DE4229631C2 - Akustische Linse mit variabler Brennweite - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine zum Einsatz in einem akusti­ schen Ausbreitungsmedium vorgesehene akustische Linse mit variabler Brennweite, aufweisend zwei Linsenwände, nämlich eine Eintritts- und eine Austrittswand, und eine zwischen den Linsenwänden befindliche Linsenflüssigkeit, wobei wenigstens eine Linsenwand zur Brennweitenveränderung mechanisch ver­ formbar ist.

Derartige akustische Linsen werden beispielsweise in der medizinischen Technik verwendet, und dienen dort sowohl in therapeutischen als auch diagnostischen Geräten zur Fokus­ sierung akustischer Wellen. Bei diesen kann es sich bei­ spielsweise 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 tritt das Problem auf, daß Größe und Gestalt der sich aus bildenden Fokuszone - die Fokuszone ist derjenige den Ort maximalen Druckes umgebende Bereich, der innerhalb der -6 dB-Isobare liegt - von der eingestellten Brennweite abhängen. Dies ist in der Praxis verständlicherweise unerwünscht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine akustische Linse der eingangs genannten Art so auszubilden, daß Größe und Gestalt der erzeugten Fokuszone sich in Abhängigkeit von der eingestellten Brennweite nur wenig ändern.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Außenrand der verformbaren Linse wenigstens im wesent­ lichen biegemomentenfrei gehalten ist. Durch diese Maß­ nahme ergeben sich beim Verstellen der Brennweite nur ge­ ringe Änderungen der Krümmung der verformbaren Linsenwand, was zur Folge hat, daß auch die Änderungen der Größe und der Gestalt der Fokuszone gering sind.

Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich, wenn gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung die verformbare Linsenwand ringförmig ausgebildet ist und sowohl ihr Innen- als auch ihr Außenrand wenigstens im wesentlichen biegemomentenfrei gehalten sind, da sich auf diese Weise eine eine nochmals geringere Änderung der Krümmung der verformbaren Linsenwand beim Verstellen der Brennweite ergibt. Nochmals geringere Änderungen der Krümmung der verformbaren Linsenwand ergeben sich, wenn diese gemäß einer vorteilhaften Variante der Erfindung kreisringförmig ausgebildet ist. Für diesen Fall sieht eine weitere bevor­ zugte Ausführungsform der Erfindung vor, daß sowohl der Innen- als auch der Außenrand der verformbaren Linsenwand derart gehalten sind, daß die vorzugsweise eine wenigstens im wesentlichen konstante Dicke aufweisende verformbare Linsenwand zumindest in verformtem Zustand von im wesentlichen kegelstumpfförmiger Gestalt ist.

Gemäß einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß zur Brennweitenverstellung im Falle einer scheibenförmigen verformbaren Linsenwand deren zentraler Bereich bzw. im Falle einer ringförmigen verformbaren Linsenwand deren Innenrand durch eine Verstellvorrichtung axial verschoben wird, während der Außenrand ortsfest bleibt. Hierdurch ergeben sich im Vergleich zu der auch möglichen Verstellung des Außenrandes bei der Verstellung der Brennweite geringere Änderungen des in der Fokuszone auftretenden Spitzen­ druckes.

Gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung ist die wenigstens im wesentlichen biegemomentenfreie Halterung auf technisch besonders einfache und kostengünstige Weise dadurch realisiert, daß der Außen- und/oder der Innenrand der verformbaren Linsenwand unter Zwischenschaltung ela­ stisch nachgiebiger Mittel an dem jeweils benachbarten Bauteil gehalten sind/ist.

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,

Fig. 2 und 3 Einzelheiten der Linse gemäß Fig. 1, und

Fig. 4 bis 6 in der Fig. 3 entsprechender Darstellung weitere Ausführungsformen der Erfindung.

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 aufgenom­ men, das an seinem von der Druckimpulsquelle 1 entfernten Ende mittels eines elastischen, flexiblen Koppelkissens 4 flüssigkeitsdicht verschlossen ist. Bei der Druckimpuls­ quelle handelt es sich beispielsweise um eine elektro­ magnetische 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 kreisring­ förmige Flüssigkeitslinse, die eine elastisch verformbare ringförmige Eintrittswand 12, eine ringförmige 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 vorge­ sehenen 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 wirkt eine in Fig. 1 schematisch angedeutete Verstellvorrichtung 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 Verstellvorrichtung 19, die der Fachmann auf Grundlage seines Fachwissens leicht realisieren kann, kann beispielsweise einen Elektromotor und geeignete Getriebeelemente zur Umsetzung der Drehbewegung des Elektromotors in eine geradlinige Bewegung aufweisen. Die Verstellvorrichtung 19 ist 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 strich­ liert angedeutete Endposition die weiter entfernte Fokus­ zone FZ2 ergibt. Zwischen diesen beiden Endpositionen kann die Fokuszone der Druckimpulse in Abhängigkeit von der Position des Rohrteiles 17 längs der akustischen Achse A der Sammellinse 11, die mit deren Mittelachse M iden­ tisch ist, stufenlos verschoben werden.

Um sicherzustellen, daß sich Gestalt und Größe der Fokus­ zone beim Verstellen zwischen den beiden Endpositionen FZ1 und FZ2 nicht oder nur wenig ändern, sind sowohl der Außenrand als auch der Innenrand der Eintrittswand 12 in der Nut des Halteringes 15 bzw. des Rohrteiles 17 wenig­ stens im wesentlichen biegemomentenfrei gehalten. Hier­ durch wird erreicht, daß die Eintrittswand 12, die übri­ gens zumindest in dem Bereich, in dem sie von den Druck­ impulsen durchlaufen wird, eine wenigstens im wesentlichen konstante Dicke aufweist, beim Verstellen des Rohrteiles 17 von dessen einer in die andere Endposition derart ver­ formt wird, daß die Krümmung der Eintrittswand 12 wenig­ stens im wesentlichen konstant bleibt. Für das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel, das eine in unverformtem Zustand ebene Eintrittswand 12 aufweist, bedeutet dies, daß die Eintrittswand 12 abgesehen von derjenigen Position des Rohrteiles 17, in dem die Eintrittswand 12 unverformt ist, eine, wie dargestellt, wenigstens im wesentlichen kegelstumpfförmige Gestalt aufweist. Dabei weist das dünnere Ende des Kegelstumpfes von der Fokuszone weg, wenn das Rohrteil 17 ausgehend von der Position, in der die Eintrittswand 12 unverformt ist, von der Sammellinse 2 weg verstellt wird. Für die umgekehrte Verstellrichtung des Rohrteiles 17 weist das dünnere Ende des Kegelstumpfes in Richtung auf die Fokuszone.

Die wenigstens im wesentlichen biegemomentefreie Halterung des Außen- und des Innenrandes der Eintrittswand 12 wird durch die Zwischenschaltung elastisch nachgiebiger Mittel zwischen den jeweiligen Rand und den Haltering 15 bzw. das Rohrteil 17 erreicht. Die elastisch nachgiebigen Mittel sind in den Fig. 2 und 3 dargestellt.

Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, setzt sich das Rohr­ teil 17 aus einem Hülsenabschnitt 17a und einem Ring 17b zusammen, wobei der Ring 17b derart auf den Hülsenab­ schnitt 17a aufgeschraubt ist, daß er gemeinsam mit einem im Bereich des der Fokuszone FZ zugewandten Endes des Hül­ senabschnittes 17a angeordneten Absatz 20 die Nut 21 zur Aufnahme des Innenrandes der Eintrittswand 12 bildet. Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, sind die Seitenwände der Nut 21 ihrerseits mit ringförmigen Nuten versehen, die zur Aufnahme von O-Ringen 22 bzw. 23 dienen. Diese liegen unter Vorspannung an den Stirnflächen der Eintrittswand 12 an. Ein weiterer in einer entsprechenden Nut des Ringes 17b aufgenommener O-Ring 24 liegt unter Vorspannung an der Bohrungswand der Eintrittswand 12 an. Der O-Ring 24 dient dem Zweck der Zentrierung der Eintrittswand 12.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, begrenzen der Haltering 15, der an seinem der Austrittswand 10 benachbarten Ende einen vergrößerten Bohrungsdurchmesser aufweist, und die Austrittswand 10 die zur Aufnahme des Außenrandes der Ein­ trittswand 12 dienende Nut 25. Auch die Seitenwände der Nut 25 sind ihrerseits mit Nuten zur Aufnahme von O-Ringen 26, 27 versehen, die unter Vorspannung im Bereich des Außenrandes der Eintrittswand 12 an deren Stirnflächen an­ liegen. Erforderlichen falls kann analog zum Innenrand ein weiterer O-Ring vorgesehen sein, der in nicht dargestell­ ter Weise am äußeren Umfang des Außenrandes anliegt.

Durch die O-Ringe 22, 23, 26, 27 wird neben der im wesent­ lichen biegemomentenfreien Halterung der Ränder der Ein­ trittswand 12 auch die Abdichtung zwischen dem das Wasser 8 und die Linsenflüssigkeit 14 enthaltenden Räumen bewirkt.

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 ausgleichseinrichtung 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 Volumenausgleichseinrichtung 28 enthält als wichtigste Bestandteile zwei Faltenbälge 29, 30, deren einander zugewandte Umfangsränder mit einer 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 gebil­ deten Volumina münden zwei Anschlußstutzen 33, 34, die über schematisch angedeutete Leitungen 35, 36 mit den An­ schlußstutzen 43, 44 verbunden sind. Beim Verstellen des Rohrteiles 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 steilt 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 Wand 31 der Volumenausgleichseinrich­ tung 28 frei derart einstellt, daß in beiden Kammern der Volumenausgleichseinrichtung 28 und damit auch in dem Was­ ser 8 und der Linsenflüssigkeit 14 zumindest im wesent­ lichen der gleiche Druck herrscht. Hierdurch werden unbe­ absichtigte Verformungen der Eintrittswand 12 vermieden, die sich bei unterschiedlichem statischen Druck des Was­ sers 8 und der Linsenflüssigkeit 14 ergeben und die Fokus­ sierungseigenschaften der Sammellinse 2 nachteilig beein­ flussen könnten.

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 schall-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 dem Rohrteiles 17 entsprechendes Signal liefert, das dem Ultraschall-Gerät 38 zugeführt ist, was seinerseits die Marke F′ in der jeweils erfor­ derlichen Weise verlagert. In Fig. 1 ist übrigens für die beiden Extremlagen der Fokuszone FZ1 und FZ das jeweilige Zentrum der Fokuszone mit F1 bzw. F2 bezeichnet. Um zu er­ reichen, daß der jeweils zu beschallende Bereich B nicht nur auf der akustischen Achse A, sondern außerdem im Zentrum der Fokuszone der Druckimpulse liegt, werden die Verstellmittel 19 derart betätigt, daß sich die Marke F′ mit dem Bild B′ des zu beschallenden Bereiches B auf dem Bildschirm des Monitors 39 deckt. Ist dies der Fall, kann der zu beschallende Bereich B in der erforderlichen Weise mit Druckimpulsen beaufschlagt werden.

In den Fig. 4 bis 6 sind am Beispiel des Außenrandes der Eintrittswand 12 Varianten der elastisch nachgiebigen Mit­ tel dargestellt, die jeweils auch die Funktion der Abdich­ tung zwischen dem Wasser 8 und der Linsenflüssigkeit 14 übernehmen. Die in den Fig. 2 bis 6 gezeigten elastisch nachgiebigen Mittel sind übrigens für den Innen- und den Außenrand der Eintrittswand 12 gleichermaßen geeignet, wo­ bei am Innen- und am Außenrand nicht notwendigerweise die gleichen elastisch nachgiebigen Mittel vorgesehen sein müssen.

Die elastisch nachgiebigen Mittel gemäß Fig. 4 sind durch ein ringförmiges Formteil 46 aus einem elastischen poly­ meren Werkstoff gebildet. Das Formteil 46 weist einen äußeren Abschnitt 46a auf, der unter einer Flüssigkeits­ dichtigkeit gewährleistenden Vorspannung zwischen dem Haltering 15 und der Austrittswand 10 aufgenommen ist. Außerdem ist ein innerer Abschnitt 46b vorgesehen, der einen etwa U-förmigen Querschnitt aufweist und den Außen­ rand der Eintrittswand 12 aufnimmt. Der innere Abschnitt 46b ist mit dem äußeren Abschnitt 46a derart verbunden, daß sich eine Querschnittsverringerung 46c ergibt, so daß das Formteil 46 sozusagen als Gelenk wirkt. Die Eintritts­ wand 12 kann in dem inneren Abschnitt 46b des Formteiles 46 unter Vorspannung aufgenommen sein. Zweckmäßigerweise ist jedoch die Eintrittswand 12 mit den an ihr anliegenden Bereichen des Formteiles 46 verklebt.

Auch im Falle der Fig. 5 sind die elastisch nachgiebigen Mittel durch ein Formteil aus einem elastischen polymeren Werkstoff gebildet, das mit 47 bezeichnet ist. Das Form­ teil 47 weist einen etwa U-förmigen Querschnitt auf und ist an den Enden seiner Schenkel jeweils mit einem ring­ förmigen Vorsprung 47a bzw. 47b versehen. Die Vorsprünge 47a, 47b liegen an den Stirnflächen der Eintrittswand 12 an. Außerdem ist ein weiterer Vorsprung 47c vorgesehen, der an dem die beiden Schenkel miteinander verbindenden Abschnitt des Formteiles 47 vorgesehen ist. Der Vorsprung 47 liegt am äußeren Umfang der Eintrittswand 12 an. Die von der Austrittswand 10 und dem Haltering 15 begrenzte, das Formteil 47 aufnehmende Nut ist derart bemessen, daß die ringförmigen Vorsprünge 47a bis 47c unter Vorspannung an der Eintrittswand 12 anliegen, so daß neben der im wesentlichen biegemomentefreien Halterung der Eintritts­ wand 12 auch die erforderliche Abdichtwirkung erzielt wird.

Die Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform, die sich von der Fig. 3 zunächst dadurch unterscheidet, daß anstelle der O-Ringe 26, 27 sogenannte Quad-Ringe 48, 49 vorgesehen sind, deren Querschnitt einem vierblättrigen Kleeblatt ähnelt. Zum anderen ist analog zur Fig. 2 ein dritter Quer-Ring 50 vorgesehen, der am äußeren Umfang der Ein­ trittswand 12 anliegt. Die die Quad-Ringe 48 bis 50 auf­ nehmenden Nuten sind derart bemessen, daß die Quad-Ringe unter Vorspannung an der Eintrittswand 12 anliegen, so daß sich neben der im wesentlichen biegemomentenfreien Halte­ rung auch die erforderliche Dichtwirkung ergibt.

Während die Ausführungsformen gemäß den Fig. 4 und 5 den Vorteil bieten, daß die Formteile 46 bzw. 47 den jeweili­ gen Bedürfnissen optimal angepaßt werden können, bieten die Lösungen gemäß den Fig. 2 und 3 den Vorteil, daß sie äußerst kostengünstig sind.

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 Innenwand 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.

Im Gegensatz zu der aus der DE 37 39 393 A1 bekannten Sam­ mellinse bleibt im Falle der beschriebenen Ausführungsbei­ spiele der Außenrand der verformbaren Linsenwand 12 in Ruhe, während ihr Innenrand zur Brennweitenänderung axial verschoben wird. Dies bietet gegenüber der DE 37 39 393 A1 (Innenrand ortsfest, axial verschiebbarer Außenrand) den Vorteil, daß sich der in der Fokuszone auftretende Druck in Abhängigkeit von der jeweils eingestellten Brennweite der Sammellinse 2 weniger stark ändert. Der Grund hierfür liegt darin, daß die als Linsenflüssigkeit angegebenen Substanzen die Druckimpulse sehr stark dämpfen und im Falle der beschriebenen Ausführungsbeispiele nur im inne­ ren Bereich der Sammellinse 2 große Schichtdicken der Linsenflüssigkeit 14 auftreten, während diese im Falle eines verstellbaren Außenrandes der verformbaren Linsen­ wand 12 im äußeren Bereich der Sammellinse 2 auftreten würden. Es wird also deutlich, daß im Falle der beschrie­ benen Ausführungsbeispiele ein weit geringerer Teil der Druckimpulse den Bereich sich infolge der Brennweitenver­ stellung stark ändernden Schichtdicke der Linsenflüssig­ keit 14 durchlaufen muß, so daß sich geringere Druckände­ rungen in Abhängigkeit von der eingestellten Brennweite der Sammellinse 2 ergeben.

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 nicht medizini­ sche Zwecke verwendet werden.

Claims (7)

1. Zum Einsatz in einem akustischen Ausbreitungsmedium (8, 9) vorgesehene akustische Linse mit variabler Brennweite, aufweisend zwei Linsenwände, nämlich eine Eintrittswand (12) und eine Austrittswand (10), und eine zwischen den Linsenwänden befindliche Linsenflüssigkeit (14), wobei wenigstens eine Linsenwand (12) zur Brennweitenveränderung mechanisch verformbar ist, dadurch gekennzeich­ net, daß der Außenrand der verformbaren Linsenwand wenigstens im wesentlichen biegemomentenfrei gehalten ist.

2. Akustische Linse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verformbare Lin­ senwand (10) ringförmig ausgebildet ist und sowohl ihre Innen- als auch ihre Außenwand wenigstens im wesentlichen biegemomentenfrei gehalten sind.

3. Akustische Linse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verformbare Linsenwand (12) kreisringförmig ausgebildet ist.

4. Akustische Linse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verformbare Linsenwand (12) eine wenigstens im wesentlichen konstante Dicke aufweist.

5. Akustische Linse nach Anspruch 3 oder 4, da­ durch gekennzeichnet, daß sowohl der Innen- als auch der Außenrand der verformbaren Linsenwand (12) derart gehalten sind, daß die verformbare Linsenwand (12) zumindest im verformten Zustand von im wesentlichen kegelstumpfförmiger Gestalt ist.

6. Akustische Linse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Brennweitenverstellung der zentrale Bereich bzw. der Innenrand der verformbaren Linsenwand (12) durch eine Ver­ stellvorrichtung (17, 19) axial verschoben wird, während der Außenrand der verformbaren Linsenwand (12) ortsfest bleibt.

7. Akustische Linse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Außen- und/oder der Innenrand der verformbaren Linsenwand (12) unter Zwischenschaltung elastisch nachgiebiger Mittel (22, 23, 24, 26, 27; 46; 47; 48 bis 50) an dem jeweils be­ nachbarten Bauteil (15 bzw. 17) gehalten sind/ist.