DE4229630A1 - Akustische Linse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine akustische Linse mit variabler Brennweite zum Einsatz in einem ein unter einem akusti­ schen Ausbreitungsmedium, welche Linse zwei Linsenwände, nämlich eine Eintrittswand und eine Austrittswand, wobei wenigstens eine Linsenwand zur Brennweitenveränderung verformbar ist, eine zwischen den Linsenwänden befindliche Linsenflüssigkeit aufweist.

Derartige akustische Linsen werden beispielsweise in der medizinischen Technik verwendet und dienen dort sowohl in therapeutischen als auch diagnostischen Geräten zur Fokussierung akustischer Wellen. Bei diesen kann es sich beispielsweise um Ultraschallwellen oder Druckimpulse wie Stoßwellen handeln.

In der DE 37 39 393 A1 ist ein Lithotripter beschrieben, der eine als Sammellinse wirkende akustische Linse der eingangs genannten Art aufweist, die der Fokussierung der mittels des Lithotripters erzeugten Druckimpulse dient. Bei der bekannten akustischen Linse wurde beobachtet, daß dann, wenn die statischen Drücke der Linsenflüssigkeit und des an die verformbare Linsenwand angrenzenden akustischen Ausbreitungsmediums nicht übereinstimmen, unbeabsichtigte Brennweitenänderungen sowie unbeabsichtigte Änderungen der Geometrie der Fokuszone vorliegenden Druckes, also unbe­ absichtigter Änderungen der akustischen Eigenschaften der Linse auftreten. Unter der Fokuszone ist übrigens der­ jenige den Ort maximalen Druckes umgebende Bereich zu ver­ stehen, der innerhalb der -6 dB-Isobare liegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine akustische Linse der eingangs genannten Art so auszubilden, daß unbe­ absichtigte Änderungen der akustischen Eigenschaften der Linse verringert sind.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine akustische Linse mit variabler Brennweite zum Einsatz in einem akustischen Ausbreitungsmedium, aufweisend zwei Lin­ senwände, nämlich eine Eintritts- und eine Austrittswand, wobei wenigstens eine Linsenwand zur Brennweitenänderung verformbar ist, eine zwischen den Linsenwänden befindliche Linsenflüssigkeit und Druckausgleichsmittel, welche bewir­ ken, daß der statische Druck der Linsenflüssigkeit gleich dem statischen Druck des an die verformbare Linsenwand an­ grenzenden akustischen Ausbreitungsmediums ist. Infolge des Vorhandenseins der Druckausgleichsmittel sind uner­ wünschte Verformungen der verformbaren Linsenwand infolge einer Differenz der statischen Drücke der Linsenflüssig­ keit und des an die verformbare Linsenwand angrenzenden akustischen Ausbreitungsmediums zumindest weitgehend ver­ mieden. Zugleich sind diejenigen Veränderungen der akusti­ schen Eigenschaften der Linse zumindest weitgehend ver­ mieden, die bei Vorhandensein der genannten Druckdifferenz infolge der durch diese verursachten Verformungen der ver­ formbaren Linsenwand auftreten. Zweckmäßigerweise weisen die Druckausgleichsmittel Wandmittel auf, die die Linsen­ flüssigkeit und das an die verformbare Linsenwand angren­ zende akustische Ausbreitungsmedium derart trennen, daß in beiden der gleiche statische Druck vorliegt. Dies erfolgt dadurch, daß sich unter der Wirkung der Druckdifferenz die Wandmittel in ihrer Gesamtheit oder teilweise derart ver­ lagern bzw. verformen, daß ein Druckausgleich bezüglich der Linsenflüssigkeit und des an die verformbare Linsen­ wand angrenzenden akustischen Ausbreitungsmediums er­ folgt.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Er­ findung ist eine Volumenausgleichsvorrichtung vorgesehen, welche zwei durch die Wandmittel flüssigkeitsdicht vonein­ ander getrennte Kammern enthält, deren eine mit dem zwi­ schen den Linsenwänden befindlichen Volumen verbunden ist und Linsenflüssigkeit enthält und deren andere mit dem an die verformbare Linsenwand angrenzenden Volumen des aku­ stischen Ausbreitungsmediums verbunden ist und akustisches Ausbreitungsmedium enthält. Im Falle der vorliegenden Lin­ se ist also eine zum Ausgleich der bei Brennweitenänderun­ gen auftretenden Volumenänderungen ohnehin erforderliche Volumenausgleichsvorrichtung vorteilhafterweise derart ausgebildet, daß der statische Druck der Linsenflüssigkeit gleich dem des an die verformbare Linsenwand angrenzenden akustischen Ausbreitungsmediums ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Wandmittel flexibel, beispielsweise als flexible Mem­ bran mit gewelltem Querschnitt ausgebildet. Auf diese Wei­ se ergibt sich ein geringer Fertigungsaufwand. Außerdem ist insbesondere im Falle einer Membran mit gewelltem Querschnitt sichergestellt, daß die zum Volumen und Druck­ ausgleich erforderlichen Verformungen der Membran ohne nennenswerte durch innere Reibung im Membranmaterial ver­ ursachte Verluste möglich sind, was Voraussetzung für einen möglichst vollkommenen Druckausgleich ist.

Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Wandmittel so auszubilden, daß sie einen zumindest in einer Richtung wenigstens im wesentlichen frei verlagerbaren, wenigstens im wesentlichen starren Wandabschnitt aufweisen, der mit­ tels eines flexiblen Wandabschnittes mit der Volumenaus­ gleichsvorrichtung verbunden ist. Der flexible Wandab­ schnitt kann dann beispielsweise als Faltenbalg oder Roll­ membran ausgeführt sein.

Weiter besteht die Möglichkeit, die Wandmittel durch einen wenigstens im wesentlichen frei verlagerbaren Kolben zu bilden, wobei hier jedoch besonders darauf zu achten ist, daß die bei der Bewegung des Kolbens auftretende Reibung ausreichend niedrig ist um einen möglichst vollständigen Druckausgleich zu ermöglichen.

Die Erfindung wird nachfolgend am Beispiel von medizini­ schen Zwecken dienenden akustischen Druckimpulsgeneratoren anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen eine erfindungsge­ mäße akustische Linse enthaltenden Druckimpuls­ generator in schematischer Darstellung, und

Fig. 2 bis 4 Varianten der erfindungsgemäßen Linse in schematischer, teilweiser Darstellung im Längsschnitt.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Generator akustischer Wel­ len handelt es sich um einen Druckimpulsgenerator, wie er in der Medizin beispielsweise zur Zertrümmerung von Kon­ krementen verwendet wird. Dieser enthält eine elektro­ magnetische Druckimpulsquelle 1 und eine dieser zugeordne­ te insgesamt mit 2 bezeichnete akustische Sammellinse, die die von der Druckimpulsquelle 1 ausgehenden im wesent­ lichen ebenen Druckimpulse auf eine etwa zigarrenförmige räumliche Fokuszone FZ1 bzw. FZ2 fokussiert. Unter der Fokuszone versteht man in der Regel denjenigen Bereich, der von einer -6 dB-Isobare begrenzt wird, also denjenigen Bereich, innerhalb dessen der Druck der Druckimpulse wenigstens gleich der Hälfte des maximal auftretenden Druckes ist. Sowohl die Druckimpulsquelle 1 als auch die akustische Sammellinse 2 sind in einem Gehäuse 3 aufge­ nommen, das an seinem von der Druckimpulsquelle 1 entfern­ ten Ende mittels eines elastischen, flexiblen Koppelkis­ sens 4 flüssigkeitsdicht verschlossen ist. Bei der Druck­ impulsquelle handelt es sich beispielsweise um eine elek­ tromagnetische Druckimpulsquelle, wie sie in der US-PS 4 674 505 und der EP-A-0 301 360 beschrieben ist. An sei­ nem der Druckimpulsquelle 1 benachbarten Ende weist das Gehäuse 3 einen mit einer Bohrung versehenen Boden 5 auf, wobei sich vom Rand der Bohrung aus eine rohrförmige Innenwand 6 in Richtung auf das Koppelkissen 4 erstreckt. In der Bohrung der Innenwand 6 ist ein Tubus 7 flüssig­ keitsdicht aufgenommen, dessen Zweck im folgenden noch beschrieben werden wird.

Der zwischen der Druckimpulsquelle 1 und der Sammellinse 2 befindliche Raum sowie der zwischen der Sammellinse 2 und dem Koppelkissen 4 befindliche Raum ist jeweils mit Wasser 8 bzw. 9 als akustisches Ausbreitungsmedium gefüllt.

Bei der Sammellinse 2 handelt es sich um eine ringförmige, insbesondere kreisringförmige, elastisch verformbare Flüs­ sigkeitslinse, die eine ring- bzw. kreisringförmige Ein­ trittswand 12, eine ring- bzw. kreisringförmige Austritts­ wand 10 und eine zwischen beiden befindliche Linsenflüs­ sigkeit 14 aufweist. Der Außenrand, der beispielsweise aus Polymethylpentene (TPX) oder Polytetrafluoräthylen (PTFE) gebildeten Eintrittswand 12 ist in einer durch einen Hal­ tering 15 und die Austrittswand 10 begrenzten Nut flüssig­ keitsdicht aufgenommen. Der Haltering 15 ist zwischen der Druckimpulsquelle 1 und der als bikonkav geformte Fest­ stofflinse ausgebildeten Austrittswand 10 aufgenommen, wobei die Austrittswand 10 mittels eines Sprengringes 16 axial unverschieblich fixiert ist. Die Austrittswand 10 ist aus einem Werkstoff, beispielsweise Polystyrol, ge­ bildet, in dem die Schallausbreitungsgeschwindigkeit größer als in dem als akustisches Ausbreitungsmedium vor­ gesehenen Wasser 9 ist. Die Austrittswand 10 ist flüssig­ keitsdicht in das Gehäuse 3 eingesetzt. Der Haltering 15 liegt mit seiner äußeren Mantelfläche flüssigkeitsdicht an dem Gehäuse 3 an. Der Innenrand der Eintrittswand 12 ist flüssigkeitsdicht in einer Umfangsnut eines Rohrteiles 17 aufgenommen, das flüssigkeitsdicht auf die äußere Mantel­ fläche der Innenwand 6 aufgesetzt ist und auf dieser in axialer Richtung, d. h. in Richtung der Mittelachse M der Sammellinse 2, verschieblich ist. Zwischen der Bohrung des Rohrteiles 17 und der äußeren Mantelfläche der Innenwand 6 können in der Fig. 1 nicht dargestellte Dichtmittel vorge­ sehen sein. In der Fig. 1 nicht dargestellte Dichtmittel können ebenfalls zwischen dem äußeren Umfang der Aus­ trittswand 10 und der Innenwand des Gehäuses 3 vorgesehen sein. An dem der Austrittswand 10 benachbarten Ende des Rohrteiles 17 ist der Umfangsrand eines Faltenbalges 18 flüssigkeitsdicht angebracht. Der andere Umfangsrand des Faltenbalges 18 ist an der Austrittswand 10 im Bereich von deren innerem Rand ebenfalls flüssigkeitsdicht angebracht. Der Faltenbalg 18 begrenzt also zusammen mit der Aus­ trittswand 10, der Eintrittswand 12, dem Haltering 15 und dem Rohrteil 17 den die Linsenflüssigkeit 14 enthaltenden Raum der Sammellinse 2. Auf das von der Eintrittswand 12 entfernte Ende wirken in Fig. 1 schematisch angedeutete Verstellmittel 19 ein, mittels derer das Rohrteil 17 auf der Innenwand 6 axial verschieblich ist, wodurch die Brennweite der Sammellinse 2 durch Verformung der Ein­ trittswand 12 verändert werden kann. Die Verstellmittel 19, die der Fachmann auf Grundlage seines Fachwissens leicht realisieren kann, können beispielsweise einen Elektromotor und geeignete Getriebeelemente zur Umsetzung der Drehbewegung des Elektromotors in eine geradlinige Bewegung aufweisen. Die Verstellmittel 19 sind in einer ringförmigen Vertiefung des Bodens 5 des Gehäuses 3 auf­ genommen.

Handelt es sich bei der Linsenflüssigkeit 14 wie im Falle des dargestellten Ausführungsbeispieles um eine Flüssig­ keit, in der die Schallausbreitungsgeschwindigkeit gerin­ ger als in dem als akustisches Ausbreitungsmedium vorge­ sehenen Wasser ist (z. B. Fluorinert FC 75 oder Flutec PP 3 (eingetragene Warenzeichen)), verstärkt die Linsenflüssig­ keit 14 für die in Fig. 1 ausgezogen dargestellte Endposi­ tion des Rohrteiles 17 und Lage der Eintrittswand 12 die Fokussierungswirkung der als Feststofflinse ausgebildeten Austrittswand 10. Wird das Rohrteil 17 allmählich in Rich­ tung auf die Austrittswand 10 verstellt, verringert sich die fokussierende Wirkung der zwischen der Eintrittswand 12 und der Austrittswand 10 befindlichen Linsenflüssigkeit 14 und geht allmählich in eine leicht defokussierende Wir­ kung über. In der anderen Endposition des Rohrteiles 12, für diese ist die Lage der Eintrittswand 12 in Fig. 1 strichliert angedeutet, schwächt die Linsenflüssigkeit 14 also die fokussierende Wirkung der als Feststofflinse aus­ gebildeten Austrittswand 10 ab. Für die Lage der Fokuszone der mittels der Druckimpulsquelle 1 erzeugten und mittels der Sammellinse 2 fokussierten Druckimpulse bedeutet dies, daß sich für die in Fig. 1 ausgezogen dargestellte End­ position des Rohrteiles 17 die näher bei der Druckimpuls­ quelle 1 befindliche Fokuszone FZ1 und für die strichliert angedeutete Endposition die weiter entfernte Fokuszone FZ2 ergibt. Zwischen diesen beiden Endpositionen kann die Fokuszone der Druckimpulse in Abhängigkeit von der Posi­ tion des Rohrteiles 17 längs der akustischen Achse A der Sammellinse 11, die mit deren Mittelachse M identisch ist, stufenlos verschoben werden.

Da sich beim Verstellen des Rohrteiles 17 die zwischen der Druckimpulsquelle 1 und der Eintrittswand 12 bzw. zwischen der Eintrittswand 12 und der Austrittswand 10 befindlichen Volumina ändern, sind schematisch angedeutete Anschluß­ stutzen 43 bzw. 44 vorgesehen, über die die genannten Volumina mit einer insgesamt mit 28 bezeichneten Volumen­ ausgleichsvorrichtung in Verbindung stehen. Es versteht sich, daß nötigenfalls durch zwischen der Innenwand des Gehäuses 3 und dem Haltering 15 angeordnete, in Fig. 1 nicht dargestellte Dichtelemente sichergestellt sein muß, daß Wasser 8 und Linsenflüssigkeit 14 voneinander getrennt bleiben. Die Volumenausgleichsvorrichtung 28 enthält als wichtigste Bestandteile zwei Faltenbälge 29, 30, deren einander zugewandte Umfangsränder mit einer die Linsen­ flüssigkeit 14 von dem Wasser 8 trennenden Wand 31 flüs­ sigkeitsdicht verbunden sind. Die voneinander entfernten Umfangsränder der Faltenbälge 29, 30 sind jeweils mit einem Schenkel 32a, 32b eines steifen, U-förmigen Profils 32 flüssigkeitsdicht verbunden. In die beiden so gebilde­ ten Volumina münden zwei Anschlußstutzen 33, 34, die über schematisch angedeutete Leitungen 35, 36 mit den Anschluß­ stutzen 43, 44 verbunden sind. Beim Verstellen des Rohr­ teiles 17 kann also sowohl bezüglich des Wassers 8 als auch der Linsenflüssigkeit 14 der erforderliche Volumen­ ausgleich erfolgen, wobei sich die Wand 31 entsprechend der Bewegung des Rohrteiles 17 verlagert.

Die Erzeugung von Druckimpulsen erfolgt übrigens in der Weise, daß die Flachspule 1a der Druckimpulsquelle 1, deren spiralförmige Windungen auf der ebenen Auflagefläche eines aus Isolierstoff gebildeten Spulenträgers 1b ange­ ordnet sind, und die durch eine Isolierfolie 1c von einer ebenen elektrisch leitfähigen Membran 1d getrennt ist, mittels eines nicht dargestellten Hochspannungsimpuls­ generators über das mit den Anschlüssen der Flachspule 1a verbundene Hochspannungskabel 41 mit Hochspannungsimpulsen beaufschlagt wird. Infolge des bei einem Hochspannungsim­ puls durch die Flachspule 1a fließenden impulsartigen Stromes baut diese äußerst rasch ein Magnetfeld auf. Dies hat zur Folge, daß in die Membran 1d ein Strom induziert wird, der dem durch die Flachspule 1a fließenden Strom entgegengerichtet ist. Da auch das zu dem durch die Mem­ bran 1d fließenden Strom gehörige Magnetfeld dem zu dem durch die Flachspule 1a fließenden Strom gehörige Magnet­ feld entgegengerichtet ist, wird die Membran 1d schlag­ artig von der Flachspule 1a abgestoßen. Hierdurch wird ein im wesentlichen ebener Druckimpuls in das Wasser 8 einge­ leitet, der mittels der Sammellinse 2 fokussiert wird. Der aus der Sammellinse 2 austretende fokussierte Druckimpuls gelangt durch das Wasser 9 und das Körpergewebe des Pati­ enten zu einem zu behandelnden Bereich B. Der Druckimpuls stellt sich übrigens auf seinem Weg zu dem zu behandelnden Bereich B allmählich zu einer Stoßwelle auf. Hierunter versteht man einen Druckimpuls mit extrem steiler An­ stiegsfront.

Um die Membran 1d nach Erzeugung eines Druckimpulses je­ weils in ihrer Ausgangslage zurückzuführen, in der sie unter Zwischenfügung der Isolierfolie 1c satt an der Flachspule 1a anliegt, wird das zwischen der Membran 1d und der Eintrittswand 12 befindliche Wasser 8 mit einem gegenüber dem Umgebungsdruck erhöhten Druck beaufschlagt. Dies ist in Fig. 1 dadurch angedeutet, daß mit der Leitung 35 ein Druckspeicher 42 verbunden ist. Es versteht sich, daß in nicht dargestellter Weise Mittel vorgesehen sein können, die eine Einstellung der Höhe des Druckes erlau­ ben, mit dem das Wasser 8 beaufschlagt wird. Dabei erfolgt ein Druckausgleich derart, daß die Linsenflüssigkeit 14 unter dem gleichen statischen Druck wie das Wasser 8 steht, da sich die wenigstens im wesentlichen starre Wand 31 der Volumenausgleichsvorrichtung 28 infolge der guten Verformbarkeit der Faltenbälge 29, 30, die aus Metall oder besser einem polymeren Werkstoff geringer innerer Reibung gebildet sind, in Richtung des in Fig. 1 eingetragenen Doppelpfeiles wenigstens im wesentlichen frei derart ein­ stellt, daß in beiden Kammern der Volumenausgleichsvor­ richtung 28 und damit auch in dem Wasser 8 und der Linsen­ flüssigkeit 14 zumindest im wesentlichen der gleiche Druck herrscht. Hierdurch werden unbeabsichtigte Verformungen der Eintrittswand 12 vermieden, die sich bei unterschied­ lichem statischen Druck des Wassers 8 und der Linsenflüs­ sigkeit 14 ergeben und die akustischen Eigenschaften der Sammellinse 2 nachteilig beeinflussen würden. Die Wand 31 und die Faltenbälge 29, 30 sind also Druckausgleichsmit­ tel. Die genannten Bauteile dienen zugleich als Bestand­ teil der Volumenausgleichsvorrichtung 28 der Begrenzung von deren Kammern.

Zur Durchführung einer Behandlung wird beispielsweise so vorgegangen, daß zunächst der Generator mit seinem Koppel­ kissen 4 an die in Fig. 1 schematisch angedeutete Ober­ fläche des Körpers 27 eines zu behandelnden Patienten an­ gepreßt wird. Anschließend werden mit Hilfe eines Ultra­ schall-Applikators 45, der in den Tubus 7 eingeführt wird, der Generator und der Körper 37 des Patienten relativ zu­ einander derart ausgerichtet, daß der zu beschallende Be­ reich B auf der akustischen Achse A des Generators liegt. Dies ist bei Verwendung eines als B-Scan-Applikator aus­ gebildeten Ultraschall-Applikators 45 sehr leicht möglich, wenn der Ultraschall-Applikator 45 zusammen mit dem Ultra­ schals-Gerät 38 ein auf dessen Monitor 39 dargestelltes Ultraschall-Bild einer die akustische Achse A enthaltenden Körperschicht des Patienten erzeugt, in das eine die Lage der akustischen Achse A angebende Linie L eingeblendet ist. In das Ultraschall-Bild ist außerdem eine beispiels­ weise kreuzförmige Marke F′ eingeblendet, die die der je­ weiligen Position des Rohrteiles 17 entsprechende Lage des Zentrums der Fokuszone auf der akustischen Achse A angibt. Zu diesem Zweck ist ein in der Fig. 1 schematisch ange­ deuteter, den Verstellmitteln 19 zugeordneter Positions­ geber 40, beispielsweise ein Stellwiderstand, vorgesehen, der ein der Stellung des Rohrteiles 17 entsprechendes Signal liefert, das dem Ultraschall-Gerät 38 zugeführt ist, was seinerseits die Marke F′ in der jeweils erforder­ lichen Weise verlagert. In Fig. 1 ist übrigens für die beiden Extremlagen der Fokuszone FZ1 und FZ2 das jeweilige Zentrum der Fokuszone mit F1 bzw. F2 bezeichnet. Um zu erreichen, daß der jeweils zu beschallende Bereich B nicht nur auf der akustischen Achse A, sondern außerdem im Zen­ trum der Fokuszone der Druckimpulse liegt, werden die Ver­ stellmittel 19 derart betätigt, daß sich die Marke F′ mit dem Bild B′ des zu beschallenden Bereiches B auf dem Bild­ schirm des Monitors 39 deckt. Ist dies der Fall, kann der zu beschallende Bereich B in der erforderlichen Weise mit Druckimpulsen beaufschlagt werden.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen nur hinsichtlich ihrer Volumenaus­ gleichsvorrichtung 46, weshalb auch nur diese dargestellt ist. Die Volumenausgleichsvorrichtung 46 weist zwei napf­ artige Gehäuseteile 47, 48 auf, die unter Zwischenfügung einer die Linsenflüssigkeit 14 und das Wasser 8 trennende Wandmittel bildenden flexiblen, gewellten Membran 49 mit­ tels einer Anzahl von über den Umfang verteilten Schrauben miteinander verschraubt sind. In Fig. 2 sind nur die Mit­ tellinien zweier Schrauben angedeutet. Die Membran 49 unterteilt das von den Gehäuseteilen 47, 48 umschlossene Volumen in zwei Kammern, denen die Anschlußstutzen 33 bzw. 34 zugeordnet sind. Infolge der Wellung der Membran 49 kann diese bei dem Volumen- und Druckausgleich verformt werden, ohne daß starke Verformungen auftreten. Da als Material für die Membran 49 ein polymerer Werkstoff mit geringer innerer Reibung, beispielsweise Perbunan (NBR) oder Silikon, verwendet wird, ist ein nahezu vollständiger Druckausgleich möglich. Eventuell verbleibende Druck­ differenzen reichen jedenfalls nicht aus, um die Ein­ trittswand 10 in einem solchen Maße zu verformen, daß wahrnehmbare Änderungen der akustischen Eigenschaften der Sammellinse 2 auftreten.

Während im Falle der Ausführungsform gemäß Fig. 1 die Trennung der zwei Kammern durch einen frei verlagerbaren, wenigstens im wesentlichen starren Wandabschnitt, nämlich die Wand 31, und flexible Wandabschnitte, nämlich die Fal­ tenbälge 29 und 30 erfolgt, und im Falle der Fig. 2 flexible Wandmittel in Form einer gewellten flexiblen Membran vorgesehen sind, sind im Falle der Ausführungsform gemäß Fig. 3 Wandmittel in Form eines Kolbens 50 vorge­ sehen, der das von einem Gehäuse 51 und einem Deckel 52 begrenzte Volumen der Volumenausgleichsvorrichtung 53 in zwei Kammern unterteilt. Die Abdichtung zwischen dem Kol­ ben 50 und der Innenwand des Gehäuses 51 erfolgt mittels zweier Dichtringe 54, 55. Der kreisscheibenförmige Deckel 52 ist an dem topfförmigen Gehäuse 51 mittels über den Um­ fang des Deckels 51 verteilter Schrauben befestigt, wobei in Fig. 3 nur die Mittellinien zweier Schrauben angedeutet sind. Im Falle der Volumenausgleichsvorrichtung 53 ist es wesentlich, daß die zwischen dem Kolben 50 bzw. den Dicht­ ringen 54, 55 und der Innenwand des Gehäuses 51 auftreten­ de Reibung so gering ist, daß etwa verbleibende Druckdif­ ferenzen nicht ausreichen, um die Eintrittswand 12 in einem solchen Maße zu verformen, daß unerwünschte Änderun­ gen der akustischen Eigenschaften der Sammellinse 2 auf­ treten.

Im Falle des Ausführungsbeispieles gemäß Fig. 4 erfolgt die Trennung der zwei Kammern der Volumenausgleichsvor­ richtung 56 ähnlich wie im Falle der zuerst beschriebenen Ausführungsform durch einen wenigstens im wesentlichen starren Wandabschnitt, nämlich die Trennwand 57, die über eine einen flexiblen Wandabschnitt bildende Rollmembran 58 frei beweglich mit dem Gehäuse der Volumenausgleichsvor­ richtung 56 verbunden ist. Das Gehäuse setzt sich wieder aus einem topfförmigen Gehäuse 51 und einem mit diesem verschraubten Deckel 52 zusammen. Wird eine Rollmembran 58 aus einem polymeren Werkstoff geringer innerer Reibung verwendet, ist ein fast vollständiger Druckausgleich mög­ lich, so daß unerwünschte Änderungen der akustischen Eigenschaften der Sammellinse 2 infolge von durch eine Druckdifferenz bedingten Verformungen der Eintrittswand 12 praktisch ausgeschlossen sind.

Im Falle der Volumenausgleichsvorrichtung 56 kann übrigens eine in Fig. 4 strichliert angedeutete Führungsstange 59 vorgesehen sein, um ein Verkippen der Trennwand 57 zu ver­ meiden. Durch die zwischen der Trennwand 57 und der Füh­ rungsstange 59 erforderliche Abdichtung treten jedoch Reibungskräfte auf, die sich unter Umständen nachteilig auf den Druckausgleich auswirken können.

Im Falle der beschriebenen Ausführungsbeispiele weist die Sammellinse 2 nur eine verformbare Linsenwand, nämlich die Eintrittswand 12, auf. Grundsätzlich besteht auch die Mög­ lichkeit, beide Linsenwände als verformbare Linsenwände auszuführen oder statt der Eintritts- die Austrittswand als verformbare Linsenwand auszuführen. Es versteht sich, daß dann, wenn die Austrittswand als verformbare Linsen­ wand ausgeführt ist, deren Außen- und/oder Innenrand biegemomentenfrei gehalten sind/ist.

Im Falle der beschriebenen Ausführungsbeispiele ist die Sammellinse 2 und damit auch die verformbare Linsenwand 12 ringförmig bzw. kreisringförmig ausgebildet. Die Sammel­ linse 2 muß jedoch nicht notwendigerweise ringförmig aus­ gebildet sein, sondern kann vielmehr ohne zentrale Öffnung ausgeführt sein. Die Linsenwände sind dann ebenfalls ohne zentrale Öffnung ausgeführt. Ein derartiger Aufbau ist beispielsweise in der DE 37 39 393 A1 beschrieben.

Bei sämtlichen beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Druckausgleichsmittel 29 bis 31; 49; 50, 54, 55 bzw. 57 bis 59 in die jeweilige Volumenausgleichsvorrichtung 28; 46; 53 bzw. 56 integriert. Dies muß nicht notwendiger­ weise der Fall sein. Beispielsweise besteht auch die Mög­ lichkeit, voneinander völlig unabhängige Ausgleichsgefäße für die Linsenflüssigkeit 14 und das Wasser 8 vorzusehen und geeignete Maßnahmen zur Beaufschlagung beider Flüssig­ keiten mit dem gleichen statischen Druck zu treffen. Zum Beispiel könnte ein gemeinsamer Druckspeicher vorgesehen sein, der zur Beaufschlagung beider Flüssigkeiten mit dem gleichen statischen Druck dient.

Es versteht sich übrigens, daß die Erfindung nicht im Falle von Linsen verwendet werden kann, bei denen die Ver­ formung der verformbaren Linsenwand in an sich bekannter Weise durch eine Differenz der statischen Drücke der Linsenflüssigkeit und des an die verformbare Linsenwand angrenzenden akustischen Ausbreitungsmediums bewirkt wird. Weiter versteht sich, daß die Erfindung nur dann von Be­ deutung ist, wenn entweder die Linsenflüssigkeit oder das an die verformbare Linsenwand angrenzende akustische Aus­ breitungsmedium einen von dem Umgebungsdruck abweichenden statischen Druck aufweisen muß. Für den Fall, daß sowohl die Linsenflüssigkeit als auch das an die verformbare Linsenwand angrenzende akustische Ausbreitungsmedium einen statischen Druck aufweisen können, der gleich dem Um­ gebungsdruck ist, erübrigen sich Druckausgleichsmittel selbstverständlich.

Die Ausführungsbeispiele betreffen die Verwendung der er­ findungsgemäßen akustischen Sammellinse in einem Therapie­ gerät, das Druckimpulse in Form von Stoßwellen erzeugt. Die Erfindung kann aber auch in Verbindung mit anderen akustischen Wellen, beispielsweise als Dauerschall er­ zeugter Ultraschall, verwendet werden. Außerdem kann die erfindungsgemäße akustische Linse außer in Therapiegeräten auch in Diagnosegeräten Verwendung finden. Schließlich kann die erfindungsgemäße Linse auch für nichtmedizinische Zwecke verwendet werden.

Claims (10)

1. Akustische Linse mit variabler Brennweite zum Einsatz in einem akustischen Ausbreitungsmedium, aufweisend zwei Linsenwände, nämlich eine Eintrittswand (12) und eine Aus­ trittswand (10), wobei wenigstens eine Linsenwand zur Brennweitenveränderung verformbar ist, eine zwischen den Linsenwänden befindliche Linsenflüssigkeit (14) und Druck­ ausgleichsmittel (29 bis 31; 49; 50, 54, 55; 57 bis 59), welche bewirken, daß der statische Druck der Linsenflüs­ sigkeit (14) gleich dem statischen Druck des an die ver­ formbare Linsenwand angrenzenden akustischen Ausbrei­ tungsmediums (8) ist.

2. Akustische Linse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckausgleichs­ mittel Wandmittel (29 bis 31; 49; 50, 54, 55; 57, 58) aufweisen, die die Linsenflüssigkeit (14) und das an die verformbare Linsenwand angrenzende akustische Ausbrei­ tungsmedium (8) derart trennen, daß in beiden der gleiche statische Druck vorliegt.

3. Akustische Linse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Volumenaus­ gleichsvorrichtung (28; 46; 53; 56) vorgesehen ist, welche zwei durch die Wandmittel (29 bis 31; 49; 50, 54, 55; 57, 58) flüssigkeitsdicht voneinander getrennte Kammern ent­ hält, deren eine mit dem zwischen den Linsenwänden befind­ lichen Volumen verbunden ist und Linsenflüssigkeit ent­ hält, und deren andere mit dem an die verformbare Linsen­ wand angrenzenden Volumen des akustischen Ausbreitungs­ mediums verbunden ist und akustisches Ausbreitungsmedium enthält.

4. Akustische Linse nach Anspruch 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Wand­ mittel (29 bis 31; 49; 57, 58) flexibel ausgeführt sind.

5. Akustische Linse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandmittel als flexible Membran (49) ausgeführt sind.

6. Akustische Linse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (49) einen gewellen Querschnitt aufweist.

7. Akustische Linse nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandmittel einen in zumindest einer Richtung wenigstens im wesentlichen frei verlagerbaren, im wesentlichen starren Wandabschnitt (31; 57) aufweisen, der mittels eines flexiblen Wandabschnittes (29, 30; 58) gehaltert ist.

8. Akustische Linse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Wandab­ schnitt als Rollmembran (58) ausgeführt ist.

9. Akustische Linse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Wand­ abschnitt als Faltenbalg (29, 30) ausgeführt ist.

10. Akustische Linse nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Wandmittel durch einen wenigstens im wesentlichen frei verlagerbaren Kolben (50) gebildet sind.