離反させられ、そ
れによって、音響伝播媒体としてダイヤフラム１１に接
して第１空間内に存在する水内に最初は平坦状の圧力パ
ルスが導入される。この圧力パルスは収束レンズ１４に
よって図１に一点鎖線で示されたように焦点区域Ｆに集
束される。焦点領域Ｆは衝撃波発生器の中心軸線Ｍ上に
位置している。集束される圧力パルスはその場合第２空
間内に音響伝播媒体として入れられている水内を伝播す
る。公知の位置測定装置たとえばＸ線位置測定装置によ
って破砕すべき結石Ｋたとえば腎臓Ｎの結石が焦点区域
Ｆ内に存在するような位置にて衝撃波発生器が治療すべ
き生体３０の身体に袋３によって押付けられると、結石
Ｋは連続的な圧力パルスによって破片に破砕される。こ
の破片は自然に排泄され得る程小さい。ちなみにダイヤ
フラム１１から放射された圧力パルスは、第１空間およ
び第２空間内に存在する水ならびに生体３０の身体組織
を通る間に徐々にいわゆる衝撃波に変化する。衝撃波は
非常に高い前面圧力を有する圧力パルスである。
【００２０】第１空間内に存在する水が上述したように
冷却装置２０を通って循環することによって、圧力パル
ス発生器を運転する際に発生する損失熱は問題なく排出
され得ることが保証される。その際、取水管１７と排水
管１６とを対向配置することによってダイヤフラム１１
の表面に対してほぼ平行な流れ方向が生じ、このことに
より熱巣の発生が回避されるというように、冷却作用に
ポジティブに作用する。さらに、高い冷却作用を得るこ
とはダイヤフラムの直ぐ近くの領域に存在する水だけが
冷却循環路内に引込まれることが必要であるが、このこ
とは音響収束レンズ１４がダイヤフラムに隣接する第１
空間と、収束レンズ１４と結合膜３との間に存在する第
２空間との間の分離壁として作用することによって達成
される。冷却作用は調節弁３１を操作することによって
その都度の要求に合致させることができる。その場合、
冷却作用は調節弁が開かれれば開かれる程大きくなる。 さらに、冷却装置２０の冷却パワーは図示されていな公
知の方法で調整可能である。第１空間内に存在する水は
周囲圧力に対して例えば約１バールの静過圧にある。こ
れによって、厚みが図１には誇張して示されているダイ
ヤフラム１１は圧力パルスもしくは衝撃波の発生後その
都度、絶縁シート１０を介して常にコイル５の表面に当
接する出発位置に復帰させられる。これによって、連続
的に発生される衝撃波はその都度等しい音響特性量を有
することが保証される。第１空間内に存在する水の静圧
は調節弁３２を操作することによってその都度の要求に
合致させることができる。第１空間において冷却装置２
０を通って循環する水は第１空間内に流入する際には例
えば室温よりも低い温度を有しているが、この水は結合
膜３を介して生体３０の身体に接する第２空間の水から
は分離されることによって、第２空間の水は加熱装置２
７によって治療すべき生体３０にとって好適な温度たと
えば体温にもたらされる。このことは圧力パルス源２の
領域で得られる冷却作用を何ら低下させることなく行わ
れる。ちなみに図示されていない方法で、冷却装置２０
の冷却パワーおよび／または調節弁３１を単位時間毎に
流れる水量は、予め選定可能な一定温度を有する水が第
１空間内へ流入するように調節され得る。さらに同様に
図示されていない方法で、第１空間内の静圧は、コイル
５に供給された高電圧パルスの振幅が増大すると共に増
大する圧力パルスの振幅に応じて、圧力パルスの増大と
共に静圧が上昇するように調節され得る。
【００２１】上述した実施例の場合、第１空間および第
２空間内には同一の音響伝播媒体つまり水が存在する。 このことは絶対必要であることではない。むしろ両空間
内には異なった音響伝播媒体を収容することも可能であ
る。
【００２２】本発明は上記において医療目的に使われる
衝撃波発生器だけについて述べたが、他の圧力パルス発
生器においても使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１　　容器 ２　　圧力パルス源 ３　　結合膜 ４　　コイルホルダ ５　　コイル ６、７　　端子 ８　　ターン ９　　高電圧パルス発生器 １０　　絶縁シート １１　　ダイヤフラム １２　　リング １３　　突起 １４　　収束レンズ １５　　取水管 １６　　排水管 １７　　取水導管 １８　　排水導管 １９　　ポンプ ２０　　冷却装置 ２１　　気泡分離器 ２２　　取水管 ２３　　排水管 ２４　　取水導管 ２５　　排水導管 ２６　　ポンプ ２７　　加熱装置 ２９　　調整タンク ３０　　生体 ３１、３２　　調節弁 ３３　　圧縮空気蓄積器 ３４　　保持リング Ｆ　　焦点区域 Ｋ　　結石 Ｍ　　中心軸線 Ｎ　　腎臓

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　音響伝播媒体内に音響的圧力パルスを
    発生するために衝撃的に駆動可能なダイヤフラム（１１
    ）を有する圧力パルス源（２）と、前記ダイヤフラム（
    １１）に対向して位置する壁（１４）とを備え、この壁
    はこの壁（１４）とダイヤフラム（１１）との間に存在
    して液状音響伝播媒体を含む第１空間を壁（１４）の他
    側に存在して音響伝播媒体を含む第２空間から液密に分
    離し、第１空間内に入れられた音響伝播媒体はダイヤフ
    ラム（１１）をその出発位置へ復帰させるために周囲圧
    力よりも高い静圧を有し、冷却装置（２０）を通って流
    れることを特徴とする圧力パルス発生器。
  2. 【請求項２】　　第１空間内に入れられた音響伝播媒体
    の静圧は調整可能であることを特徴とする請求項１記載
    の圧力パルス発生器。
  3. 【請求項３】　　単位時間毎に冷却装置（２０）を通っ
    て流れる音響伝播媒体の量は調整可能であることを特徴
    とする請求項１または２記載の圧力パルス発生器。
  4. 【請求項４】　　音響伝播媒体は閉循環路において冷却
    装置（２０）を通って流れることを特徴とする請求項１
    ないし３の１つに記載の圧力パルス発生器。
  5. 【請求項５】　　音響伝播媒体は第１空間内においては
    ダイヤフラム（１１）の表面に対して少なくともほぼ平
    行な流れ方向を有することを特徴とする請求項１ないし
    ４の１つに記載の圧力パルス発生器。
  6. 【請求項６】　　第１空間を第２空間から分離する壁（
    １４）は音響レンズとして形成されることを特徴とする
    請求項１ないし５の１つに記載の圧力パルス発生器。
  7. 【請求項７】　　第２空間は可撓性結合膜（３）によっ
    て閉鎖され、調整タンク（２９）に結合されることを特
    徴とする請求項１ないし６の１つに記載の圧力パルス発
    生器。
JP3305224A 1990-10-29 1991-10-23 圧力パルス発生器 Pending JPH04263847A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT90120740.7 1990-10-29
EP90120740A EP0483396B1 (de) 1990-10-29 1990-10-29 Akusticher Druckimpulsgenerator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04263847A true JPH04263847A (ja) 1992-09-18

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ID=8204664

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3305224A Pending JPH04263847A (ja) 1990-10-29 1991-10-23 圧力パルス発生器

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5207215A (ja)
EP (1) EP0483396B1 (ja)
JP (1) JPH04263847A (ja)
DE (1) DE59010891D1 (ja)

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