EP1432530A1 - Dispositif et procede de production d'impulsions ultrasonores de forte pression - Google Patents

Dispositif et procede de production d'impulsions ultrasonores de forte pression

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EP1432530A1
EP1432530A1 EP02793156A EP02793156A EP1432530A1 EP 1432530 A1 EP1432530 A1 EP 1432530A1 EP 02793156 A EP02793156 A EP 02793156A EP 02793156 A EP02793156 A EP 02793156A EP 1432530 A1 EP1432530 A1 EP 1432530A1
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EP
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application
electric field
polarization
transducer
ultrasonic
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EP02793156A
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Dominique Cathignol
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Institut National de la Sante et de la Recherche Medicale INSERM
Original Assignee
Institut National de la Sante et de la Recherche Medicale INSERM
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Classifications

    • 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
    • B06B1/0207—Driving circuits
    • B06B1/0215—Driving circuits for generating pulses, e.g. bursts of oscillations, envelopes

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of generating very high intensity ultrasonic pulses, that is to say of the order of several hundred bars, or even of the thousand.
  • the present invention relates to applications in particular in the field of non-destructive testing of a material or structure, or in the medical field.
  • the ultrasonic pulses are produced in a coupling medium, using a source comprising a piezoelectric type transducer which, when an electric voltage is applied to it, produces an acoustic wave which is generally focused in order to reach high pressures.
  • a source comprising a piezoelectric type transducer which, when an electric voltage is applied to it, produces an acoustic wave which is generally focused in order to reach high pressures.
  • antenna gain the ratio which exists between the pressure at the focal point and the pressure at the surface of the transducer.
  • Such antenna gain is a function of the frequency emitted, as well as of the aperture, that is to say of the ratio between the focal distance and the diameter of the transducer.
  • the generation of a pressure wave of 1000 bars at the focus of a lithotripter can be obtained with a cup-shaped source, the diameter of which is approximately 45 cm and the pressure at the surface of which is 10 bars approximately, with a frequency of 400 kHz.
  • a cup-shaped source the diameter of which is approximately 45 cm and the pressure at the surface of which is 10 bars approximately, with a frequency of 400 kHz.
  • Reducing the size of such a source involves increasing the surface pressure at the level of the emission cup.
  • the prior art has proposed using materials of composite types, called piezo-composites, making it possible to increase the surface pressure by a factor of 1.5 to 2 approximately, compared to conventional materials. piezoceramic.
  • TOILPILZ type transducers (acoustic mushroom) are also known, designed mainly to generate a monochromatic wave, usable in particular for fishing or army sonars.
  • the patents FR 2 640 455 and FR 2 728 755 describe various variant embodiments of a mechanical stress carried out on the piezoelectric material, in order to generate high pressures.
  • the tightening of the piezoelectric material of the transducer drastically decreases the resonance frequency of the assembly.
  • such a transducer operates only at a resonant frequency of a few tens of kHz at most, so that their application is limited to sonars.
  • the transducer is formed by a stack of layers, such a source makes it possible to transmit only the frequency for which all of the layers come into resonance, which does not make it possible to transmit a pressure pulse having a broad frequency spectrum and therefore a short pulse.
  • the production of a transducer using a stack of layers is not simple to carry out.
  • an electrical preload on the piezoelectric transducer avoids the problems inherent in the application of mechanical preload. Furthermore, insofar as the transducer is compressed beforehand before being subjected to an extension to create an ultrasonic wave of high pressure, there does not appear any elongation capable of breaking it.
  • the device for producing sound pulses described by this patent cannot be used in practice in an application, in particular lithotripsy. Indeed, the waveform produced by such a device does not respect the constraints associated with an acoustic shock wave.
  • the preload applied to the transducer leads to the generation of an expansion wave of value substantially equal to that of the compression wave generated subsequently. This expansion wave causes cavitation, which affects the good propagation of the compression wave which follows.
  • the prestress applied to the transducer inevitably leads to its depolarization.
  • the object of the invention therefore aims to remedy the drawbacks of the state of the art by proposing a device suitable for producing ultrasonic pulses of high pressure, without creating a prior relaxation wave and designed to avoid depolarizing the piezo transducer -electric while being carried out in a simple manner.
  • the device for producing high pressure ultrasonic pulses according to the invention comprises:
  • An ultrasonic source comprising a piezoelectric type transducer provided with electrodes and having a direction of polarization in a given direction
  • the means ensure the application of a progressive electric voltage with a rise time to create an electric field of direction opposite to the direction of polarization, for a duration of application shorter than that leading to depolarization of the transducer. piezoelectric ultrasound.
  • Another object of the invention is to provide a device for producing high pressure ultrasonic pulses adapted to avoid depolarization of the transducer which, in particular, has a polarization of high amplitude capable of gradually causing its depolarization.
  • the device for producing ultrasonic pulses comprises means for applying an electric voltage ensuring the application of a transient electric field for a longer application time or equal to the duration of application of the electric field of direction opposite to the direction of polarization to allow possible repolarization of the ultrasonic transducer.
  • the fîg. 1 to 3 are various schematic views of a device for producing ultrasonic pulses according to the invention, according to different characteristic operating positions.
  • Fig. 4 is a timing diagram illustrating the operating principle of the device according to the invention.
  • the device for producing high pressure ultrasonic pulses comprises an ultrasonic transducer 2, of piezoelectric type, forming a source for producing an acoustic wave in a coupling medium.
  • This transducer 2 comprises electrodes 3, which are parallel to each other and connected to means 4 for applying an electrical voltage.
  • the transducer 2 is not described more precisely because its constitution is well known to those skilled in the art.
  • the ultrasonic transducer 2 can comprise, as active element for generating an acoustic wave, any type of piezoelectric material, such as piezo-ceramic, piezo-composite, piezoelectric polymer.
  • the transducer 2 has a polarization, the direction of which is represented by the arrow fi, in a direction which is perpendicular to the electrodes 3.
  • the transducer 2 thus operates in compression / extension mode, insofar as the direction of polarization, specific to the piezoelectric material, is parallel to the electric field created by the electrodes 3 during the application of an electric voltage across its terminals.
  • the piezoelectric material of the transducer is deformed essentially in a direction parallel to the electric field.
  • the means 4 ensure the application of an electric preload to the transducer 2, prior to the production of an ultrasonic wave of high pressure.
  • the means 4 are controlled to apply a progressive electric voltage to the electrodes 3 of the transducer 2, so as to create, in the piezoelectric material, an electric field represented by an arrow f 2 , in a direction opposite to the direction of polarization fi, in order to gradually compress the transducer 2.
  • the progressive electric voltage applied to the electrodes 3 is such that the transducer 2 is subjected to an electric field of direction f 2 opposite to the polarization, so that the transducer 2 is progressively compressed.
  • the transducer 2 is compressed progressively because it is recalled that the pressure generated is proportional to the speed of variation (derivative) of the voltage.
  • the control voltage V 2 of duration T leads to the application to the electrodes 3 of the transducer, of a progressive electric voltage with a rise time t2 m , represented by the corresponding part of the voltage V.
  • the means 4 ensure the application of an electric voltage V 3 making it possible to create, in the piezoelectric material, a transient electric field in the same direction as that of the polarization.
  • V 3 an electric voltage
  • the transducer 2 is subjected to an electric field, shown by the arrow f 3 , in the same direction as that of polarization.
  • the transducer 2 undergoes, from the previous state, an extension, so that it emits a compression wave 5 in the coupling medium.
  • the object of the invention is a simple method for ensuring the emission of an ultrasonic wave 5 by progressively compressing the transducer 2 by applying thereto, via a voltage progressive electric, an electric field of opposite direction to the direction of polarization of the transducer, then an electric field of the same direction as that of polarization which leads to its extension.
  • the transducer 2 was initially compressed before being extended, it can be considered that the transducer 2 does not stray far from its initial state, as illustrated in FIG. 1.
  • the transducer 2 undergoes a sufficiently low elongation so as not to break.
  • the means 4 ensure the application of an electric voltage allowing the application of an electric field of direction f 2 opposite to the direction of polarization fi for an application time T less than that leading depolarization of the piezoelectric transducer 2 (fig. 4).
  • the duration of application T of this progressive electric voltage ensuring the application of an electric field of direction opposite to the direction of polarization is greater than 10 ⁇ s and is preferably of the order of 100 ⁇ s.
  • the means 4 ensure the application of an electric voltage V 3 to create the transient electric field in the same direction f 3 as that fi of the polarization, during an application time t 3 between 1 ⁇ s and 1 s and preferably around 100 ms.
  • the application time t 3 of the transient electric field is greater than or equal to the duration of application T of the electric field of opposite direction f 2 to the polarization direction fi to allow repolarization of the piezo ultrasonic transducer -electric 2, in the eventuality where a minimal depolarization would have appeared, in particular in the particular case of polarization of the transducer 2 with a high amplitude.
  • the electric voltage V 3 generating the compression wave gradually returns to its initial value (0 Volt) in order to allow the transducer to be repolarized.
  • the means 4 ensure the application of an electric voltage V 3 ensuring the application of a transient electric field of the same direction f 3 as that fi of the polarization, during a rise time t 3m between 0.1 and 20 ⁇ s and, preferably, between 1 and 10 ⁇ s in the case of lithotripsy.
  • the third timing diagram in fig. 4 shows the shape of the electric voltage V at the terminals of the transducer 2.
  • the progressive electric voltage ensuring the application of an electric field of direction f 2 opposite to the direction of polarization fj has a time of rise 2m greater than the rise time t 3m of the transient electric field, so as to minimize the influence of a parasitic wave, namely of relaxation.
  • this rise time t 2m is greater than at least ten times the rise time t 3m of the transient electric field.
  • the object of the invention thus makes it possible to have a device for producing an ultrasonic wave of high pressure.
  • a maximum pressure of 35 bar (before deterioration) was obtained for a transducer not implementing the object of the invention.
  • a maximum pressure of 60 bars could be obtained.
  • the means 4 for applying electrical voltages to the terminals of the electrodes can be produced in any suitable manner by one or two generators for example.
  • the transducer can receive any shape, such as a cup-shaped embodiment.

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Description

DISPOSITIF ET PROCEDE DE PRODUCTION D'IMPULSIONS ULTRASONORES DE FORTE PRESSION La présente invention concerne le domaine technique de la génération d'impulsions ultrasonores de très forte intensité, c'est-à-dire de l'ordre de plusieurs centaines de bars, voire du millier.
La présente invention concerne des applications notamment dans le domaine du contrôle non destructif d'un matériau ou d'une structure, ou dans le domaine médical
(lithotritie, destruction tissulaire par cavitation ).
Les impulsions ultrasonores sont produites dans un milieu de couplage, à l'aide d'une source comportant un transducteur de type piézo-électrique qui, lorsqu'une tension électrique lui est appliquée, produit une onde acoustique qui est généralement focalisée en vue d'atteindre des pressions élevées. A cet égard, il est à noter que le rapport qui existe entre la pression au foyer et la pression à la surface du transducteur est appelé gain d'antenne. Un tel gain d'antenne est fonction de la fréquence émise, ainsi que de l'ouverture, c'est-à-dire du rapport entre la distance focale et le diamètre du transducteur. A titre illustratif, la génération d'une onde de pression de 1 000 bars au foyer d'un lithotriteur peut être obtenue avec une source en forme de coupelle, dont le diamètre est de 45 cm approximativement et dont la pression à la surface est de 10 bars environ, avec une fréquence de 400 kHz. II doit donc être constaté qu'une telle source de production d'impulsions ultrasonores présente un encombrement important ne permettant pas la réalisation de dispositifs portables ou semi-portables. La réduction de la taille d'une telle source passe par l'augmentation de la pression surfacique au niveau de la coupelle d'émission. Pour tenter d'atteindre cet objectif, l'art antérieur a proposé d'utiliser des matériaux de types composites, appelés piézo-composites, permettant d'augmenter la pression surfacique par un facteur de 1,5 à 2 environ, comparativement aux matériaux classiques piézo-céramiques. En effet, ce type de matériau, vibrant essentiellement en épaisseur, génère des modes latéraux dont l'amplitude est plus faible que dans le cas des matériaux piézo-céramiques classiques. Ce gain, quoique intéressant, s'avère encore insuffisant. Dans la thèse de Doctorat présentée par Luc CHOFFLET à l'Université Paris NUI sur "L'étude de l'optimisation des transducteurs ultrasonores et des structures multi-piézo-électriques empilées", il a été montré qu'il était possible d'augmenter la pression surfacique en assemblant deux transducteurs sous la forme d'un sandwich. En effet, du point de vue théorique, le gain est proportionnel au nombre de couches de l'empilement. Cependant, des études pratiques ont montré que le gain est en réalité plus faible, du fait que le transducteur frontal reçoit toute la contrainte entraînant la rupture de l'élément situé le plus en avant. Par ailleurs, si la réalisation d'un transducteur de type à empilement est déjà complexe pour un transducteur plan, elle devient extrêmement délicate lorsqu'il s'agit de réaliser une coupelle mettant en oeuvre ce principe.
Dans l'état de la technique, il est aussi connu des transducteurs de type TOΝPILZ (champignon acoustique) conçus principalement pour générer une onde monochromatique, utilisable notamment pour les sonars de pêche ou de l'armée. Les brevets FR 2 640 455 et FR 2 728 755 décrivent diverses variantes de réalisation d'une contrainte mécanique effectuée sur le matériau piézo-électrique, afin de générer des pressions élevées.
Il doit être constaté que le serrage du matériau piézo-électrique du transducteur diminue de façon drastique la fréquence de résonance de l'ensemble. Ainsi, un tel transducteur fonctionne uniquement à une fréquence de résonance de quelques dizaines de kHz au maximum, de sorte que leur application se trouve limitée aux sonars. Par ailleurs, dans la mesure où le transducteur est formé d'un empilement de couches, une telle source permet de transmettre uniquement la fréquence pour laquelle l'ensemble des couches rentre en résonance, ce qui ne permet pas de transmettre une impulsion de pression présentant un large spectre de fréquence et donc une impulsion courte. De plus, la réalisation d'un transducteur mettant en oeuvre un empilement de couches n'est pas simple à réaliser.
Dans l'état de la technique, il est connu également par le brevet US 5 549 110 un dispositif de production d'impulsions sonores comportant un transducteur de type piézo-céramique muni d'électrodes raccordées à des moyens d'application d'une tension électrique sur lesdites électrodes. Selon une variante de réalisation, ces moyens d'application d'une tension électrique assurent l'application d'un champ électrique de sens opposé au sens de polarisation du transducteur et ensuite, l'application d'un champ électrique transitoire de même sens que celui de la polarisation afin d'obtenir l'émission d'une onde sonore.
La mise en œuvre d'une précontrainte électrique sur le transducteur piézo-électrique permet d'éviter les problèmes inhérents à l'application d'une précontrainte mécanique. Par ailleurs, dans la mesure où le transducteur est préalablement comprimé avant d'être soumis à une extension pour créer une onde ultrasonore de forte pression, il n'apparaît aucun allongement susceptible de le rompre. Toutefois, le dispositif de production d'impulsions sonores décrit par ce brevet ne peut pas être utilisé en pratique dans une application notamment de lithotritie. En effet, la forme d'onde produite par un tel dispositif ne respecte pas les contraintes associées à une onde acoustique de choc. En particulier, la précontrainte appliquée au transducteur conduit à la génération d'une onde de détente de valeur sensiblement égale à celle de l'onde de compression générée par la suite. Cette onde de détente entraîne de la cavitation, ce qui nuit à la bonne propagation de l'onde de compression qui suit. De plus, la précontrainte appliquée au transducteur conduit inévitablement à sa dépolarisation.
L'objet de l'invention vise donc à remédier aux inconvénients de l'état de la technique en proposant un dispositif adapté pour produire des impulsions ultrasonores de forte pression, sans créer une onde de détente préalable et conçu pour éviter de dépolariser le transducteur piézo-électrique tout en étant réalisé de façon simple.
Pour atteindre un tel objectif, le dispositif de production d'impulsions ultrasonores de forte pression conforme à l'invention comporte :
• une source ultrasonore comportant un transducteur de type piézo-électrique muni d'électrodes et présentant un sens de polarisation dans une direction donnée,
• et des moyens d'application d'une tension électrique sur les électrodes du transducteur ultrasonore, assurant pour obtenir l'émission d'une onde ultrasonore : • l'application d'un champ électrique de sens opposé au sens de polarisation, afin de comprimer le transducteur ultrasonore, • puis l'application d'un champ électrique transitoire de même sens que celui de la polarisation, de manière à obtenir l'émission d'une onde ultrasonore de compression dans le milieu de couplage.
Selon l'invention, les moyens assurent l'application d'une tension électrique progressive avec un temps de montée pour créer un champ électrique de sens opposé au sens de polarisation, pendant une durée d'application inférieure à celle conduisant à la dépolarisation du transducteur ultrasonore piézo-électrique.
Un autre objet de l'invention est de proposer un dispositif de production d'impulsions ultrasonores de forte pression adapté pour éviter la dépolarisation du transducteur qui, en particulier, présente une polarisation de forte amplitude susceptible d'entraîner progressivement sa dépolarisation.
Pour atteindre un tel objectif, le dispositif de production d'impulsions ultrasonores, conforme à l'invention, comporte des moyens d'application d'une tension électrique assurant l'application d'un champ électrique transitoire pendant un temps d'application supérieur ou égal à la durée d'application du champ électrique de sens opposé au sens de polarisation pour permettre la repolarisation éventuelle du transducteur ultrasonore.
Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation et de mise en oeuvre de l'objet de l'invention.
Les fîg. 1 à 3 sont diverses vues schématiques d'un dispositif de production d'impulsions ultrasonores conforme à l'invention, selon différentes positions caractéristiques de fonctionnement.
La fig. 4 est un chronogramme permettant d'illustrer le principe de fonctionnement du dispositif selon l'invention.
Tel que cela apparaît plus précisément à la fig. 1, le dispositif de production d'impulsions ultrasonores de forte pression, représenté sous la référence générale 1, comporte un transducteur ultrasonore 2, de type piézo-électrique, formant une source de production d'une onde acoustique dans un milieu de couplage. Ce transducteur 2 comporte des électrodes 3, parallèles entre elles et reliées à des moyens 4 d'application d'une tension électrique. Le transducteur 2 n'est pas décrit plus précisément car sa constitution est bien connue de l'homme du métier. De plus, le transducteur ultrasonore 2 peut comporter, en tant qu'élément actif de génération d'une onde acoustique, tout type de matériau piézo-électrique, tel que piézo-céramique, piézo-composite, polymère piézo- électrique.
D'une manière connue, le transducteur 2 présente une polarisation dont le sens est représenté par la flèche fi, dans une direction qui est perpendiculaire aux électrodes 3. Le transducteur 2 fonctionne ainsi en mode compression/extension, dans la mesure où la direction de polarisation, propre au matériau piézo-électrique, est parallèle au champ électrique créé par les électrodes 3 lors de l'application d'une tension électrique à ses bornes. La déformation du matériau piézo-électrique du transducteur se fait essentiellement dans une direction parallèle au champ électrique.
Conformément à l'invention, les moyens 4 assurent l'application d'une précontrainte électrique au transducteur 2, préalablement à la production d'une onde ultrasonore de forte pression. Tel qu'illustré à la fig. 2, les moyens 4 sont commandés pour appliquer une tension électrique progressive sur les électrodes 3 du transducteur 2, de manière à créer, dans le matériau piézo-électrique, un champ électrique représenté par une flèche f2, selon un sens opposé au sens de polarisation fi, afin de comprimer progressivement le transducteur 2. Ainsi, tel que cela ressort clairement de la fig. 2 en comparaison avec la fig. 1, la tension électrique progressive appliquée sur les électrodes 3, est telle que le transducteur 2 est soumis à un champ électrique de sens f2 opposé à la polarisation, de sorte que le transducteur 2 se comprime progressivement. En effet, le transducteur 2 est comprimé progressivement car il est rappelé que la pression générée est proportionnelle à la vitesse de variation (dérivée) de la tension. Tel que cela ressort de la Fig. 4, la tension de commande V2 de durée T conduit à l'application sur les électrodes 3 du transducteur, d'une tension électrique progressive avec un temps de montée t2m, représentée par la partie correspondante de la tension V .
Ensuite, les moyens 4 assurent l'application d'une tension électrique V3 permettant de créer, dans le matériau piézo-électrique, un champ électrique transitoire de même sens que celui de la polarisation. Ainsi, tel que cela apparaît plus précisément à la fig. 3, le transducteur 2 est soumis à un champ électrique, représenté par la flèche f3, de même sens que celui fi de polarisation. Le transducteur 2 subit, à partir de l'état précédent, une extension, de sorte qu'il émet une onde de compression 5 dans le milieu de couplage.
Tel que cela ressort de la description qui précède, l'objet de l'invention est un procédé simple pour assurer l'émission d'une onde ultrasonore 5 en comprimant progressivement le transducteur 2 en lui appliquant, par l'intermédiaire d'une tension électrique progressive, un champ électrique de sens opposé au sens de polarisation du transducteur, puis un champ électrique de même sens que celui de polarisation qui conduit à son extension. Dans la mesure où le transducteur 2 était initialement comprimé avant d'être allongé, il peut être considéré que le transducteur 2 s'éloigne peu de son état initial, tel qu'il est illustré à la fig. 1. Le transducteur 2 subit un allongement suffisamment faible pour ne pas se rompre. Par ailleurs, le fait de précontraindre progressivement le transducteur 2 ne conduit pas à l'apparition d'une onde de détente susceptible de gêner la propagation de l'onde de compression. Selon une caractéristique de l'invention, les moyens 4 assurent l'application d'une tension électrique permettant l'application d'un champ électrique de sens f2 opposé au sens de polarisation fi pendant une durée d'application T inférieure à celle conduisant à la dépolarisation du transducteur piézo-électrique 2 (fig. 4). Par exemple, la durée d'application T de cette tension électrique progressive assurant l'application d'un champ électrique de sens opposé au sens de polarisation est supérieure à 10 μs et est, de préférence, de l'ordre de 100 μs. Ainsi, l'application d'une tension progressive pendant un temps limité permet de précontraindre le transducteur 2 progressivement sans le dépolariser.
Selon une caractéristique préférée de réalisation, les moyens 4 assurent l'application d'une tension électrique V3 pour créer le champ électrique transitoire de même sens f3 que celui fi de la polarisation, pendant un temps d'application t3 compris entre 1 μs et 1 s et, de préférence, de l'ordre de 100 ms.
Selon une caractéristique préférée de réalisation, le temps d'application t3 du champ électrique transitoire est supérieur ou égal à la durée d'application T du champ électrique de sens opposé f2 au sens fi de polarisation pour permettre la repolarisation du transducteur ultrasonore piézo-électrique 2, dans le cas éventuel où une dépolarisation minime serait apparue, notamment dans le cas particulier de polarisation du transducteur 2 avec une forte amplitude. Tel que cela apparaît à la Fig. 4, la tension électrique V3 générant l'onde de compression retourne progressivement à sa valeur initiale (0 Volt) afin de permettre la repolarisation du transducteur. Selon une autre caractéristique préférée de réalisation, les moyens 4 assurent l'application d'une tension électrique V3 assurant l'application d'un champ électrique transitoire de même sens f3 que celui fi de la polarisation, pendant un temps de montée t3m compris entre 0,1 et 20 μs et, de préférence, compris entre 1 et 10 μs dans le cas de la lithotritie. Le troisième chronogramme de la fig. 4 montre la forme de la tension électrique V aux bornes du transducteur 2. Selon une caractéristique préférée de réalisation, la tension électrique progressive assurant l'application d'un champ électrique de sens f2 opposé au sens de polarisation fj, présente un temps de montée 2m supérieur au temps de montée t3m du champ électrique transitoire, de manière à minimiser l'influence d'une onde parasite, à savoir de détente. Selon une variante préférée de réalisation, ce temps de montée t2m est supérieur à au moins dix fois le temps de montée t3m du champ électrique transitoire.
L'objet de l'invention permet ainsi de disposer d'un dispositif de production d'une onde ultrasonore de forte pression. Ainsi, il a été obtenu une pression maximale de 35 bars (avant détérioration) pour un transducteur ne mettant pas en œuvre l'objet de l'invention. Avec un transducteur auquel était appliquée une précontrainte électrique, il a pu être obtenu une pression maximale de 60 bars.
Bien entendu, les moyens d'application 4 des tensions électriques aux bornes des électrodes peuvent être réalisés de toute manière appropriée par un ou deux générateurs par exemple. De plus, le transducteur peut recevoir une forme quelconque, telle qu'une réalisation en forme de coupelle.
L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Dispositif de production d'impulsions ultrasonores de forte pression, comportant :
• une source ultrasonore comportant un transducteur (2) de type piézo-électrique muni d'électrodes (3) et présentant un sens (f^ de polarisation dans une direction donnée,
• et des moyens (4) d'application d'une tension électrique sur les électrodes (3) du transducteur ultrasonore (2), assurant pour obtenir l'émission d'une onde ultrasonore : • l'application d'un champ électrique de sens (f2) opposé au sens (fi) de polarisation, afin de comprimer le transducteur ultrasonore (2), • puis l'application d'un champ électrique transitoire de même sens (f3) que celui de la polarisation (fi), de manière à obtenir l'émission d'une onde ultrasonore de compression dans le milieu de couplage, caractérisé en ce que les moyens (4) assurent l'application d'une tension électrique progressive avec un temps de montée (t2m) pour créer un champ électrique de sens (f2) opposé au sens (fi) de polarisation, pendant une durée d'application (T) inférieure à celle conduisant à la dépolarisation du transducteur ultrasonore piézo-électrique.
1 - Dispositif de production d'impulsions ultrasonores de forte pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que la durée d'application (T) d'une tension électrique assurant l'application d'un champ électrique de sens (f2) opposé au sens (fi) de polarisation est supérieure à 10 μs et est, de préférence, de l'ordre de 100 μs.
2 - Dispositif de production d'impulsions ultrasonores de forte pression selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens (4) d'application d'une tension électrique (V3) assurent l'application d'un champ électrique transitoire de même sens (f3) que celui (fi) de la polarisation pendant un temps d'application (t3) compris entre 1 μs et 1 s et, de préférence, de l'ordre de 100 ms.
3 - Dispositif de production d'impulsions ultrasonores de forte pression selon la revendication 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens (4) d'application d'une tension électrique (V3) assurent l'application d'un champ électrique transitoire de même sens (f3) que celui (fi) de la polarisation pendant un temps de montée (t3m) compris entre 0,1 et 20 μs.
4 - Dispositif de production d'impulsions ultrasonores de forte pression selon les revendications 1 ou 2 et 4, caractérisé en ce que la tension électrique progressive assurant l'application d'un champ électrique de sens (f2) opposé au sens (fi) de polarisation présente un temps de montée (t∑m) supérieur au temps de montée (t3m) du champ électrique transitoire.
5 - Dispositif de production d'impulsions ultrasonores de forte pression selon la revendication 5, caractérisé en ce que le temps de montée (t∑m) est supérieur à au moins dix fois le temps de montée (t3m) du champ électrique transitoire.
6 - Dispositif de production d'impulsions ultrasonores de forte pression selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que le temps d'application (t3) du champ électrique transitoire est supérieur ou égal à la durée (T) d'application du champ électrique de sens (f2) opposé au sens (fi) de polarisation, pour permettre la repolarisation éventuelle du transducteur ultrasonore (2).
EP02793156A 2001-10-04 2002-10-04 Dispositif et procede de production d'impulsions ultrasonores de forte pression Expired - Lifetime EP1432530B1 (fr)

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Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6618620B1 (en) 2000-11-28 2003-09-09 Txsonics Ltd. Apparatus for controlling thermal dosing in an thermal treatment system
ATE520362T1 (de) 2001-12-03 2011-09-15 Ekos Corp Katheter mit mehreren ultraschall-abstrahlenden teilen
US8226629B1 (en) 2002-04-01 2012-07-24 Ekos Corporation Ultrasonic catheter power control
US8088067B2 (en) 2002-12-23 2012-01-03 Insightec Ltd. Tissue aberration corrections in ultrasound therapy
US7611462B2 (en) 2003-05-22 2009-11-03 Insightec-Image Guided Treatment Ltd. Acoustic beam forming in phased arrays including large numbers of transducer elements
US8409099B2 (en) 2004-08-26 2013-04-02 Insightec Ltd. Focused ultrasound system for surrounding a body tissue mass and treatment method
US20080229749A1 (en) * 2005-03-04 2008-09-25 Michel Gamil Rabbat Plug in rabbat engine
US20070016039A1 (en) 2005-06-21 2007-01-18 Insightec-Image Guided Treatment Ltd. Controlled, non-linear focused ultrasound treatment
US8608672B2 (en) 2005-11-23 2013-12-17 Insightec Ltd. Hierarchical switching in ultra-high density ultrasound array
US8235901B2 (en) * 2006-04-26 2012-08-07 Insightec, Ltd. Focused ultrasound system with far field tail suppression
US10182833B2 (en) 2007-01-08 2019-01-22 Ekos Corporation Power parameters for ultrasonic catheter
WO2008086372A1 (fr) 2007-01-08 2008-07-17 Ekos Corporation Paramètres de puissance d'un cathéter à ultrasons
EP2494932B1 (fr) 2007-06-22 2020-05-20 Ekos Corporation Appareil pour le traitement des hémorragies intracrâniennes
US8251908B2 (en) 2007-10-01 2012-08-28 Insightec Ltd. Motion compensated image-guided focused ultrasound therapy system
US8425424B2 (en) 2008-11-19 2013-04-23 Inightee Ltd. Closed-loop clot lysis
US8617073B2 (en) 2009-04-17 2013-12-31 Insightec Ltd. Focusing ultrasound into the brain through the skull by utilizing both longitudinal and shear waves
WO2011003031A1 (fr) 2009-07-03 2011-01-06 Ekos Corporation Paramètres d'énergie pour cathéter ultrasonore
US9623266B2 (en) 2009-08-04 2017-04-18 Insightec Ltd. Estimation of alignment parameters in magnetic-resonance-guided ultrasound focusing
US9289154B2 (en) 2009-08-19 2016-03-22 Insightec Ltd. Techniques for temperature measurement and corrections in long-term magnetic resonance thermometry
US9177543B2 (en) 2009-08-26 2015-11-03 Insightec Ltd. Asymmetric ultrasound phased-array transducer for dynamic beam steering to ablate tissues in MRI
WO2011045669A2 (fr) 2009-10-14 2011-04-21 Insightec Ltd. Mappage de transducteurs à ultrasons
US8368401B2 (en) 2009-11-10 2013-02-05 Insightec Ltd. Techniques for correcting measurement artifacts in magnetic resonance thermometry
US9852727B2 (en) 2010-04-28 2017-12-26 Insightec, Ltd. Multi-segment ultrasound transducers
US8932237B2 (en) 2010-04-28 2015-01-13 Insightec, Ltd. Efficient ultrasound focusing
EP2608897B1 (fr) 2010-08-27 2023-08-02 SOCPRA Sciences et Génie s.e.c. Générateur d'ondes mécaniques et procédé associé
US9981148B2 (en) 2010-10-22 2018-05-29 Insightec, Ltd. Adaptive active cooling during focused ultrasound treatment
EP3307388B1 (fr) 2015-06-10 2022-06-22 Ekos Corporation Cathéter à ultrasons
US11435461B2 (en) * 2019-07-19 2022-09-06 GE Precision Healthcare LLC Method and system to prevent depoling of ultrasound transducer

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN85205186U (zh) * 1985-11-18 1986-11-19 周勤 低频高效振动源
JPH0759235B2 (ja) * 1988-01-20 1995-06-28 株式会社東芝 超音波結石破砕用駆動回路
DE4307669C2 (de) * 1993-03-11 1995-06-29 Wolf Gmbh Richard Gerät zur Erzeugung von Schallimpulsen für den medizinischen Anwendungsbereich
EP0944035B1 (fr) * 1995-07-13 2011-03-30 Societe Pour Les Applications Du Retournement Temporel Procédé et dispositif de focalisation d'ondes acoustiques
US5582578A (en) * 1995-08-01 1996-12-10 Duke University Method for the comminution of concretions
US5800365A (en) * 1995-12-14 1998-09-01 Duke University Microsecond tandem-pulse electrohydraulic shock wave generator with confocal reflectors
DE19733233C1 (de) * 1997-08-01 1998-09-17 Wolf Gmbh Richard Elektroakustischer Wandler

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO03028904A1 *

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