DE8815090U1

DE8815090U1 - Piezokeramische Stoßwellenquelle

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Publication number: DE8815090U1
Application number: DE8815090U
Authority: DE
Original assignee: Dornier Medizintechnik GmbH
Current assignee: Dornier Medizintechnik GmbH
Priority date: 1988-12-03
Filing date: 1988-12-03
Publication date: 1990-02-15
Anticipated expiration: 1998-12-04
Also published as: EP0372198A2; JPH02195953A; EP0372198A3

Description

DORNIER MEDIZINTECHNIK GHBH
8034 Germering

Reg. 1143 Gm

Piezokeramische Stosswellenquelle

Die Neuerung betrifft eine piezokeramische Stosswellenquelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. 5

Aus der DE-OS 36 10 811 ist eine Stosswellenquelle mit piezokeramiscnen Ultraschall-Wandlern für die Lithotripsie bekannt. Es is. nicht angegeben, wie die Ultraschall-Wandler an der Stosswellenquelle befestigt sind oder aus welchem Material diese besteht.

Aus der DE-OS 34 25 992 ist ein piezokeramischer Wandler für die Lithotripsie bekannt, dessen Rückseite aus Metall besteht. Die Piezoelemente können in einem weichen, elektrisch isolierenden Material eingegossen sein.

Aus der DE-OS 30 25 233 ist ein Ultraschallsender bekannt, dessen Rückseite aus Polyurethanschaum oder einem anderen weichen Schaumstoff besteht.
20

Aus der US-PS 39 95 179 ist ein Uitrasehallsender bekannt, dessen Rückseite aus einem Expoxidharz besteht, in dem spitze Metallkörper integriert sind.

Aus der DE-PS 29 51 075 ist ein Ultraschallsender bekannt, dessen Rückseite aus körnigem Sintermetall besteht.

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Aus der US-PS 34 03 271 ist ein Ultraschallsender bekannt, dessen Rückseite aus einem Thermoplasten besteht, in dem Schwermatallpartikel eingelagert sind.

: Bei den Anwendungen für die Lithotripsie stellt «»ich wegen

I₁₁ der hohen Leistungen, die das Gerät abstrahlen soll, insbe-

|; sondere das Problem der Isolierung gegen hohe Spannungen.

I Ein Luftspalt neber, den Ksramikelementen kann zu Gleit-

A funkenentladungen längs der Seite der Piezokeramiken führen.

f Auch wenn die Piezoelemente in einem Material eingegossen

\ sind, kann doch durch die mechanische Bewegung der Elemente

ein Freirütteln erfolgen, wodurch wiederum ein Luftspalt

¹ entsteht, der zur unerwünschten Entladung führen kann.

Aufgabe der Neuerung ist es, eine Stosswellenquelle mit &igr; piezokeramischen Ultraschall-Wandlern vorzuschlagen, die

' durch zuverlässige Isolierung das Entstehen von Entladungen

: verhindert, und so hohe Leistungen ermöglicht.

i Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß gelöst von einer Stoss-

•j wellenquelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ausführun-

(Weiter ursprüngliche Seite 3 vom 02.12.1988)

19.01.1989

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gen der Neuei'Ung sind Gegenstände von Unteransprüchen«

Neuerungsgemiiß dient der Träger sowohl als mechanischer Halt als auch als Isolator und als Backing. Er besteht aus einem relativ weichen, hochspannungsfesten Kunststoff» der neben der guten Isolierung stich sins gute Affinität zu der Keramik der Piezoelemente hat, das heisst der relativ gut an den Piezoolementen klebt und damit das Entstehen von Luftspalten werhindert.

Bevorzugt ist dieser Kunststoff ein Flüssigharz, z.B. ein zweikomponenten Flüssigh rz auf Epoxidbasis. In einer bevorzugten Ausführung ist der Kunststoff transparent, so | dass er auf Ellasenfreiheit überprüfbar ist. Auch lässt sich dann erkennen, ob sich eventuell doch ein oder mehrere Piezoelement« gelockert haben.

Der Träger hat bevorzugt eine Stärke, die ein Mehrfaches der Lenge der Piezoslenients beträgt. Ds.?.it wird sine sasreichende Dämpfung der nach hinten laufenden Stosswelle erreicht. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn sich an den Träger aus dem relativ weichen Kunststoff noch eine Schicht aus hartem Kunststoff oder aus Metall anschliesst, die die mechanische Stabilität des ganzen Geräts erhöht.

Die ausreichende Dicke des Trägers bewirkt dann, dass an

der Grenzfläche zum härteren Stoff nur noch geringe Wellenanteile ankommen, die dort reflektiert würden.

Die Neuerung wird anhand einer Figur näher erläutert. 30

Die Figur zeigt einen Querschnitt durch eine piezokeramische Stosswellenquelle, die aus dem Träger T, den Piezoelementen Pj den Kont-akt-ierungen: Silherleitschicht S vorne und An-

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schlußdrähte A hinten besteht. Um den ganzen Gegenstand Stabilität zu verleihen, ist der Träger T in ein Plexiglasrohr PR eingegossen. Eine rückseitige Verstärkung aus einem härteren Harz ist hier nicht gezeichnet. Die für die Steinzertrümmerung notwendige Fokussierung des Schallfeldes wird hier durch eine kugeiförmige Krümmung der Generatoroberfläche erreicht. Durchmesser und Krümmungsradius der Kugeloberfläche sind so gewählt, dass einerseits alle wichtigen Eigenschaften des fokussierten Schallfelds, wie z.B. die Aufsteilung der Wellen im Fokuspunkt, gut meßbar sind, andererseits aber kein besonderer Herstellungsaufwand erforderlich war.

Den aktiven Teil der Stosswellenquelle bildet die Vielzahl einzelner Piezoelemente P₁ die wabenförmig auf einem Kugelsegment angeordnet sind. Rückseitig sind die Piezoelemente P jeweils durch einen Anschlußdraht A kontaktiert. Da die Piezoelemente P in dieser Ausführung herstellerseitig mit silberhaltigen Anschlußelektroden versehen waren, wurde zur Vermeidung einer Silber-Ausdiffusion ein Lot mit Silberanteil verwendet. Beim Löten wurde auf eine kurze Zeit geachtet, um eine Depolarisation bei Überschreiten der Curie-Temperatur zu vermeiden.

Der neuerungsgemäße Träger T uesteht hier aus einem hochspannungsfesten, weichen Flüssigharzverguß, der gleichzeitig als mechanischer Halt für die einzelnen Piezoelemente P und als Backing-Material dient. Backing-Materialien müssen eine hohe Dämpfung besitzen. Auf diese Meise kann vermieden werden, dass die von der Piezokeramik in das Backing eingekoppelten Wellen an der Grenzfläche zwischen Backing und Luft oder einer härteren, stabilen Struktur reflektiert werden und zum Piezuelement P zurückgelangen. Das neüe-

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rungsgemäß verwendete Harz zeichnet sich durch einen hohen Absorptionkoeffizienten für mechanische Wellen und einen niedrigen akustischen Wellenwiderstand aus.

Nicht gezeigt ist hier die mögliche hintere Abschlußschicht, die entweder aus einer härteren Harzschicnt öder äüs einer· Metallkonstruktion mit Durchlässen für die Anschlußdrähte A gebildet werden kann. Die Formstabilität des gezeigten Aufbaus wird hier vom Plexiglasrohr PR erzielt.

Die Kontaktierung der Vorderseite der Piezoelemente P erfolgte hier mit einem Silberleitspray, das in einer dünnen Schicht auf die gesamte Wandleroberfläche gesprüht wurde. Durch die relativ aufwendige Kontaktierungstechnik mit einzelnen Anschlußdrähten A auf der einen Seite der Piezoelemente P und der leitenden Schicht S auf der anderen Seite, ist im Vergleich zur Klebetechnik die Hochspannungsfestigkeit des Aufbaus nochmals erhöht. Beim Aufkleben von Elementen auf ein leitendes material lassen sich in der Regel seitlich überstehende Klebstoffreste nicht vermeiden. Diese können zu einer Verminderung des effektiven Elektrodenabstands und damit zu einer Verkleinerung der Durchbruchspannung führen.

Als Harz für den Träger T kann z.B. das Giessharz 815, Scotch Cast von 3M verwendet werden.

02.12.1988
Ka/Sz

Claims

se « ■*« &iacgr; e f &igr; > &iacgr; ■ I M *·<···« it · ■ ; DORMIER MEDIZINTECHNiK GMBH 8034 Germering Reg M 1143 6m Schutzansprüche :

1. Piezokeramische Stosswellenquelle, insbesondere für die Lithotripsie, mit

- einem Träger (T),

- einer Vielzahl von Piezoelementen (P), die eben 5 oder kugelkalottenförmig angeordnet sind, und

- Kontaktierungen (Silberleitschicht S, Anschlußdrähte A) an der Vorderseite und Rückseite der Piezoelemente (P),

dadurch gekennzeichnet, dass iO - der Träger (T) die Piezöelefiiefite (P) sowohl seitlich als auch an den Rückseiten umfasst, also Isolation und Backing ist, und

- aus einem Kunststoff besteht.

15 2. Stosswellenquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ein Flü3sigharz ist.

I 3. Stosswellenquelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich-

I net, dass der Kunststoff ein Zwei-Komponenten-Flüssig-

I 20 harz auf Epoxid-Basis ist, das relativ weich ist, gut

1 an den Piezoelementen haftet und gut absorbiert.

I 4. Stosswellenquelle nach einem der vorhergehenden An-

3 opiubiic &igr; uciuuxoti ticNctiiitcxüifiicb j uaoa UCi. ixaucx \i/

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transparent ist.

5. Stosswellenquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des 5 Trägers (T) ein Hehrfaches der Länge der Piezoelemente (P) beträgt.

2.12.1988