EP0590176B1 - Ultraschall-Wandleranordnung mit einer akustischen Anpassungsschicht - Google Patents

Ultraschall-Wandleranordnung mit einer akustischen Anpassungsschicht Download PDF

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EP0590176B1
EP0590176B1 EP92116561A EP92116561A EP0590176B1 EP 0590176 B1 EP0590176 B1 EP 0590176B1 EP 92116561 A EP92116561 A EP 92116561A EP 92116561 A EP92116561 A EP 92116561A EP 0590176 B1 EP0590176 B1 EP 0590176B1
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EP
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particles
matching layer
acoustic
transducer arrangement
ultrasound transducer
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Erhard Ing.Grad. Schmidt
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Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/02—Mechanical acoustic impedances; Impedance matching, e.g. by horns; Acoustic resonators
    • 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
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0644—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element
    • B06B1/0662—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element with an electrode on the sensitive surface
    • B06B1/067—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element with an electrode on the sensitive surface which is used as, or combined with, an impedance matching layer

Definitions

  • the invention relates to a medical ultrasound transducer arrangement with an electroacoustic transducer part and with is assigned to at least one acoustic adaptation layer to adjust an acoustic impedance of the electro-acoustic Transducer part to an acoustic impedance of a study area of a patient.
  • Matching layers are used in ultrasound technology, around reflections outside of an object Interfaces of two materials with different impedance to reduce or, if possible, lossless the ultrasonic energy from the transducer part to the object under examination and back transferred to.
  • at least one adjustment layer arranged between the two materials.
  • Adjustment layers for acoustic adjustment an electroacoustic transducer part to an object under examination used.
  • an acoustic Swamp or damping body with at least one adaptation layer be adapted to the converter part.
  • a porous sintered metal body is known from EP-A 0 031 049, which is designed as a lead section to an electro-acoustic Coupling the transducer acoustically to a workpiece.
  • the porosity reduces the speed of sound, whereby the total pore volume is decisive. If the pore dimensions chosen smaller than the ultrasonic wavelengths becomes the sound attenuation caused by scattering small compared to the material-related sound attenuation.
  • the Pore volume can be practically determined by the grain size of the metal powder to adjust.
  • the invention is based on the object, a simple constructed ultrasound transducer arrangement with an acoustic specify homogeneous adaptation layer, its function determining Properties can be set in a wide range can.
  • the acoustic adaptation layer an electrically conductive scaffold made of sintered Metal powder particles with interconnected spaces involves the size of the particles being smaller than the wavelength of an acoustic wave in the matching layer is and that the spaces with a curable Potting material are filled.
  • the electrically conductive scaffold simplifies the structure of the ultrasonic transducer arrangement in that that over the matching layer of the electroacoustic Converter part can be contacted or shielded.
  • the sintering makes it stable and electrically conductive Connection of the particles in the scaffold ensured. over the choice of material and the size of the particles can be acoustic Impedance can be set in a wide range, so that a wide variety of acoustic adjustment problems are solved can.
  • the size of the particles depends on the one used Ultrasound frequency. The lower the frequency, the more the particles may be larger without any disturbing scatter to cause the ultrasonic wave. The smallness of the particles also provides a homogeneous distribution of acoustic impedance for sure.
  • volume fraction of the particles in the matching layer is between 5% and 95%. With low volumes the hardenable potting material guarantees sufficient mechanical Stability. It has also been found that with a volume fraction of the particles of 95% the spaces remain connected to each other, so that also adaptation layers with a high volume fraction of the particles without Air pockets can be created.
  • the volume fraction is the particles between 10% and 60%. Adjustment layers, where the volume fraction of the particles in this Range, can be done without complex manufacturing measures produce.
  • the particles are similar, whereby a particularly high homogeneity is achieved becomes.
  • the particles are dendritic shaped, creating matching layers with a small volume fraction of the particles are produced can.
  • the particles are spherically shaped, which means medium and high volume fractions can be realized.
  • the Particles of copper are easy to sinter under protective gas and in various particle shapes, such as B. spherical or dendritic forms.
  • the potting material a curable synthetic resin. So that the gaps can at normal ambient temperature with the sealing compound be filled.
  • the adaptation layer borders directly to a surface of the transducer part.
  • the adaptation layer thus fulfills on the one hand Function of the acoustic adjustment and on the other hand also the Function of the electrical contact on the electroacoustic Converter part.
  • the ultrasonic transducer arrangement 2 comprises as electroacoustic transducer part 4 a transducer array for Transmission of ultrasound waves into the examination area 3 and for receiving echo signals therefrom.
  • the electro-acoustic Transducer arrangement or the transducer array 4 exists from a variety of similar, side by side arranged elementary transducers 6, e.g. there is a for Sector scan phased array of 64 and one intended for the creation of rectangular sectional images Linear array of 192 elementary converters 6.
  • Each Elemental converter 6 is made of a polarized piezoelectric Ceramic cuboid built, the one on two opposite Sides with one electrode 8 and 10 respectively is provided.
  • the polarized piezoceramic of the elementary transducer 6 has a relatively high acoustic impedance of the order of magnitude out of 35 MRayl while the study area Body tissue has an acoustic impedance of the order of magnitude of 1.5 MRayl.
  • acoustic Matching layer 12 By a between the investigation area 3 and the electroacoustic transducer part 4 arranged acoustic Matching layer 12 becomes reflections and signal losses decreased.
  • the adaptation layer 12 has a thickness of about a quarter of the wavelength of an acoustic Wave in the adaptation layer 12. For acoustic adjustment the adaptation layer 12 must then be acoustic Have impedance on the order of 5 to 10 MRayl.
  • the adaptation layer 12 borders as the only adaptation layer directly to a surface of the transducer array 4, it is conductively bonded to the electrodes 8.
  • the adaptation layer 16 with a common one Potential 13 connected so that for the electrodes 8 of Element converter 6 no further electrical contact must be provided.
  • the electrodes 10 are each electrically connected to a signal channel (not in FIG. 1 shown), the intended for control and / or focusing Delay elements included.
  • a thin protective layer 14 made of a plastic is the adaptation layer 12 upstream.
  • the acoustic properties the protective layer 14 are adapted to those of the body tissue, so that the protective layer 14 the acoustic sound waves not affected.
  • the structure of the acoustic Adaptation layer 12 described. 2 shows the micrograph the surface of the acoustic matching layer 12 in 200x magnification. To illustrate the orders of magnitude a scale 18 is also shown.
  • the acoustic Adaptation layer 12 consists of an electrical conductive scaffold 20 with interconnected spaces 22.
  • the conductive touching the surface Framework 20 appears bright in the micrograph, while that with a curable potting material, e.g. an epoxy resin, filled spaces 22 appear dark.
  • the Scaffold 20 consists of sintering under protective gas interconnected similar copper particles, the size of the particles being smaller than the wavelength an acoustic wave in the adaptation layer 12. The particles here are smaller than a tenth of the wavelength, so that practically no more scatter occurs.
  • the acoustic impedance can be exceeded within wide limits the material of the particles used and above all adjust via the volume fraction.
  • the volume fraction of the Particles can in turn be shaped and shaped Affect particles. Particularly high volume fractions of the Particles can be obtained by additionally pressing the unsintered ones Achieve particles. You can also use the Set the sintering conditions for the volume fraction of the particles.
  • the following table shows for copper the dependence of the parameters important for adaptation layers such as acoustic damping and acoustic impedance on the particle shape, particle size, sintering temperature and sintering time.
  • TF TG ⁇ m ST ° C Bedroom min AD db / MHz mm AI
  • MRayl dendritic 32 710 30th 1.6 4.7 dendritic 50 950 20th 0.76 7.3 spherical 32 720 20th 0.12 15.2
  • the abbreviations mean here TF particle shape TG particle size ST sintering temperature SZ sintering time AD acoustic damping AI acoustic impedance.
  • Spaces 22 are interconnected so that they can be filled with potting material without air pockets can.
  • the particles used are dendritic in shape and have a size of 30 to 40 microns. Without Pressing and with pressure-free sintering is the volume fraction about 18 to 25%.
  • the acoustic impedance of the matching layer vary further and to the acoustic requirements to adjust.
  • Matching layers 12 also for acoustic Adaptation of single converters can be used. Of these adaptation layers 12 can also be used for therapeutic ultrasound transducer arrangements used will.

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Description

Die Erfindung betrifft eine medizinische Ultraschall-Wandleranordnung mit einem elektroakustischen Wandlerteil und mit mindestens einer akustischen Anpassungsschicht zugeordnet ist zur Anpassung einer akustischen Impedanz des elektro-akustischen Wandlerteils an eine akustische Impedanz eines Untersuchungsgebiets eines Patienten.
In der Ultraschalltechnik werden Anpassungsschichten verwendet, um außerhalb eines Untersuchungsobjekts Reflexionen an Grenzflächen zweier Materialien mit unterschiedlicher Impedanz zu vermindern bzw. möglichst verlustfrei die Ultraschallenergie vom Wandlerteil in das Untersuchungsobjekt und zurück zu übertragen. Dazu wird mindestens eine Anpassungsschicht zwischen den beiden Materialien angeordnet. In der Praxis werden z.B. Anpassungsschichten zur akustischen Anpassung eines elektroakustischen Wandlerteils an ein Untersuchungsobjekt verwendet. Zusätzlich kann auch ein akustischer Sumpf- oder Dämpfungskörper mit mindestens einer Anpassungsschicht an den Wandlerteil angepaßt werden.
Eine Ultraschall-Wandleranordnung der eingangs genannten Art ist in der US-PS 4 717 851 beschrieben. Zur akustischen Anpassung des elektroakustischen Wandlerteils an ein Untersuchungsobjekt oder ein akustisches Fortpflanzungsmedium werden Anpassungsschichten im Schallweg angeordnet, deren akustische Impedanz zwischen der des Wandlerteils und der des Untersuchungsobjekts oder Fortpflanzungsmediums liegt. Üblich sind Anpassungsschichten aus einem Kunstharz, wie z.B. Epoxidharz, worin kleinste Teilchen eines mineralischen oder metallischen Materials eingebettet sind. Die akustische Impedanz der Anpassungsschicht wird dabei im wesentlichen über die Menge und dem Material der hinzugefügten Teilchen eingestellt. Es kann jedoch nicht in jedem Fall über größere Volumenbereiche eine gleichmäßige Verteilung der Teilchen im Kunstharz erreicht werden. Dadurch ist die Reproduzierbarkeit der funktionsbestimmenden akustischen Eigenschaften begrenzt. Hinzu kommt, daß u. U. Inhomogenitäten und Störstellen in Kauf genommen werden müssen. Derartige Anpaßschichten sind elektrisch nicht leitend, daher muß der Wandlerteil zusätzlich elektrisch kontaktiert und/oder abgeschirmt werden.
In der US-PS 3,968,055 ist die Herstellung eines elektrisch leitfähigen RTV-Materials, d.h. eines Materials, das bei Raumtemperatur vulkanisiert, beschrieben. Damit können Gegenstände, wie z.B. Ultraschall-Wandler, in einer Umgebung mit hoher Temperatur und hoher Strahlenbelastung (z.B. in einem Kernreaktor) an Oberflächen befestigt oder geklebt werden. Das Material enthält leitfähige Teilchen, die mit Hilfe eines Dispersionsmittels in einer Matrix verteilt werden, danach wird das Dispersionsmittel verdampft.
Aus der EP-A 0 031 049 ist ein poröser Sintermetallkörper bekannt, der als Vorlaufstrecke ausgebildet ist, um einen elektro-akustischen Wandler an ein Werkstück akustisch anzukoppeln. Die Porösität verringert die Schallgeschwindigkeit, wobei das Gesamtporenvolumen maßgebend ist. Wenn die Porenabmessungen kleiner als die Ultraschall-Wellenlängen gewählt werden, wird die durch Streuung verursachte Schallschwächung klein gegenüber der materialbedingten Schallschwächung. Das Porenvolumen läßt sich praktisch durch die Korngröße des Metallpulvers einstellen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute Ultraschall-Wandleranordnung mit einer akustisch homogenen Anpassungsschicht anzugeben, deren funktionsbestimmende Eigenschaften in einem weiten Bereich eingestellt werden können.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die akustische Anpassungsschicht ein elektrisch leitfähiges Gerüst aus gesinterten Metallpulver-Teilchen mit untereinander verbundenen Zwischenraumen umfaßt, daß die Größe der Teilchen kleiner als die Wellenlänge einer akustischen Welle in der Anpassungsschicht ist und daß die Zwischenräume mit einem aushärtbaren Vergußmaterial gefüllt sind. Das elektrisch leitfähige Gerüst vereinfacht den Aufbau der Ultraschall-Wandleranordnung dahingehend, daß über die Anpassungsschicht der elektroakustische Wandlerteil kontaktiert oder abgeschirmt werden kann. Durch die Sinterung ist eine stabile und elektrisch gut leitfähige Verbindung der Teilchen im Gerüst gewährleistet. Über die Materialauswahl und die Größe der Teilchen kann die akustische Impedanz in weiten Bereichen eingestellt werden, so daß unterschiedlichste akustische Anpaßprobleme gelöst werden können. Die Größe der Teilchen ist abhängig von der verwendeten Ultraschallfrequenz. Je niedriger die Frequenz ist, desto größer dürfen die Teilchen sein, ohne eine störende Streuung der Ultraschallwelle zu bewirken. Die Kleinheit der Teilchen stellt auch eine homogene Verteilung der akustischen Impedanz sicher.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß der Volumenanteil der Teilchen in der Anpassungsschicht zwischen 5 % und 95 % liegt. Bei niedrigen Volumenanteilen garantiert das aushärtbare Vergußmaterial ausreichende mechanische Stabilität. Es hat sich zudem herausgestellt, daß auch bei einem Volumenanteil der Teilchen von 95 % die Zwischenraume untereinander verbunden bleiben, so daß auch Anpassungsschichten mit einem hohen Volumenanteil der Teilchen ohne Lufteinschlüsse hergestellt werden können.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung liegt der Volumenanteil der Teilchen zwischen 10 % und 60 %. Anpassungsschichten, bei denen der Volumenanteil der Teilchen in diesem Bereich liegt, lassen sich ohne aufwendige Fertigungsmaßnahmen herstellen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Teilchen gleichartig, wodurch eine besonders hohe Homogenität erreicht wird.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Teilchen dendritisch geformt, wodurch Anpassungsschichten mit einem geringen Volumenanteil der Teilchen hergestellt werden können.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Teilchen sphärisch geformt, wodurch mittlere und hohe Volumenanteile realisiert werden können.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung enthalten die Teilchen Kupfer. Kupferteilchen sind unter Schutzgas gut sinterbar und in verschiedenen Teilchenformen, wie z. B. sphärische oder dendritische Formen, erhältlich.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Vergußmaterial ein aushärtbarer Kunstharz. Damit können die Zwischenräume bei normaler Umgebungstemperatur mit der vergußmasse gefüllt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung grenzt die Anpassungsschicht unmittelbar an eine Oberfläche des Wandlerteils. Die Anpassungsschicht erfüllt somit zum einen die Funktion der akustischen Anpassung und zum anderen auch die Funktion der elektrischen Kontaktierung am elektroakustischen Wandlerteil.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand von zwei Figuren näher erläutert. Es zeigen:
FIG 1
eine Ultraschall-Wandleranordnung für medizinische Anwendungen mit einer elektrisch leitfähigen Anpassungsschicht und
FIG 2
ein Schliffbild der Oberfläche einer elektrisch leitfähigen Anpassungsschicht.
FIG 1 zeigt in einer Schnittdarstellung eine Ultraschall-Wandleranordnung 2 für medizinische Anwendungen, mit der Schnittbilder eines Untersuchungsgebiets 3 erstellt werden können. Eine weitere medizinische Anwendung besteht darin, Ort, Richtung und Größe von Blutströmungen zu detektieren. Die Ultraschall-Wandleranordnung 2 umfaßt als elektroakustischen Wandlerteil 4 ein Wandlerarray zum Senden von Ultraschallwellen in das Untersuchungsgebiet 3 und zum Empfangen von Echosignalen daraus. Die elektroakustische Wandleranordnung oder das Wandlerarray 4 besteht aus einer Vielzahl von gleichartigen, nebeneinander angeordneten Elementarwandlern 6, z.B. besteht ein für Sektorabtastung vorgesehenes Phased-Array aus 64 und ein zur Erstellung von rechteckförmigen Schnittbildern vorgesehenes Linear-Array aus 192 Elementarwandlern 6. Jeder Elementarwandler 6 ist aus einem polarisierten piezoelektrischen Keramikquader aufgebaut, der an zwei gegenüberliegenden Seiten mit jeweils einer Elektrode 8 bzw. 10 versehen ist.
Die polarisierte Piezokeramik der Elementarwandler 6 besitzt eine relativ hohe akustische Impdanz in der Größenordnung von 35 MRayl, während das Untersuchungsgebiet aus Körpergewebe eine akustische Impedanz in der Größenordnung von 1,5 MRayl aufweist.
Ohne eine akustische Anpassung würden daher bei der direkten Ankopplung des Wandlerarrays 4 an das Untersuchungsgebiet 3 starke Reflexionen auftreten, die sich als Artefakte störend bemerkbar machen würden.
Durch eine zwischen dem Untersuchungsgebiet 3 und dem elektroakustischen Wandlerteil 4 angeordnete akustische Anpassungsschicht 12 werden Reflexionen und Signalverluste verringert. Die Anpassungsschicht 12 weist eine Dicke von ungefähr einem Viertel der Wellenlänge einer akustischen Welle in der Anpassungsschicht 12 auf. Zur akustischen Anpassung muß die Anpassungsschicht 12 dann eine akustische Impedanz in der Größenordnung von 5 bis 10 MRayl aufweisen.
Die Anpassungsschicht 12 grenzt als einzige Anpassungsschicht unmittelbar an eine Oberfläche des Wandlerarrays 4, sie ist leitfähig verklebt mit den Elektroden 8. Andererseits ist die Anpassungsschicht 16 mit einem gemeinsamen Potential 13 verbunden, so daß für die Elektroden 8 der Elemementarwandler 6 keine weitere elektrische Kontaktierung vorgesehen werden muß. Die Elektroden 10 sind jeweils elektrisch mit einem Signalkanal verbunden (in FIG 1 nicht dargestellt), der zur Steuerung und/oder Fokussierung vorgesehene Verzögerungsglieder umfaßt.
Eine dünne Schutzschicht 14 aus einem Kunststoff ist der Anpassungsschicht 12 vorgelagert. Die akustischen Eigenschaften der Schutzschicht 14 sind denen des Körpergewebes angepaßt, so daß die Schutzschicht 14 die akustischen Schallwellen nicht beeinträchtigt.
Anhand von FIG 2 wird nun näher der Aufbau der akustischen Anpassungsschicht 12 beschrieben. FIG 2 zeigt das Schliffbild der Oberfläche der akustischen Anpassungsschicht 12 in 200-facher Vergrößerung. Zur Veranschaulichung der Größenordnungen ist auch ein Maßstab 18 dargestellt. Die akustische Anpassungsschicht 12 besteht aus einem elektrisch leitfähigen Gerüst 20 mit untereinander verbundenen Zwischenräumen 22. Das die Oberfläche berührende leitfähige Gerüst 20 erscheint im Schliffbild hell, während die mit einem aushärtbaren Vergußmaterial, wie z.B. ein Expoxidharz, gefüllten Zwischenräume 22 dunkel erscheinen. Das Gerüst 20 besteht aus durch Sinterung unter Schutzgas untereinander verbundenen gleichartigen Kupferteilchen, wobei die Größe der Teilchen kleiner ist als die Wellenlänge einer akustischen Welle in der Anpassungsschicht 12. Die Teilchen sind hier kleiner als ein Zehntel der Wellenlänge, so daß praktisch keine Streuung mehr auftritt.
Die akustische Impdeanz läßt sich in weiten Grenzen über das verwendete Material der Teilchen und vor allem auch über den Volumenanteil einstellen. Der Volumenanteil der Teilchen läßt sich wiederum über die Form und Größe der Teilchen beeinflussen. Besonders hohe Volumenanteile der Teilchen lassen sich durch zusätzliches Pressen der ungesinterten Teilchen erzielen. Weiterhin läßt sich über die Sinterbedingungen der Volumenanteil der Teilchen einstellen.
Die nachstehende Tabelle zeigt für Kupfer die Abhängigkeit der für Anpassungsschichten wichtigen Größen wie akustische Dämpfung und-akustische Impedanz von der Teilchenform, Teilchengröße, Sintertemperatur und Sinterzeit.
TF TG µm ST °C SZ min AD db/MHz mm AI MRayl
dendritisch 32 710 30 1,6 4,7
dendritisch 50 950 20 0,76 7,3
sphärisch 32 720 20 0,12 15,2
Hierbei bedeuten die Abkürzungen
TF    Teilchenform TG Teilchengröße
ST    Sintertemperatur
SZ    Sinterzeit
AD    akustische Dämpfung
AI    akustische Impedanz.
Wichtig ist, daß auch bei einem hohen Volumenanteil die Zwischenräume 22 untereinander verbunden sind, so daß sie ohne Lufteinschlüsse mit Vergußmaterial gefüllt werden können.
Bei der in FIG 2 im Schliffbild dargestellten Anpassungsschicht 12 sind die verwendeten Teilchen dendritisch geformt und weisen eine Größe von 30 bis 40 µm auf. Ohne Pressung und bei druckloser Sinterung beträgt der Volumenanteil ungefähr 18 bis 25 %.
Über eine Kombination von verschiedenen Metallteilchen, sei es verschiedenartiges Material und/oder verschiedene Teilchenformen, läßt sich die akustische Impedanz der Anpassungsschicht weiter variieren und an die akustischen Erfordernisse anpassen.
Es soll noch darauf hingewiesen werden, daß die oben beschriebenen Anpassungschichten 12 ebenso zur akustischen Anpassung von Einzelwandlern verwendet werden können. Des weiteren können diese Anpassungsschichten 12 auch bei therapeutischen Ultraschall-Wandleranordnungen eingesetzt werden.

Claims (9)

  1. Medizinische Ultraschall-Wandleranordnung (2) mit einem elektroakustischen Wandlerteil (4) und mit mindestens einer akustischen Anpassungsschicht (12), dadurch gekennzeichnet, daß die akustische Anpassungsschicht (12) ein elektrisch leitfähiges Gerüst (20) aus gesinterten Metallpulver-Teilchen mit untereinander verbundenen Zwischenräumen (22) umfaßt, daß die Größe der Teilchen kleiner als die Wellenlänge einer akustischen Welle in der Anpassungsschicht (12) ist und daß die Zwischenräume (22) mit einem aushärtbaren Vergußmaterial gefüllt sind.
  2. Medizinische Ultraschall-Wandleranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Volumenanteil der Teilchen in der Anpassungsschicht (12) zwischen 5 % und 95 % liegt.
  3. Medizinische Ultraschall-Wandleranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Volumenanteil der Teilchen zwischen 10 % und 60 % liegt.
  4. Medizinische Ultraschall-Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen gleichartig sind.
  5. Medizinische Ulltraschall-Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen dendritisch geformt sind.
  6. Medizinische Ultraschall-Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen sphärisch geformt sind.
  7. Medizinische Ultraschall-Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen Kupfer enthalten.
  8. Medizinische Ultraschall-Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergußmaterial ein aushärtbares Kunstharz ist.
  9. Medizinische Ultraschall-Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassungsschicht (12) unmittelbar an eine Oberfläche (8) des Wandlerteils (4) grenzt.
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EP92116561A EP0590176B1 (de) 1992-09-28 1992-09-28 Ultraschall-Wandleranordnung mit einer akustischen Anpassungsschicht
AT92116561T ATE174445T1 (de) 1992-09-28 1992-09-28 Ultraschall-wandleranordnung mit einer akustischen anpassungsschicht
US08/120,339 US5418759A (en) 1992-09-28 1993-09-14 Ultrasound transducer arrangement having an acoustic matching layer
JP26314393A JP3478857B2 (ja) 1992-09-28 1993-09-28 超音波変成装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7368852B2 (en) 2003-08-22 2008-05-06 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Electrically conductive matching layers and methods

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4418887C1 (de) * 1994-05-30 1995-04-06 Siemens Ag Verfahren zum Herstellen einer Ultraschall-Wandleranordnung
FR2722358B1 (fr) * 1994-07-08 1996-08-14 Thomson Csf Transducteur acoustique multifrequences a larges bandes
US5511550A (en) * 1994-10-14 1996-04-30 Parallel Design, Inc. Ultrasonic transducer array with apodized elevation focus
DE19523974B4 (de) * 1995-06-30 2005-03-24 Siemens Ag Verfahren zur Herstellung einer Anpaß- oder Dämpfungsschicht oder einer akustischen Linse für eine Ultraschall-Wandleranordnung
EP0766071B1 (de) * 1995-09-28 2002-04-10 Endress + Hauser Gmbh + Co. Ultraschallwandler
JP4723732B2 (ja) * 2000-07-12 2011-07-13 セイコーインスツル株式会社 脈検出装置及び超音波診断装置
US20050039323A1 (en) * 2003-08-22 2005-02-24 Simens Medical Solutions Usa, Inc. Transducers with electically conductive matching layers and methods of manufacture
US8792307B2 (en) * 2010-02-22 2014-07-29 Baker Hughes Incorporated Acoustic transducer with a backing containing unidirectional fibers and methods of making and using same
US10602289B2 (en) * 2010-03-09 2020-03-24 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Acoustic transducer with a liquid-filled porous medium backing and methods of making and using same
KR20160086709A (ko) * 2015-01-12 2016-07-20 삼성메디슨 주식회사 정합 부재 및 이를 포함한 초음파 프로브
EP3585526B1 (de) 2017-02-24 2024-10-09 Sensus Spectrum, LLC Ultraschallvorrichtungen mit akustisch angepassten regionen darin
WO2021048617A1 (en) * 2019-09-10 2021-03-18 Surf Technology As Ultrasound transducer and method of manufacturing

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3968055A (en) * 1974-10-25 1976-07-06 Combustion Engineering, Inc. Method of preparing conductive room temperature vulcanizing material
DE2951075C2 (de) * 1979-12-19 1982-04-15 Interatom Internationale Atomreaktorbau Gmbh, 5060 Bergisch Gladbach Akustischer Wandler mit piezoelektrischem Element
DE3219447A1 (de) * 1982-05-24 1983-11-24 Interatom Internationale Atomreaktorbau Gmbh, 5060 Bergisch Gladbach Koppelmedium zur akustischen ankopplung bei hohen temperaturen und verfahren zu seiner anwendung
DE8611844U1 (de) * 1986-04-30 1986-08-07 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Ultraschall-Applikator mit einer Anpassungsschicht

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7368852B2 (en) 2003-08-22 2008-05-06 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Electrically conductive matching layers and methods
DE102004040474B4 (de) * 2003-08-22 2011-02-24 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Elektrisch leitfähige Anpassschichten und Verfahren

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