DE4307669C2 - Gerät zur Erzeugung von Schallimpulsen für den medizinischen Anwendungsbereich - Google Patents
Gerät zur Erzeugung von Schallimpulsen für den medizinischen AnwendungsbereichInfo
- Publication number
- DE4307669C2 DE4307669C2 DE4307669A DE4307669A DE4307669C2 DE 4307669 C2 DE4307669 C2 DE 4307669C2 DE 4307669 A DE4307669 A DE 4307669A DE 4307669 A DE4307669 A DE 4307669A DE 4307669 C2 DE4307669 C2 DE 4307669C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- voltage
- transducer elements
- pulses
- bias
- elements
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 8
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 3
- 238000000527 sonication Methods 0.000 claims description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 4
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 4
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 4
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 2
- 208000000913 Kidney Calculi Diseases 0.000 description 1
- 206010029148 Nephrolithiasis Diseases 0.000 description 1
- 208000002607 Pseudarthrosis Diseases 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000028161 membrane depolarization Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 210000000626 ureter Anatomy 0.000 description 1
- 201000009160 urethral calculus Diseases 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/0207—Driving circuits
- B06B1/0215—Driving circuits for generating pulses, e.g. bursts of oscillations, envelopes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B2201/00—Indexing scheme associated with B06B1/0207 for details covered by B06B1/0207 but not provided for in any of its subgroups
- B06B2201/20—Application to multi-element transducer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B2201/00—Indexing scheme associated with B06B1/0207 for details covered by B06B1/0207 but not provided for in any of its subgroups
- B06B2201/50—Application to a particular transducer type
- B06B2201/55—Piezoelectric transducer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B2201/00—Indexing scheme associated with B06B1/0207 for details covered by B06B1/0207 but not provided for in any of its subgroups
- B06B2201/70—Specific application
- B06B2201/76—Medical, dental
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
- H04R17/04—Gramophone pick-ups using a stylus; Recorders using a stylus
- H04R17/08—Gramophone pick-ups using a stylus; Recorders using a stylus signals being recorded or played back by vibration of a stylus in two orthogonal directions simultaneously
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Surgical Instruments (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
Description
Die Erfindung geht aus von einem Gerät zur Erzeugung von Schall
impulsen für den medizinischen Anwendungsbereich, insbesondere zur
Erzeugung von Stoßwellen zur Beschallung von körperinneren Objek
ten, mit piezokeramischen Wandlerelementen als elektroakustische
Wandler, die aus einer Hochspannungsquelle mit Hochspannungs
impulsen ansteuerbar sind, um in Abhängigkeit von der vorgegebenen
Polarisierung der Wandlerelemente und der Polarität der Hochspan
nungsimpulse die Schallimpulse durch gerichtete Längenänderungen
der Wandlerelemente zu erzeugen.
Bekannte Geräte dieser Art (DE-C 39 32 959, DE-A 40 00 362 und
EP-A 0 372 198), haben sich vor allem bei der extrakorporalen
Lithotripsie bewährt, da sie eine gewebeschonende und schmerzfreie
Therapieform bieten, im übrigen aber eine gezielte und effektive
Beschallung des Objektes, beispielsweise eines Harnleiter- oder
Nierensteines, gewährleisten.
Man wünscht sich aber für bestimmte Anwendungsbereiche, etwa für
die Zerstörung von tiefliegenden Harnleitersteinen, zusätzliche Lei
stungsreserven hinsichtlich der Schallenergie, um noch effektiver
arbeiten zu können. Auch für andere Therapieformen werden im
Prinzip höhere Leistungen als bisher möglich erforderlich, wobei man
etwa an die Stimulation von Knochengewebe und die Behandlung von
Pseudoarthrosen denken kann.
Leistungssteigerungen lassen sich durch Anwendung neuer verbes
serter Piezokeramiken oder auch durch optimale akustische Anpassun
gen erreichen, was aber im allgemeinen mit einem relativ hohen
Aufwand verbunden ist. Weiterhin kann die Leistung der Geräte auch
durch Erhöhung der die Wandlerelemente ansteuernden Hochspan
nungsimpulse gesteigert werden. Dies geht aber nur auf Kosten der
Lebensdauer der Wandlerelemente und stellt höchste Anforderungen
an die Isolationsfestigkeit, da sich die Kontaktierungen bzw. Elek
troden der Wandlerelemente sonst nicht mehr zuverlässig gegenein
ander elektrisch isolieren lassen. Im übrigen kann auf diesem Weg
die Geräteleistung ohnehin nur begrenzt erhöht werden, da anderen
falls die elektrische Feldstärke zwischen den Kontakten der Wandler
elemente zu hoch wird, die Auslenkung und Längenänderung der
Wandlerelemente nicht mehr proportional zur angelegten Spannung
zunimmt und schließlich die Keramik zerstört werden könnte.
Durch die Erfindung soll eine einfach und kostengünstig zu verwirk
lichende Möglichkeit zur Steigerung der akustischen Leistung der in
Rede stehenden Geräte aufgezeigt werden.
Diese Aufgabe wird bei einem Gerät der eingangs erwähnten Art
erfindungsgemäß so gelöst, daß die Wandlerelemente vor dem Ein
treffen jeweils eines Hochspannungsimpulses mit einer Vorspannung
beaufschlagbar sind, deren Polarität entgegengesetzt zur Polarität des
Hochspannungsimpulses ist.
Wenn von den Wandlerelementen beispielsweise positive Druckimpul
se als akustische Nutzimpulse zur Beschallung von Objekten erzeugt
werden sollen, werden die Wandlerelemente mit der Vorspannung
zunächst negativ vorgespannt, so daß in ihnen ein negativ gerichtetes
elektrisches Feld aufgebaut wird und die Länge der Wandlerelemente,
ausgehend von einer neutralen Ausgangskonfiguration, reduziert wird.
Auch im Zusammenhang mit einer solchen Vorspannung wird also
der reziproke piezoelektrische Effekt ausgenutzt, so daß die Wandler
elemente nicht nur durch das entsprechend gerichtete elektrische
Feld, sondern quasi auch mechanisch negativ vorgespannt werden und
die Lage der Abstrahlfläche durch ein negatives Offset verändert
wird. Dies setzt natürlich voraus, daß die Polarität der Vorspannung
und Feldstärke sowie die Polarisation des Keramikmaterials entspre
chend aufeinander abgestimmt sind, was im wesentlichen eine Frage
der Polarisation des Keramikmaterials ist, von der bei der Bestim
mung der Polarität der Vorspannung und der Hochspannungsimpulse
auszugehen ist.
Nach negativer Vorspannung der Wandlerelemente werden diese mit
dem kurzen transienten und positiven Hochspannungsimpuls ange
steuert und unter Abgabe eines positiven Druckimpulses aus der
willkürlich herbeigeführten Deformation in Abstrahlrichtung entge
gengesetzt deformiert. In umgekehrter Weise wäre vorzugehen, wenn
negative Druckimpulse bzw. Zugimpulse erzeugt werden sollen. In
diesem Fall werden die Wandlerelemente positiv vorgespannt, so daß
ihre Länge im Verhältnis zur neutralen Ausgangskonfiguration zu
nächst um einen positiven Offset größer wird, während anschließend
die Wandlerelemente mit negativen Hochspannungsimpulsen beauf
schlagt werden und ihre Länge schlagartig reduziert wird mit der
Folge eines negativen akustischen Impulses.
Wenn man davon ausgeht, daß die Wandlerelemente beispielsweise
nur mit einer Hochspannung beaufschlagt werden sollen, die gleich
groß ist wie die Spannung der Hochspannungsimpulse bei herkömm
lichen Geräten mit geringer akustischer Leistung, läßt sich mit der
erfindungsgemäßen Lösung erreichen, daß die maximale an den
Wandlerelementen anliegende Spannung um den Betrag der Vorspan
nung und somit das Risiko von Spannungsüberschlägen zwischen den
Elektroden der Wandlerelemente reduziert werden können.
Außerdem ist es möglich, den Bereich der erforderlichen Deformatio
nen und Auslenkungen der Wandlerelemente in einen Bereich zu
verlegen, in dem die Auslenkungen proportional zur angelegten
Hochspannung sind.
Schließlich wird die Leistung des Gerätes auch dadurch gesteigert,
daß aufgrund der Vorspannung der Wandlerelemente eine kurze
Anstiegszeit ihrer Deformation und Auslenkung erreicht wird, sobald
der jeweilige Hochspannungsimpuls eintrifft. Dies liegt an dem
Bestreben des Keramikmaterials, aus dem vorgespannten Zustand in
den neutralen Zustand zurückkehren zu wollen, wodurch die Be
schleunigung der Deformation höher ist als wenn wie bisher die
Wandlerelemente in einem ladungsneutralen Zustand angesteuert
werden.
Die Vorspannung kann eine permanente Gleichspannung sein, der die
in ihrem absoluten Spannungswert höheren Hochspannungsimpulse
überlagert werden. Andererseits kann die Vorspannung auch eine Im
pulsform haben und jeweils im wesentlichen zeitgleich mit dem
Beginn bzw. Eintreffen eines Hochspannungsimpulses abgeschaltet
werden. Da sich die Wandlerelemente wie RC-Glieder mit einer
Zeitkonstanten τ ≈ R × C verhalten, sollten bei Anwendung von
Vorspannungsimpulsen deren zeitliche Länge Δt und die Zeitkonstante
τ die Beziehung Δt 5τ erfüllen, damit die Wandlerelemente recht
zeitig vor dem Auftreten der Hochspannungsimpulse auf den erforder
lichen Wert vorgespannt werden können.
Neben der vorerwähnten ersten Hochspannungsquelle wird in der
Steuerung des Gerätes eine zweite Hochspannungsquelle zur Erzeu
gung der Vorspannung für die Wandlerelemente vorgesehen, wobei
die erste Hochspannungsquelle über einen triggerbaren Schalter an
die Wandlerelemente anschließbar ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiele weiter erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schaltung mit Hochspannungsquellen zur
Erzeugung der Hochspannungsimpulse und der
Vorspannung,
Fig. 2 bis 5 zeitliche Verläufe von Spannungen in der Geräte
schaltung und an den Wandlerelementen,
Fig. 6 ein Wandlerelement in Verbindung mit einem
möglichen Verlauf der an ihm wirksamen Span
nung und
Fig. 7 bis 10 schematisch diverse Ausführungsformen von elek
troakustischen Wandlern.
Gemäß Fig. 7 können die Wandlerelemente stehend und in mosaik
artiger Anordnung so an einem Träger 2 angeordnet sein, daß sich
aufgrund der Kugelkalottenform des Trägers die Achsen der Wandler
elemente in einem Punkt, nämlich im Fokus des Wandlers treffen. Es
handelt sich hierbei also um eine selbstfokussierende Ausführung.
Die Wandlerelemente haben abstrahlseitig oben Kontaktierungen, über
die sie mit an Masse liegenden Drähten 3 miteinander verbunden
sind. Die gegenüberliegenden Enden der Wandlerelemente sind mit
dem Träger 2 aus elektrisch leitendem Material verbunden. Der Trä
ger steht mit den später beschriebenen Hochspannungsquellen zur
Erzeugung der Hochspannungsimpulse und der Vorspannung in Ver
bindung.
Bei dem ebenfalls selbstfokussierenden Wandler nach Fig. 8 befin
den sich die Wandlerelemente 1 an der Unterseite des an Masse
liegenden Trägers 2, so daß in diesem Fall die gegenüberliegende
Trägerseite die Abstrahlfläche bildet. Die elektrischen Kontaktierun
gen und Verbindungen der Wandlerelemente mit den Drähten 3 sind
so wie bei dem in Fig. 7 gezeigten Wandler ausgeführt und an die
Ausgänge der Hochspannungsquellen angeschlossen.
Bei dem planaren Wandler gemäß Fig. 9 sind die Wandlerelemente
1 auf einem ebenen Träger 2 befestigt, so daß die von ihnen auf
parallelen Achsen abgegebenen Schallimpulse, falls deren Fokus
sierung erforderlich ist, mit einer akustischen Linse 4 fokussiert
werden müssen. Wenn entsprechend Fig. 10 eine metallische Fokus
sierlinse 5 verwendet wird, können gesonderte Verbindungsdrähte
entfallen, da deren Funktion die die oberen Enden der Wandlerele
mente elektrisch verbindende Linse übernehmen kann. Die anderen
Enden der Wandlerelemente stehen dann über den metallischen Trä
ger 2 in Verbindung, so daß auch hier wie bei den drei vorab ge
schriebenen Wandlertypen alle Wandlerelemente elektrisch parallel
geschaltet sind.
Im übrigen richtet sich die Polung der Spannungen, mit denen die
Wandlerelemente angesteuert werden, und die Polung der Anschlüsse
der Wandlerelemente danach, wie diese polarisiert sind und ob sie
positive Druckimpulse oder negative Zugimpulse erzeugen sollen.
Dies ist bekannt und braucht deshalb nicht näher erläutert zu werden.
Mit der in Fig. 1 gezeigten Schaltung können die Wandlerelemente
1 negativ vorgespannt und anschließend jeweils mit positivem Hoch
spannungsimpulsen angesteuert werden. Mit der in bezug auf die
Polarisierung der Wandlerelemente negativ geschalteten Hochspan
nungsquelle 6 werden die Wandlerelemente 1 über den Widerstand 7
entgegen ihrer Polarisationsrichtung vorgespannt, wobei der Kon
densator 8 als Trennkondensator für die Vorspannung wirkt, die in
diesem Fall eine permanente Gleichspannung sein soll.
Über die weitere Hochspannungsquelle 9 wird der Ladekondensator
10 aufgeladen. Ein schneller und z. B. als Funkenstrecke ausgebilde
ter Schalter 11 steht an seinem Eingang 12 mit einer nicht weiter
dargestellten und üblichen Triggerschaltung in Verbindung. Durch
Triggerung des Schalters 11 wird dieser jeweils kurzzeitig geschlos
sen, so daß die Wandlerelemente in Polarisationsrichtung mit der am
Ladekondensator 10 anstehenden Hochspannung in Form eines positi
ven Hochspannungsimpulses angesteuert werden. Über den Wider
stand 7 und die Diode 13 werden anschließend die Wandlerelemente
wieder auf den Ladungszustand zurückgeführt, der durch die perma
nente Vorspannung bestimmt ist.
In entsprechender Weise funktioniert diese Schaltung, wenn die
Wandlerelemente positiv vorgespannt und mit negativen Hochspan
nungsimpulsen beaufschlagt werden sollen, um dementsprechend
negativ gerichtete akustische Impulse bzw. Stoßwellen erzeugen zu
können. Dann sind nur die beiden Hochspannungsquellen 6 und 9 und
die Diode 8 umgekehrt gepolt in die Schaltung nach Fig. 1 ein
zubauen.
Bei den gemäß Fig. 2 über der Zeit t verlaufenden Spannungen U
wird vorausgesetzt, daß die von der Hochspannungsquelle 6 bereitge
stellte Vorspannung 14 eine negative Gleichspannung ist. Die Trig
gerimpulse 15 steuern den Schalter 11 an, so daß wie vorher be
schrieben die positiven Hochspannungsimpulse 16 erzeugt werden,
welche in diesem Fall die Vorspannung 14 übersteuern, so daß sich
an den Wandlerelementen der Verlauf der Spannung 17 ergeben wird,
der im wesentlichen mit dem Verlauf der Deformation und Längen
änderung 18 der Wandlerelemente übereinstimmen wird, wenn im
linearen Bereich gearbeitet wird. Unter diesen Voraussetzungen kann
man am unteren Diagramm der Fig. 2 auch erkennen, daß aufgrund
der negativen Vorspannung ein negativer Offset 18a der Wandler
elemente und beim Eintreffen eines Hochspannungsimpulses 16 der
Verlauf 18b der Längenänderung der Wandlerelemente entstehen.
Die Spannungsverläufe nach Fig. 3 ergeben sich bei einer impuls
artigen Form der negativen Vorspannung, wobei die Vorspannungs
impulse 19 im wesentlichen gleichzeitig mit dem Auftreten der Hoch
spannungsimpulse 16 beendet werden. Dies macht eine zusätzliche
Triggerung der Hochspannungsquelle 6 über einen Schalter erforder
lich, und zwar so, daß die Vorspannung bzw. Vorspannungsimpulse
19 zeitlich und im Verhältnis zu den Hochspannungsimpulsen 16 so
wie in Fig. 3 dargestellt erzeugt werden. Dann ergibt sich an den
Wandlerelementen der Verlauf der Spannung 20, der auch in diesem
Fall zumindest im wesentlichen mit dem Verlauf der Längenänderung
der Wandlerelemente in und entgegengesetzt zur Abstrahlrichtung
übereinstimmen wird.
Falls die Wandlerelemente 1 positiv vorgespannt und anschließend
mit negativen Hochspannungsimpulsen angesteuert werden sollen,
ergeben sich die in den Fig. 4 und 5 dargestellten Spannungsver
läufe.
Gemäß Fig. 4 ist die Vorspannung 21 positiv. Mit den Trigger
impulsen 15 wird die entsprechende Hochspannungsquelle über einen
Schalter kurzzeitig an die Wandlerelemente angeschlossen, wobei
negative Hochspannungsimpulse 22 erzeugt werden, die der Spannung
21 überlagert werden. Hierbei wird sich der Verlauf der Spannung 23
an den Wandlerelementen ergeben, so daß diese ausgehend von einem
positiven Offset in ihrer Länge schlagartig reduziert werden und
negative bzw. Zugimpulse erzeugen.
Die in Fig. 5 dargestellten Verhältnisse ergeben sich, wenn die
positive Vorspannung 24 durch Impulse dargestellt ist, mit denen die
Wandlerelemente vorgespannt und in einen positiven Offset in bezug
auf ihre neutrale Ausgangsform gebracht werden. Die Triggerimpulse
15 können in diesem Fall im wesentlichen gleichzeitig die Vorspan
nungsquelle abschalten und die Hochspannungsquelle zur Abgabe der
negativen Hochspannungsimpulse 25 durchschalten, so daß sich an
den Wandlerelementen der Verlauf der Spannung 26 einstellen wird.
Bei der Bemessung der Länge Δt der Vorspannungsimpulse 19 und 24
ist zu beachten, daß die Hochspannungsquelle für die Hochspannungs
impulse 25 so getriggert wird, daß vor dem Eintreffen der Hoch
spannungsimpulse jeweils die erforderliche Vorspannung an den
Wandlerelementen anliegt, was der Fall sein wird, wenn die Bezie
hung Δt 5τ erfüllt ist, wobei τ die durch die parallel geschalteten
und sich wie RC-Glieder verhaltenden Wandlerelemente bedingte
Zeitkonstante ist.
Anhand der Fig. 6 kann man erkennen, wie ein Wandlerelement 1
bei Anwendung einer negativen Vorspannung und eines positiven
Hochspannungsimpulses deformiert wird und wie die Spannung 18 am
Wandlerelement verläuft, wobei der Verlauf dieser Spannung dem
zeitlichen Verlauf der Deformationen des Wandlerelementes im we
sentlichen entsprechen wird.
Aufgrund der negativen und der Polarisierung des Wandlerelementes
entgegengesetzt gerichteten Vorspannung wird das Wandlerelement,
ausgehend von der in ausgezogenen Linien dargestellten Kontur,
unter Bildung einer seitlich gerichteten Auswölbung 1a in seiner
Länge verkürzt, so daß ein negativer Offset entsteht. Sobald der
positive Hochspannungsimpuls eintrifft, dehnt sich das Wandlerele
ment unter Bildung einer seitlichen Einschnürung 1b schlagartig aus
und nimmt anschließend wieder seine Ausgangskonfiguration an.
Diese hängt verständlicherweise davon ab, ob eine permanente oder
eine impulsförmige Vorspannung zur Anwendung kommt.
Die Amplitude der Hochspannungsimpulse wird im allgemeinen
größer sein als die der Vorspannung, und zwar insbesondere dann,
wenn eine Gleichspannung als Vorspannung an die Wandlerelemente
gelegt wird. Weiterhin werden der Höhe der Vorspannung gewisse
Grenzen durch die nicht zu überschreitende Depolarisierungsspannung
der Piezokeramik gesetzt sein.
Bei den dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispielen wer
den alle Wandler gleichzeitig mit der Vorspannung und anschließend
mit einem Hochspannungsimpuls beaufschlagt. Es ist allerdings auch
möglich, jeweils mehrere Wandlerelemente zu Gruppen zusammen
zufassen und solche Gruppen unabhängig voneinander zur Abgabe
von Schallimpulsen zu steuern.
Als Material für die Wandlerelemente kommen in erster Linie piezo
elektrische Keramiken in Betracht. Möglich ist aber auch die Ver
wendung von elektrostriktiven Werkstoffen. Schließlich können die
Wandlerelemente auch als sog. Plattenstapel ausgebildet werden, also
aus mehreren übereinander geschichteten Platten aus Piezokeramik
bestehen.
Claims (5)
1. Gerät zur Erzeugung von Schallimpulsen für den medizinischen
Anwendungsbereich, insbesondere zur Erzeugung von Stoßwellen zur
Beschallung von körperinneren Objekten, mit piezokeramischen
Wandlerelementen (1) als elektroakustische Wandler, die aus einer
Hochspannungsquelle (9) mit Hochspannungsimpulsen (16, 22, 25)
ansteuerbar sind, um in Abhängigkeit von der vorgegebenen Polari
sierung der Wandlerelemente (1) und der Polarität der Hochspan
nungsimpulse die Schallimpulse durch gerichtete Längenänderungen
der Wandlerelemente (1) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß
die Wandlerelemente (1) vor dem Eintreffen eines Hochspannungs
impulses (16, 22, 25) mit einer Vorspannung (14, 19, 21, 24) beauf
schlagbar sind, deren Polarität entgegengesetzt zur Polarität des
Hochspannungsimpulses ist.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Vorspannung (14, 21) eine permanente Gleichspannung ist, der die in
ihrem absoluten Spannungswert höheren Hochspannungsimpulse (16,
22) überlagert werden.
3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Vorspannung (19, 24) eine Impulsform hat und jeweils im wesentli
chen zeitgleich mit dem Beginn bzw. mit dem Eintreffen eines Hoch
spannungsimpulses (16, 25) abschaltbar ist.
4. Gerät nach Anspruch 3, bei dem sich die Wandlerelemente (1)
wie RC-Glieder mit einer Zeitkonstanten τ ≈ R × C verhalten, da
durch gekennzeichnet, daß die zeitliche Länge Δt der Vorspannungs
impulse (19, 24) und die Zeitkonstante τ die Beziehung Δt 5τ
erfüllen.
5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß neben der erwähnten ersten Hochspannungsquelle (9)
eine zweite Hochspannungsquelle (6) zur Erzeugung der Vorspannung
(14, 19, 21, 24) vorgesehen ist und daß die erste Hochspannungs
quelle (9) über einen triggerbaren Schalter (12) an die Wandlerele
mente (1) anschließbar ist.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4307669A DE4307669C2 (de) | 1993-03-11 | 1993-03-11 | Gerät zur Erzeugung von Schallimpulsen für den medizinischen Anwendungsbereich |
DE59400093T DE59400093D1 (de) | 1993-03-11 | 1994-02-01 | Gerät zur Erzeugung von Schallimpulsen für den medizinischen Anwendungsbereich |
EP94101427A EP0614704B1 (de) | 1993-03-11 | 1994-02-01 | Gerät zur Erzeugung von Schallimpulsen für den medizinischen Anwendungsbereich |
US08/206,073 US5549110A (en) | 1993-03-11 | 1994-03-04 | Device for generating sound impulses for medical applications |
JP6038314A JPH06292679A (ja) | 1993-03-11 | 1994-03-09 | 医療的に適用する音響パルス発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4307669A DE4307669C2 (de) | 1993-03-11 | 1993-03-11 | Gerät zur Erzeugung von Schallimpulsen für den medizinischen Anwendungsbereich |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4307669A1 DE4307669A1 (de) | 1994-09-15 |
DE4307669C2 true DE4307669C2 (de) | 1995-06-29 |
Family
ID=6482490
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4307669A Expired - Fee Related DE4307669C2 (de) | 1993-03-11 | 1993-03-11 | Gerät zur Erzeugung von Schallimpulsen für den medizinischen Anwendungsbereich |
DE59400093T Expired - Lifetime DE59400093D1 (de) | 1993-03-11 | 1994-02-01 | Gerät zur Erzeugung von Schallimpulsen für den medizinischen Anwendungsbereich |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE59400093T Expired - Lifetime DE59400093D1 (de) | 1993-03-11 | 1994-02-01 | Gerät zur Erzeugung von Schallimpulsen für den medizinischen Anwendungsbereich |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5549110A (de) |
EP (1) | EP0614704B1 (de) |
JP (1) | JPH06292679A (de) |
DE (2) | DE4307669C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19531360A1 (de) * | 1994-10-31 | 1996-05-02 | Hewlett Packard Co | Vorrichtung und Verfahren zum Steuern der Empfindlichkeit von Wandlern |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4433224C1 (de) * | 1994-09-17 | 1996-03-28 | Wolf Gmbh Richard | Ansteuerschaltung für eine Impulsschallquelle |
US5900690A (en) * | 1996-06-26 | 1999-05-04 | Gipson; Lamar Heath | Apparatus and method for controlling an ultrasonic transducer |
DE19733233C1 (de) * | 1997-08-01 | 1998-09-17 | Wolf Gmbh Richard | Elektroakustischer Wandler |
FR2830468B1 (fr) * | 2001-10-04 | 2004-02-20 | Inst Nat Sante Rech Med | Dispositif et procede de production d'impulsions ultrasonores de forte pression |
CN111318441A (zh) * | 2020-03-06 | 2020-06-23 | 深圳市普罗医学股份有限公司 | 超声换能器 |
US20230127742A1 (en) * | 2021-10-27 | 2023-04-27 | Curative Sound, LLC | Handheld focused extracorporeal shock wave therapy device, kit, and method |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1094026B (de) * | 1954-03-08 | 1960-12-01 | Raytheon Mfg Co | Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines kurzen abklingenden Schwingungszuges fuer die Echolotung |
JPH0759235B2 (ja) * | 1988-01-20 | 1995-06-28 | 株式会社東芝 | 超音波結石破砕用駆動回路 |
DE8815090U1 (de) * | 1988-12-03 | 1990-02-15 | Dornier Medizintechnik GmbH, 8000 München | Piezokeramische Stoßwellenquelle |
DE3932959C1 (de) * | 1989-10-03 | 1991-04-11 | Richard Wolf Gmbh, 7134 Knittlingen, De | |
DE4000362C2 (de) * | 1990-01-09 | 1993-11-11 | Wolf Gmbh Richard | Ultraschallwandler mit piezoelektrischen Wandlerelementen |
US5410205A (en) * | 1993-02-11 | 1995-04-25 | Hewlett-Packard Company | Ultrasonic transducer having two or more resonance frequencies |
-
1993
- 1993-03-11 DE DE4307669A patent/DE4307669C2/de not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-02-01 EP EP94101427A patent/EP0614704B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-02-01 DE DE59400093T patent/DE59400093D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-03-04 US US08/206,073 patent/US5549110A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-03-09 JP JP6038314A patent/JPH06292679A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19531360A1 (de) * | 1994-10-31 | 1996-05-02 | Hewlett Packard Co | Vorrichtung und Verfahren zum Steuern der Empfindlichkeit von Wandlern |
US5889194A (en) * | 1994-10-31 | 1999-03-30 | Hewlett-Packard Company | Apparatus for controlling the sensitivity of transducer elements of an array |
DE19531360B4 (de) * | 1994-10-31 | 2004-11-04 | Agilent Technologies, Inc. (n.d.Ges.d.Staates Delaware), Palo Alto | Vorrichtung und Verfahren zum Steuern der Empfindlichkeit von Wandlern |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4307669A1 (de) | 1994-09-15 |
JPH06292679A (ja) | 1994-10-21 |
EP0614704A2 (de) | 1994-09-14 |
US5549110A (en) | 1996-08-27 |
DE59400093D1 (de) | 1996-03-07 |
EP0614704A3 (de) | 1994-10-19 |
EP0614704B1 (de) | 1996-01-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3619593B1 (de) | Vorrichtung, die ein haptisches feedback vermittelt und bauelement mit der vorrichtung | |
EP3510470B1 (de) | Vorrichtung zur erzeugung einer haptischen rückmeldung | |
WO2018095900A1 (de) | Vorrichtung, die einen haptischen feedback vermittelt und bauelement mit der vorrichtung | |
DE3826414A1 (de) | Ultraschall-therapiegeraet | |
DE60203922T2 (de) | Vorrichtung und verfahren zur erzeugung von hochdruckultraschallimpulsen | |
DE102005047368A1 (de) | Piezoelektrischer Transformator und Verfahren zu dessen Herstellung | |
EP3750244A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur erzeugung einer aktiven haptischen rückmeldung | |
DE4307669C2 (de) | Gerät zur Erzeugung von Schallimpulsen für den medizinischen Anwendungsbereich | |
DE4000362C2 (de) | Ultraschallwandler mit piezoelektrischen Wandlerelementen | |
DE4139024C1 (de) | ||
EP2245680B1 (de) | Verfahren zum polarisieren einer piezokeramik | |
DE19733233C1 (de) | Elektroakustischer Wandler | |
DE1806124C3 (de) | Piezoelektrischer Transformator. Ausscheidung aus: 1817919 | |
EP1527485B1 (de) | Piezoaktor und verfahren zum herstellen des piezoaktors | |
DE1927519C3 (de) | ||
EP0022254A1 (de) | Piezoelektrisches Antriebselement für Schreibdüsen in Tintenmosaikschreibeinrichtungen | |
DE4433224C1 (de) | Ansteuerschaltung für eine Impulsschallquelle | |
DE2444647B2 (de) | Piezoelektrischer biegewandler | |
DE19935768C2 (de) | Piezoelektrischer akustischer Alarmgeber | |
DE2507329C3 (de) | Ferroelektrischer Analogwertspeicher | |
DE2219657B2 (de) | Zahnärztliches Handstück | |
DE4023856A1 (de) | Schaltkreis fuer einen piezowandler | |
DE4241146C2 (de) | Elektronische Signaleinrichtung | |
DE1911743C3 (de) | Elektromechanischer Schwinger mit einem stabförmigen Massenelement und großer Ausgangsamplitude | |
EP3513574A1 (de) | Verfahren und schaltung zum betreiben eines piezoelektrischen mems-schallwandlers sowie integrierter schaltkreis mit einer derartigen schaltung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |