FR2567394A1 - Transducteur piezoelectrique pour la destruction de concretions a l'interieur du corps - Google Patents

Transducteur piezoelectrique pour la destruction de concretions a l'interieur du corps Download PDF

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Abstract

L'INVENTION PORTE SUR UN TRANSDUCTEUR PIEZOELECTRIQUE POUR LA DESTRUCTION DE CONCRETIONS A L'INTERIEUR DU CORPS. CE TRANSDUCTEUR EST CONSTITUE ESSENTIELLEMENT D'UNE CALOTTE SPHERIQUE 2 SUR LA FACE FRONTALE DE LAQUELLE SONT PLACES DES ELEMENTS CERAMIQUES PIEZOELECTRIQUES 1. POUR QUE L'IMPULSION DE SURPRESSION EMISE SUR LA FACE FRONTALE DU TRANSDUCTEUR NE SOIT PAS SUIVIE D'UNE IMPULSION DE DEPRESSION PRODUITE PAR REFLEXION SUR LA FACE DORSALE DE LA CALOTTE, CETTE DERNIERE EST EN METAL, DE PREFERENCE EN ALLIAGE DE CUIVRE, LES IMPEDANCES D'ONDE DU METAL DE LA CALOTTE ET DE LA MATIERE CERAMIQUE DEVANT CONCORDER AU MOINS DANS UNE LARGE MESURE. EN OUTRE, LA SURFACE DORSALE 3 DE LA PAROI ARRIERE DE LA CALOTTE EST DE FORME TELLE ETOU POURVUE D'UN REVETEMENT 8 DE FACON TELLE QUE LES ONDES ACOUSTIQUES REFLECHIES SUR ELLE NE SOIENT PLUS FOCALISEES.

Description

La présente invention porte sur un transducteur piézoélectrique pour la
destruction de concrétions à l'intérieur du corps, constitué d'une calotte sphérique sur la face frontale de laquelle sont placés des éléments céramiques piézoélectriques. L'excitation par une impulsion à haute tension d'un tel transducteur piézocéramique agencé par exemple selon l'ancienne demande de brevet allemand P 33 19 871.3 peut conduire d'abord à la production, suivant le sens de polarisation, d'une impulsion à peu près rectangulaire de surpression ou de dépression dont la durée est fixée par la durée de parcours de l'onde de
compression ou de dilatation dans la matière céramique.
La même chose se produit cependant sur la face arrière du transducteur. L'impulsion y est réfléchie avec inversion de phase et apparaît ensuite sur la face avant avec une
phase inversee.
Une impulsion de surpression est donc toujours suivie d'une impulsion de dépression, et comme la majeure partie de l'énergie est réfléchie aussi sur la face avant avec inversion de phase, ce phénomène se répète de multiples fois. Au lieu d'une impulsion unique, il est donc produit une oscillation décroissante dont la fréquence fondamentale est donnée par l'oscillation propre en épaisseur la plus basse (épaisseur 1/2 longueur
d'onde) de la céramique piézoélectrique.
Il faut s'attendre à ce que dans les phases de dépression de cette oscillation décroissante se produisent des phénomènes de cavitation. Si cela se 3 produit directement sur la concrétion à détruire, cela peut conduire à une destruction accélérée, donc avoir un effet positif. Il n'est cependant pas impossible que le seuil de cavitation soit aussi déjà franchi dans le tissu situé en avant. Or, la cavitation dans le tissu peut
provoquer des saignements ou des destructions de tissu.
L'invention a pour but d'empêcher l'apparition d'impulsions de dépression ou au moins de la réduire suffisamment pour rendre les cavitations impossibles. Ce but est atteint grâce au fait que, dans le transducteur piézoélectrique mentionné au début, la calotte est en métal, de préférence en alliage de cuivre, que l'impédance d'onde de la matière de la calotte concorde au moins dans une large mesure avec l'impédance d'onde de la matière des éléments céramiques, et que la surface dorsale de la calotte est géométriquement réalisée et/ou revêtue de façon telle que les ondes sphériques
réfléchies sur elle ne soient pas focalisées.
Avec cette solution, une impulsion de dépression produite n'est pas suivie d'une impulsion de dépression produite par réflexion, car les éléments céramiques ont au dos une lisière sans réflexion. Les éléments n'ont plus alors de fréquences propres et leurs déformations suivent une forme d'impulsion déterminée
électriquement.
Sur les dessins joints sont représentés en coupe trois exemples de réalisation de l'invention. Ces
exemples sont décrits en détail ci-après.
Une lisière sans réflexion des éléments céramiques piézoélectriques 1 placés sur une sphère de rayon R peut être réalisée avantageusement avec des alliages de cuivre tels que laiton ou bronze. Si l'on réalise la calotte sphérique de support sous forme de calotte en laiton 2, dont l'alliage doit être choisi de façon que son impédance d'onde concorde au moins dans une large mesure avec celle de la céramique, et si l'on y fixe les éléments céramiques 1 avec une très mince couche d'adhésif soudable ou conductrice, il. ne se produit pas de réflexion au dos des éléments céramiques. L'impulsion émise vers l'avant est même renforcée comparativement à un
transducteur à calotte en matière synthétique.
L'impu]sion sonore émise vers J'arrière pénètre dans la calotte 2. Comme J'épaisseur de celle-ci est limitée, l'impulsion sonore serait normalement réfléchie au dos de l.a calotte avec inversion de phase, c'est-à-dire que l'impulsion de dépression serait bien
retardée, mais non évitée.
Il y a dans le cadre de l'invention plusieurs possibilités pour supprimer cette impulsion retardée. On peut revêtir le dos de la calotte d'une matière d'absorption du son et assurer une transmission continue de la matière de la calotte à la matière absorbante au moyen de creux, rainures ou autres, de profondeur supérieure à la longueur de l'impulsion. Ce moyen est cependant relativement coûteux. A cet égard pourraît être meilleure une solution dans laquel.l.e la surface dorsale de la calotte serait formée par exemple par des courbures de sens contraire à la courbure de la calotte de façon que l'impulsion de dépression produite par réflexion ne soit
plus focalisée.
La Fig. 1 montre une solution dans l.aquelle la surface dorsale 3 de la calotte 2 a des creux ou rainures irréguliers 4, donc est en principe très crevassée. Ainsi, l'impulsion sonore 5 renvoyée vers l'arrière par les éléments céramiques 1 subit des réflexions partielles multiples, comme l'indiquent les flèches, sur la surface dorsale 3 et aussi sur la surface frontale 7 de la calotte 2, et la fraction 6 qui sort du côté frontal n'est plus focalisée, de sorte que
l'impulsion de dépression précitée n'apparaîtra plus.
La forme de réalisation représentée sur la Fig. 2 concorde en substance avec celle de la Fig. 1, mais en plus, l.a surface dorsale 3 de la calotte est revêtue d'une couche d'absorption du son 8. Si les creux ou rainures 4 ont une profondeur supérieure à la longueur de ]'impulsion sonore, Jes ondes sonores sortant vers l'arrière de la matière constituant la calotte passeront dans la couche 8 avec peu de réflexion et y seront absorbées. Au lieu ou en plus des creux 4, des trous 9 pourraient être ménagés au dos de la calotte 2. La Fig. 3 montre une autre solution avantageuse dans laquelle la surface dorsale 3 de la calotte 2 est décomposée en plusieurs surfaces partielles dont les courbures sont dirigées en sens contraire de la courbure frontale de la calotte et dont les rayons de courbure, comme représenté, diffèrent nettement du rayon de courbure frontal de la calotte. Il convient d'éviter autant que possible toute symétrie de ces courbures par rapport à l'axe 11 de la calotte. Dans ce cas, les surfaces partielles 10 sont aussi pourvues de creux ou rainures irréguliers 4 en forme de coin et/ou de trous percés 9 (trous borgnes) dont la profondeur correspond au moins à l'épaisseur des éléments céramiques 1. En outre, la calotte 2 est pourvue au dos d'une couche de matière dure 8 qui est à la fois isolante électrique et absorbante acoustique. Cette couche peut être constituée par exemple de résine synthétique avec matières de charge minérales dures. Au surplus, dans le cas des transducteurs de ce type, la calotte 2 en métal servira d'électrode dite "chaude" tandis que le dépôt métallique frontal de la calotte sera au potentiel de la terre. En outre, les éléments céramiques, disposés en mosaique, peuvent être
scellés dans une matière tendre et isolante électrique.

Claims (4)

REVENDICATIONS
1. Transducteur piézoélectrique pour la destruction de concrétions à l'intérieur du corps, constitué d'une calotte sphérique sur la face frontale de laquelle sont placés des éléments céramiques piézoélectriques, caractérisé par le fait que la calotte (2) est en métal, de préférence en alliage de cuivre, que l'impédance d'onde de la matière de la calotte concorde au moins dans une large mesure avec l'impédance d'onde de la matière des éléments céramiques (1), et que la surface dorsale (3) de la calotte est de forme géométrique telle et/ou revêtue de façon telle que les ondes sphériques
réfléchies sur elle ne soient pas focalisées.
2. Transducteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la surface dorsale (3) de la calotte (2) présente des creux ou rainures (4) et/ou des trous percés (9) qui produisent une transition continue de l'impédance d'onde jusque dans une matière isolante et
d'absorption du son (8) dont la calotte est revêtue.
3. Transducteur selon l'une des
revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la
surface dorsale (3) de la calotte (2) est décomposée en surfaces partielles (10) dont les courbures sont asymétriques par rapport à.'axe (11) de la calotte et dont les rayons de courbure diffèrent nettement du rayon
de courbure frontal de la calotte.
4. Transducteur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les surfaces partielles (10)
présentent des creux et/ou des trous percés (4, 9).
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