An Electromagnetic Shock Wave Generator Employing a Solenoid Coil for Extracorporeal Shock Wave Therapy: Construction and Acoustical Properties

체외 충격파 치료술을 위한 솔레노이드 코일을 이용한 전자기식 충격파 발생기: 구성 및 음향학적 특성

An electromagnetic type shock wave generator suitable for extracorporeal shock wave therapy has been constructed by employing a solenoid coil. The Property of the shock waves produced by the shock wave generator was evaluated using a needle hydrophone. It was shown that, as the capacitor discharging voltage increased from 8 to 18 kV, the Positive Peak Pressure (P+) of the shock wave increased non-linearly from 10 to 77 Wa. In contrast. the negative peak Pressure (f) varied between -3.2 and -6.8 MPa. had its absolute maximum of -6.9 ma at 14 kV The peak amplitudes P+ measured repeatedly under the same voltage setting varied within $5\;\%$ from mean values and this is very small compared to about $50\;\%$ for electrohydraulic type shock wave generators. It could be observed, from the hydrophone signal recorded over 1 ms. several sequential acoustic impulses representing bubble collapses. namely. acoustic cavitation. induced by the shock wave. A technique based on wavelet transformation was used to accurately measure the time delay between the 1st and 2nd collapse known to be closely related to the shock strength. It was observed that the measured time delay increased almost linearly from 120 to $700\;{\mu}s$ with the shock wave Pressure P+ increasing from 10 to 77 MPa.

솔레노이드 코일을 이용하여 체외 충격파 치료술에 적합한 전자기식 충격파 발생기를 구성하였다. 충격파 발생기의 충격파의 특성은 바늘형 하이드로폰을 이용하여 평가하였다 충격파 발생기 방전 전압이 8에서 18 kV로 증가할 때 측정된 충격파의 최대 양압 (P+)은 $10\~77\;MPa$사이를 비선형적으로 증가하는 것으로 나타났다. 반면, 충격파 최대 음압 (P-)은 $-3.2\~-6.8\;MPa$ 에서 변화하고 있으며, 방전 전압이 14 kV에서 -6.9 MPa로 가장 낮은 값을 보였다. 동일한 설정에서 반복 측정된 충격파의 크기 P+는 평균값의 $5\;\%$ 이내에서 변화하며, 전기 수력학적 방식 충격파 발생기 경우의 $50\;\%$ 정도와 비교하여, 매우 작은 것으로 나타났다. 시간 축에서 1 ms 동안 측정한 하이드로폰 신호로부터 충격파에 의해 야기된 음향 공동 현상, 즉, 기포의 파열 현상으로 발생된 다수의 순차적인 음향 임펄스를 관찰할 수 있었다. 웨이블렛 변환 기법을 이용하여, 충격파 강도와 밀접한 관련이 있는 것으로 알려진, 첫 번째와 두 번째 기포 파열 시간 지연을 정확히 측정하였다. 충격파 크기 P+가 10 에서 77 MPa로 증가할 때 측정된 기포 파열 지연 시간은 120부터 $700\;{\mu}s$ 로 거의 선형적으로 증가함을 관찰할 수 있었다.