DE8815090U1 - Piezoceramic shock wave source - Google Patents
Piezoceramic shock wave sourceInfo
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Description
DORNIER MEDIZINTECHNIK GHBH
8034 GermeringDORNIER MEDICAL TECHNOLOGY GHBH
8034 Germering
Reg. 1143 GmReg. 1143 Gm
Die Neuerung betrifft eine piezokeramische Stosswellenquelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. 5The innovation relates to a piezoceramic shock wave source according to the preamble of claim 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.A shock wave source with piezoceramic ultrasound transducers for lithotripsy is known from DE-OS 36 10 811. It is not stated how the ultrasound transducers are attached to the shock wave source or what material they are made of.
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.DE-OS 34 25 992 describes a piezoceramic transducer for lithotripsy, the back of which is made of metal. The piezo elements can be cast in a soft, electrically insulating material.
Aus der DE-OS 30 25 233 ist ein Ultraschallsender bekannt, dessen Rückseite aus Polyurethanschaum oder einem anderen
weichen Schaumstoff besteht.
20From DE-OS 30 25 233 an ultrasonic transmitter is known, the back of which is made of polyurethane foam or another soft foam.
20
Aus der US-PS 39 95 179 ist ein Uitrasehallsender bekannt, dessen Rückseite aus einem Expoxidharz besteht, in dem spitze Metallkörper integriert sind.US-PS 39 95 179 describes an ultrasonic transmitter, the back of which consists of an epoxy resin in which pointed metal bodies are integrated.
Aus der DE-PS 29 51 075 ist ein Ultraschallsender bekannt, dessen Rückseite aus körnigem Sintermetall besteht.DE-PS 29 51 075 discloses an ultrasonic transmitter, the back of which consists of granular sintered metal.
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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.An ultrasonic transmitter is known from US-PS 34 03 271, the back of which consists of a thermoplastic in which heavy metal particles are embedded.
: Bei den Anwendungen für die Lithotripsie stellt «»ich wegen: In the applications for lithotripsy, «»I am
|; sondere das Problem der Isolierung gegen hohe Spannungen.|; especially the problem of insulation against high voltages.
A funkenentladungen längs der Seite der Piezokeramiken führen. A spark discharges along the side of the piezoceramics.
f Auch wenn die Piezoelemente in einem Material eingegossenf Even if the piezo elements are cast in a material
\ sind, kann doch durch die mechanische Bewegung der Elemente \ are, the mechanical movement of the elements can
ein Freirütteln erfolgen, wodurch wiederum ein Luftspalta free shaking can take place, which in turn creates an air gap
1 entsteht, der zur unerwünschten Entladung führen kann. 1 , which can lead to unwanted discharge.
Aufgabe der Neuerung ist es, eine Stosswellenquelle mit &igr; piezokeramischen Ultraschall-Wandlern vorzuschlagen, dieThe aim of the innovation is to propose a shock wave source with &igr; piezoceramic ultrasonic transducers that
' durch zuverlässige Isolierung das Entstehen von Entladungen' through reliable insulation the occurrence of discharges
: verhindert, und so hohe Leistungen ermöglicht.: prevents, thus enabling high performance.
i Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß gelöst von einer Stoss-i This task is now solved by a shock
•j wellenquelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ausführun-•j wave source with the features of claim 1. Execution
(Weiter ursprüngliche Seite 3 vom 02.12.1988)(Continue original page 3 from 02.12.1988)
19.01.198919.01.1989
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&igr; > in tut a · u &igr;> in tut a · u
gen der Neuei'Ung sind Gegenstände von Unteransprüchen«The novelty is the subject of subclaims.
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.According to the innovation, the carrier serves as both a mechanical support and as an insulator and backing. It consists of a relatively soft, high-voltage-resistant plastic which, in addition to providing good insulation, has a good affinity to the ceramic of the piezo elements, i.e. it sticks relatively well to the piezo elements and thus prevents the formation of air gaps.
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.This plastic is preferably a liquid resin, e.g. a two-component liquid resin based on epoxy. In a preferred version, the plastic is transparent so that it can be checked for elastomers. It can then also be seen whether one or more piezo elements have become loose.
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.The carrier preferably has a thickness that is several times the length of the piezoelectric elements. This ensures sufficient damping of the shock wave traveling backwards. This is particularly important when the carrier made of relatively soft plastic is followed by a layer of hard plastic or metal, which increases the mechanical stability of the entire device.
der Grenzfläche zum härteren Stoff nur noch geringe Wellenanteile ankommen, die dort reflektiert würden.at the interface to the harder material only small amounts of waves arrive, which would be reflected there.
Die Neuerung wird anhand einer Figur näher erläutert. 30The innovation is explained in more detail using a figure. 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-The figure shows a cross-section through a piezoceramic shock wave source, which consists of the carrier T, the piezo elements Pj and the contacts: silver conductive layer S at the front and
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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. connecting wires A at the back. To give the whole object stability, the carrier T is cast in a Plexiglas tube PR. A rear reinforcement made of a harder resin is not shown here. The focusing of the sound field required for breaking up stones is achieved here by a spherical curvature of the generator surface. The diameter and radius of curvature of the spherical surface are chosen so that on the one hand all the important properties of the focused sound field, such as the steepening of the waves at the focal point, can be easily measured, but on the other hand no special manufacturing effort was required.
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.The active part of the shock wave source is formed by the large number of individual piezo elements P 1 which are arranged in a honeycomb shape on a spherical segment. The piezo elements P are each connected to the back by a connecting wire A. Since the piezo elements P in this version were provided by the manufacturer with connecting electrodes containing silver, a solder with a silver content was used to prevent silver diffusion. When soldering, care was taken to ensure that the soldering time was short in order to avoid depolarization when the Curie temperature was exceeded.
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-The new carrier T consists of a high-voltage-resistant, soft liquid resin casting, which simultaneously serves as a mechanical support for the individual piezo elements P and as a backing material. Backing materials must have a high level of damping. In this way, it can be avoided that the waves coupled into the backing by the piezo ceramic are reflected at the interface between the backing and air or a harder, stable structure and return to the piezo element P. The new
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rungsgemäß verwendete Harz zeichnet sich durch einen hohen Absorptionkoeffizienten für mechanische Wellen und einen niedrigen akustischen Wellenwiderstand aus.The resin used is characterized by a high absorption coefficient for mechanical waves and a low acoustic wave impedance.
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.Not shown here is the possible rear finishing layer, which can be made either from a harder resin layer or from a metal construction with passages for the connecting wires A. The dimensional stability of the structure shown is achieved here by the Plexiglas tube PR.
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.The front of the piezo elements P was contacted using a silver conductive spray that was sprayed in a thin layer onto the entire transducer surface. The relatively complex contacting technique with individual connecting wires A on one side of the piezo elements P and the conductive layer S on the other side increases the high voltage strength of the structure even further compared to adhesive technology. When gluing elements onto a conductive material, it is generally unavoidable that adhesive residues protrude laterally. These can lead to a reduction in the effective electrode distance and thus to a reduction in the breakdown voltage.
Als Harz für den Träger T kann z.B. das Giessharz 815, Scotch Cast von 3M verwendet werden.The resin used for the carrier T can be, for example, the casting resin 815, Scotch Cast from 3M.
02.12.1988
Ka/Sz02.12.1988
Ka/Sz
Claims (2)
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