DE3142639C2

DE3142639C2 -

Info

Publication number: DE3142639C2
Application number: DE19813142639
Authority: DE
Inventors: Ernst-Guenter Dipl.-Phys. Dr. 6131 Schwalbach De Lierke; Helmut 6233 Kelkheim De Sudhof; Karl 6382 Friedrichsdorf De Floegel; Rudolf 6277 Camberg De Grossbach
Original assignee: Battelle Institut eV
Current assignee: Battelle Institut eV
Priority date: 1981-10-28
Filing date: 1981-10-28
Publication date: 1989-07-06
Also published as: DE3142639A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abstrahlung und zum Empfang fokussierter Ultraschallwellen mit einem piezo elektrischen, scheibenförmigen Planschwinger, vor dem eine Flüssigkeitskammer mit einer ersten Flüssigkeit angeordnet ist, in der sich eine zwischen zwei elastischen, schalldurch lässigen Membranen eingeschlossene zweite Flüssigkeit befin det, deren Schallgeschwindigkeit sich von der Schallgeschwin digkeit der ersten Flüssigkeit unterscheidet, so daß eine Flüssigkeitslinse gebildet wird, deren Brennweite durch Ände rung des Volumens der zweiten Flüssigkeit variierbar und/oder deren Brennpunkt in der Brennebene verschiebbar ist (DE-OS 31 20 611.5).

Bei dieser Ausführungsform wird der Planschwinger auf der λ/2 dicken Bodenplatte eines Gehäuses befestigt. Das Ge häuse ist auswechselbar, damit die Vorrichtung sowohl für Impuls-Echo-Anwendungen in der Diagnostik und Defektoskopie mit einem zur Erzielung kurzer Impulse notwendigen bedämpften Planschwinger als auch für den Dauerbetrieb, z. B. in der The rapie, mit einem unbedämpften Planschwinger eingesetzt werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Vorrichtung so zu modifizieren, daß sie ohne einen Austausch des Ultraschallwandlersystems sowohl für den Impuls-Echo-Be trieb als auch für den Dauerbetrieb zur Leistungsabstrahlung einsetzbar ist.

Es hat sich gezeigt, daß sich diese Aufgabe mit einer Vorrich tung der eingangs genannten Art lösen läßt, wenn der Plan schwinger aus zwei konzentrisch angeordneten Teilen zusammen gesetzt ist, wobei ein äußerer ringförmiger, unbedämpfter Teil zur Leistungsabstrahlung und ein zentraler bedämpfter Teil für Impuls-Echo-Betrieb vorgesehen sind. Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in dem Unteranspruch 2 beschrieben.

Die durch die Erfindung erzielten Vorteile sind im wesentli chen darin zu sehen, daß unmittelbar vor und während der The rapie das Zielgebiet diagnostisch erkundet und überwacht wer den kann, ohne daß der Behandlungskopf ausgetauscht werden muß. Wenn nur der Wandlerkopf mit Linsensystem angepaßt ist, können simultane Diagnostik und Therapie mit handelsüblichen Generatoren bzw. Diagnostikgeräten durchgeführt werden. Der leistungsschwache Diagnostikeinsatz im Zentrum des Therapie kopfes reduziert flächenproportional bei gleicher Intensität die Sendeleistung nur geringfügig, beeinflußt aber das axiale Temperaturprofil in der Strecke zwischen Linse und Brennpunkt günstig. Bei der lokalen Hyperthermie tieferliegender Gewebe bereiche ermöglicht die erfindungsgemäße Wandlerkonstruktion eine Gewebeüberhitzung im Bereich des akustischen Brennpunktes der Linse bei gleichzeitiger Schonung der Vorlaufstrecke.

Die Erfindung wird anhand der lediglich einen Aus führungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt in schematischer Vereinfachung

Fig. 1 den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wandler aus Diagnostik- und Therapieteilen und

Fig. 2 den Wirkungsbereich des Schalls beim Therapiebetrieb mit einer axialen schallfreien Zone.

Erfindungsgemäß besteht der Planschwinger aus zwei Teilen, und zwar aus einem äußeren Ring 1, der unbedämpft ist und zur Lei stungsabstrahlung dient, und einem zentralen Teil 2, der mit einem Dämpfungsstoff 3 bedämpft ist für Impuls-Echo-Betrieb. Beide Teile werden konzentrisch auf der Bodenplatte 4 des hier nicht gezeigten Gehäuses befetigt. Die Platte 4 besitzt eine Dicke von λ/2 bei n = 1, 2, 3 . . . Für den ringförmigen Teil 1 und für den zentralen bedämpften Teil 2 kann n gleich oder verschieden sein.

Durch die vorgeschlagene Kombination kann simultan diagnosti ziert und therapiert werden. Bei bestimmten therapeutischen Anwendungen, z. B. Hyperthermie, wird mit einem Thermoelement der Temperaturanstieg im Brennpunkt des Therapiekopfes regi striert und muß innerhalb vorgegebener Temperaturgrenzen kon stant gehalten werden. Mit dem Diagnostikeinsatz 2 kann der Brennpunkt genau auf das Zielgebiet, d. h. das im Zentrum des Zielgebietes stehende Thermoelement justiert werden, bevor die Therapie über das gleiche, nunmehr justierte Linsensystem er folgt.

Aus Fig. 2 geht hervor, daß bei Anwendung des nur zur Thera pie vorgesehenen Wandlerteils 1 eine Gewebeüberhitzung im Be reich des Brennpunktes der Linse 5 ermöglicht wird. Gleichzei tig wird die schallfreie Vorlaufstrecke 6 geschont.

Claims

1. Vorrichtung zur Abstrahlung und zum Empfang fokussierter Ultraschallwellen mit einem piezoelektrischen scheibenför migen Planschwinger, vor dem eine Flüssigkeitskammer mit einer ersten Flüssigkeit angeordnet ist, in der sich eine zwischen zwei elastischen schalldurchlässigen Membranen eingeschlossene zweite Flüssigkeit befindet, deren Schall geschwindigkeit sich von der Schallgeschwindigkeit der ersten Flüssigkeit unterscheidet, so daß eine Flüssigkeits linse gebildet wird, deren Brennweite durch Änderung des Volumens der zweiten Flüssigkeit variierbar und/oder deren Brennpunkt in der Brennebene verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Planschwinger aus zwei konzentrisch angeordneten Teilen (1, 2) zusammengesetzt ist, wobei ein äußerer ring förmiger unbedämpfter Teil (1) zur Leistungsabstrahlung und ein zentraler bedämpfter Teil (2) für Impuls-Echo-Betrieb vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Planschwinger (1, 2) auf einer Platte (4) montiert ist, die eine Dicke von λ/2, bei n = 1, 2, 3 . . . besitzt, wobei die ganze Zahl n für den Zentralteil (2) sich von der des entsprechenden ringförmigen Teils (1) unterscheidet.