FR2662884A1

FR2662884A1 - Generateur d'ondes de choc utilisant un element piezoelectrique.

Info

Publication number: FR2662884A1
Application number: FR9106548A
Authority: FR
Inventors: Suzuki Syuzi; Izumi Mamoru
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-05-30
Filing date: 1991-05-30
Publication date: 1991-12-06
Anticipated expiration: 2011-05-30
Also published as: US5247924A; DE4117638C2; DE4117638A1; FR2662884B1

Abstract

L'invention concerne les générateurs d'ondes ultrasonores. Un générateur d'ondes de choc est couplé à un objet par l'intermédiaire d'un milieu liquide (14) capable de transmettre des ondes ultrasonores, pour produire une onde de choc dans l'objet. Le générateur comprend un élément piézoélectrique (3) ayant une surface de rayonnement, une couche d'adaptation acoustique (11) formée sur la surface de rayonnement de l'élément piézoélectrique (3), une couche de revêtement en résine fluorée (12), et une poche (13) qui est placée face à la surface de rayonnement et qui contient de l'eau (14), cette eau étant en contact avec la couche de résine fluorée (12). Application à la désintégration des calculs rénaux.

Description

i La présente invention concerne un générateur

d'ondes de choc conçu pour l'utilisation dans la dé-

sintégration d'un calcul, et elle concerne en particu-

lier un générateur d'ondes de choc qui est équipé d'un élément piézoélectrique.

On a employé récemment un appareil de désin-

tégration de calcul utilisant une onde de choc pour le traitement des calculs rénaux Avec l'appareil de ce

type, un générateur d'ondes de choc est placé à l'ex-

térieur d'un patient pour rayonner une onde de choc vers un calcul dans la région considérée d'un être humain, et pour désintéger le calcul Le générateur d'ondes de choc peut utiliser non seulement un élément

piézoélectrique, mais également l'énergie d'une étin-

celle, d'une induction électromagnétique ou d'une explosion. On a accordé une attention particulière à un

générateur d'ondes de choc utilisant un élément piézo-

électrique (qu'on appelle ci-après un générateur d'ondes de choc de type piézoélectrique), du fait qu'il permet d'obtenir une énergie de sortie stable,

sous la forme d'ondes de choc, avec un coût modéré.

Le générateur d'ondes de choc de type piézo-

électrique comprend habituellement un élément piézo-

électrique du type à surface concave, et une poche

d'eau placée sur la face avant de l'élément piézoélec-

trique L'élément piézoélectrique comprend une plaque

de céramique piézoélectrique et une paire d'électro-

des, avec une électrode de la paire sur chaque surface de la plaque de céramique L'élément piézoélectrique comporte une surface concave à titre de surface de rayonnement d'ultrasons, et un foyer déterminé de façon géométrique La poche d'eau contient un milieu

liquide pour la transmission d'ultrasons dans de meil-

leures conditions, auquel cas une couche d'adaptation acoustique est formée quelquefois sur la surface de l'élément piézoélectrique, pour assurer un couplage

acoustique entre l'élément piézoélectrique et l'eau.

La couche d'adaptation acoustique consiste normalement en une résine époxy Pour un traitement médical, on place la surface de la poche d'eau en contact avec la surface du corps du patient Lorsqu'une tension élevée est appliquée à l'élément piézoélectrique, ce dernier rayonne de l'énergie ultrasonore avec une puissance élevée L'énergie ultrasonore qui est ainsi rayonnée

converge au foyer géométrique de l'élément piézoélec-

trique, auquel une onde de choc apparaît Lorsque le foyer est placé au niveau du calcul, une onde de choc générée est dirigée vers le calcul pour provoquer la

désintégration de ce dernier.

Dans le cas o l'élément piézoélectrique est en contact direct avec l'eau, il se produit une chute

de la résistance d'isolation de l'élément piézoélec-

trique, entraînant quelquefois un court-circuit entre

les électrodes, associées en une paire, qui se trou-

vent sur les deux surfaces de l'élément piézoélectri-

que Lorsqu'un court-circuit apparaît entre ces élec-

trodes, un courant électrique pénètre dans le patient à travers la poche d'eau, sous l'effet d'une tension élevée qui est appliquée au patient, ce qui présente un "problème de sécurité" Le fait de placer la couche d'adaptation acoustique sur la surface de l'élément piézoélectrique, atténue ce problème dans une certaine

mesure Lorsque le générateur d'ondes de choc est uti-

lisé pendant une longue durée, les propriétés d'isola-

tion de l'élément piézoélectrique diminuent En outre, la couche d'adaptation acoustique est susceptible de se séparer de l'élément piézoélectrique, à cause du gonflement de la résine époxy ayant absorbé de l'eau, et d'une diminution de la résistance mécanique de la liaison entre la couche d'adaptation et l'élément piézoélectrique Pour cette raison, il est nécessaire de remplacer le générateur d'ondes de choc par un

nouveau au bout d'une durée relativement courte L'ap-

pareil classique a également un coût de maintenance

plus élevé.

Le but de l'invention est donc de procurer un générateur d'ondes de choc qui puisse assurer une

bonne étanchéité à l'eau de son élément piézoélectri-

que, pendant une durée prolongée, et qui puisse assu-

rer une meilleure sécurité pour un patient.

La présente invention procure un générateur d'ondes de choc capable d'appliquer des ultrasons à un objet par l'intermédiaire d'un milieu liquide assurant la transmission d'ultrasons, et capable de générer une onde de choc dans l'objet, comprenant un élément

piézoélectrique ayant une surface de rayonnement d'ul-

trasons, et une couche de résine hydrophobe formée sur la surface de rayonnement d'ultrasons de l'élément piézoélectrique, de manière à venir en contact avec le milieu liquide Le milieu liquide est maintenu dans une poche qui se trouve par exemple face à la surface

de rayonnement d'ultrasons de l'élément piézoélectri-

que Conformément à l'invention, une couche d'adapta-

tion acoustique peut être intercalée entre l'élément

piézoélectrique et la couche de résine hydrophobe.

La couche de résine hydrophobe est formée en utilisant une résine qui présente un faible facteur d'absorption de l'eau, telle qu'une résine fluorée, et une excellente propriété d'étanchéité à l'eau Du fait que, de cette manière, la couche de résine est formée sur la surface de rayonnement d'ultrasons de l'élément

piézoélectrique, il est possible d'empêcher que l'élé-

ment piézoélectrique ne vienne en contact avec le milieu liquide, tel que de l'eau, et il est possible de réaliser un générateur d'ondes de choc pouvant fonctionner pendant une longue durée, tout en assurant

une sécurité accrue.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la

description qui va suivre de modes de réalisation pré-

férés, donnés à titre d'exemples non limitatifs La

suite de la description se réfère aux dessins annexés

dans lesquels

La figure 1 est une coupe montrant un géné-

rateur d'ondes de choc conforme à un premier mode de réalisation de l'invention; La figure 2 est une représentation graphique montrant une caractéristique de tension d'impulsion d'attaque/tension d'impulsion de sortie, de divers types de générateurs d'ondes de choc; La figure 3 est une représentation graphique montrant la variation du facteur d'absorption de l'eau d'une résine époxy et du PTFE (polytétrafluoroéthylène) en fonction du temps;

La figure 4 est une coupe montrant un géné-

rateur d'ondes de choc conforme à un second mode de réalisation de l'invention;

La figure 5 est une coupe montrant un géné-

rateur d'ondes de choc conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention; La figure 6 est une vue en plan montrant un élément piézoélectrique de la figure 5; Les figures 7 A à 7 D sont des représentations

montrant les étapes de fabrication du générateur d'on-

des de choc qui est représenté sur la figure 5; et

La figure 8 est une coupe montrant une par-

tie principale d'un générateur d'ondes de choc confor-

me à un quatrième mode de réalisation de l'invention.

On expliquera ci-après un premier mode de réalisation de l'invention, en se référant aux dessins annexés Sur la figure 1, un générateur d'ondes de choc comporte une ouverture 2 dans sa base 1, et un

élément piézoélectrique 3 est fixé à la base 1 à pro-

ximité de l'ouverture 2 L'élément piézoélectrique 3 présente une courbure concave au niveau d'une surface avant qui est une surface de rayonnement d'ultrasons,

et une courbure convexe au niveau d'une surface arriè-

re Il existe un foyer F qui est déterminé géométri-

quement par la configuration concave de la surface de rayonnement d'ultrasons de l'élément piézoélectrique

3 Un espace d'air 4 dans lequel l'élément piézoélec-

trique 3 est exposé à l'air, est défini entre la sur-

face arrière de l'élément piézoélectrique 3 et la base

1 La structure de support de l'élément piézoélectri-

que 3 est ce qu'on appelle une structure du type à

soutien arrière par de l'air".

L'élément piézoélectrique 3 comprend une

plaque de céramique piézoélectrique 5 et des électro-

des 6 et 7 parmi lesquelles l'une est formée sur la surface avant de la plaque de céramique 5, et l'autre sur la surface arrière Les électrodes 6 et 7 sont

connectées par des fils de connexion 8 et 9 à un géné-

rateur d'impulsions 10 qui est destiné à produire des

impulsions de tension élevée L'élément piézoélectri-

que 3 réagit à une impulsion de tension élevée prove-

nant du générateur d'impulsions 10 en générant une

onde ultrasonore de puissance élevée L'onde ultraso-

nore qui est générée est rayonnée principalement à

partir de la surface avant de l'élément piézoélectri-

que 3, à cause de l'effet de soutien arrière par de

l'air, mentionné précédemment.

Une couche d'adaptation acoustique 11 est

formée sur la surface de rayonnement d'ondes ultraso-

nores de l'élément piézoélectrique 3 Une couche 12, formée par une résine fluorée, c'est-à-dire une résine hydrophobe, est placée sur la couche d'adaptation acoustique 11 Une poche d'eau 13, constituée par une matière souple, telle qu'un caoutchouc, est montée sur l'extrémité ouverte de la base 1, pour fermer l'ouver- ture 2 La poche d'eau 13 contient de l'eau 14, à titre de milieu liquide pour la transmission d'ondes ultrasonores La couche d'adaptation acoustique 11 est établie de façon à obtenir une condition de couplage acoustique entre l'élément piézoélectrique 3 et la couche 12 contenant une résine fluorée La couche d'adaptation acoustique 11 est constituée par exemple par une résine époxy, et son impédance acoustique est fixée à une valeur intermédiaire entre l'impédance acoustique de l'élément piézoélectrique 3 et celle de la couche en résine fluorée 12 Avec une telle couche d'adaptation acoustique 11, les ondes ultrasonores qui sont générées par l'élément piézoélectrique 3 sont efficacement rayonnées vers l'avant, ce qui permet une augmentation de la pression d'une onde de choc qui est générée au foyer F La couche de résine fluorée 12 est établie de façon à empêcher que l'eau 14 n'atteigne

l'élément piézoélectrique 13 Dans le cas o l'impé-

dance acoustique de la couche de résine fluorée 12 est fixée à une valeur intermédiaire entre l'impédance acoustique de la couche d'adaptation acoustique et celle de l'eau 14, la couche de résine fluorée 12

n'empêche jamais la transmission des ondes ultrasono-

res.

Dans le cas d'un traitement médical, la sur-

face de la poche d'eau 13 est placée en contact avec une surface 15 du côté arrière du rein d'un patient, c'est-à-dire que la surface 15 est placée du côté de la surface de la poche d'eau qui est opposé à celui o se trouve la base 1 Dans cet état, le générateur d'ondes de choc est placé de façon à faire coïncider

le foyer F de l'élément piézoélectrique 3 avec le cal-

cul rénal 17 Ensuite, le générateur d'impulsions 10

est excité de façon à appliquer une impulsion de ten-

sion élevée à l'élément piézoélectrique 3 Il en ré- sulte qu'une onde ultrasonore de puissance élevée est générée à partir de la surface avant, c'est-à-dire de la surface de rayonnement d'ondes ultrasonores, de l'élément piézoélectrique 3 L'onde ultrasonore qui est générée converge au foyer F auquel apparaît une

onde de choc Il en résulte qu'un calcul 17 se trou-

vant au foyer F est désintégré par l'onde de choc.

On va maintenant expliquer de façon plus

détaillée la structure de la couche 12.

La résine fluorée présente d'excellentes

propriétés de résistance à l'eau, par exemple lors-

qu'on la compare avec une résine de poly(chlorure de vinyle), une résine époxy ou une résine phénolique On présentera ci-dessous une explication concernant le cas o on utilise pour la couche 12 une résine fluorée consistant en polytétrafluoroéthylène (PTFE) Le PTFE présente les caractéristiques inhérentes à une résine fluorée, telles qu'un faible facteur d'absorption de l'eau, et la propriété d'être étanche à l'eau Le PTFE a une impédance acoustique d'environ 3 x 10 kg/m 2 s, qui est pratiquement du même ordre de grandeur que l'impédance acoustique (environ 8 x 10 kg/m 2 s) de la résine époxy utilisée dans la couche d'adaptation acoustique 10, et qui est supérieure à celle de l'eau (environ 1,5 x 10 kg/m 2 s) Comme on le voit d'après ce qui précède, la couche de résine fluorée 12 a une impédance acoustique inférieure à celle de la couche d'adaptation acoustique 11, et supérieure à celle de

l'eau (milieu liquide) 14 Dans un tel cas, si la cou-

che 12 a une épaisseur qui est égale au quart d'un multiple impair de la longueur d'onde centrale ( A) des ondes ultrasonores dans la couche 12, comme par exemple A /4 ou 3 >/4, les exigences de "l'adaptation

acoustique" sont pratiquement satisfaites Par consé-

quent, les ultrasons qui proviennent de l'élément

piézoélectrique 3 sont très peu atténués dans la cou-

che de résine fluorée 12 Du fait que la vitesse du son dans le PTFE est d'environ 1400 m/s, la longueur d'onde centrale A devient approximativement égale à 2,8 mm, d'après la relation A = V/f (V = vitesse du son dans le milieu, f = fréquence de résonance), dans le cas o la fréquence de résonance de l'élément

piézoélectrique 3 est par exemple d'environ 500 k Hz.

L'épaisseur de la couche 12 est donc de préférence par exemple de 0,7 mm, ce qui correspond à la condition

/4, ou d'environ 2,1 mm, ce qui correspond à la con-

dition 3 Ä,/4.

La figure 2 représente la relation entre une tension d'impulsion d'attaque Vp que le générateur d'impulsions applique à l'élément piézoélectrique, et la tension d'impulsion de sortie Vo, cette relation résultant de mesures réelles qui ont été effectuées

sur des générateurs d'ondes de choc de diverses struc-

tures, utilisant un élément piézoélectrique de 300 mm de diamètre La tension d'impulsion de sortie Vo est obtenue en convertissant en un signal électrique un signal de sortie ultrasonore qui a été généré par le générateur d'ondes de choc, et qui est reçu par un

transducteur piézoélectrique Sur la figure 2, la li-

gne continue 21 montre une courbe caractéristique dans le cas o le générateur d'ondes de choc a une couche

d'adaptation acoustique d'une épaisseur de A/4, con-

sistant en une résine époxy, et ne comporte pas de couche de PTFE La ligne en trait mixte 22 sur la figure 2 montre une courbe caractéristique lorsque le

générateur d'ondes de choc comporte une couche d'adap-

tation acoustique constituée par une résine époxy, et

une couche de recouvrement en PTFE, de X/4 d'épais-

seur, et la ligne en pointillés 23 sur la figure 2 montre une courbe caractéristique dans le cas o le

générateur d'ondes de choc comporte une couche d'adap-

tation acoustique formée par une résine époxy, et une couche de recouvrement en PTFE d'une épaisseur de

3 \/4 Comme il ressort de façon évidente de la repré-

sentation gighique de la figure 2, les courbes carac-

téristiques de tension d'impulsion d'attaque/tension d'impulsion de sortie, 22 et 23, lorsque le générateur d'ondes de choc comporte la couche de PTFE, ne sont

pas notablement différentes de la courbe caractéristi-

que 21 correspondant au cas dans lequel le générateur d'ondes de choc ne comporte aucune couche de PTFE Par conséquent, même si la couche de résine fluorée 12, telle qu'une couche de PTFE, est incorporée comme indiqué ci-dessus, les performances inhérentes au générateur d'ondes de choc ne sont pas affectées par

cette couche.

La figure 3 est une représentation graphique montrant la variation des propriétés d'une couche de résine époxy et d'une couche de PTFE au cours du temps (exprimé en jours) Comme il ressort de façon évidente des lignes 31 et 32 de la représentation graphique de la figure 3, le facteur d'absorption de l'eau est d'environ 0,2 % en 10 jours pour la couche de résine époxy, tandis qu'il n'y a presque aucun changement en

10 jours pour la couche de PTFE La différence de fac-

teur d'absorption de l'eau entre la couche de résine époxy et la couche de PTFE influe sur la résistance d'isolation Le générateur d'ondes de choc classique, comportant seulement une couche de résine époxy sur la

surface de rayonnement d'ondes ultrasonores de l'élé-

ment piézoélectrique, présente une chute de la résis-

tance d'isolation de l'élément piézoélectrique au bout d'une longue durée, ce qui augmente un courant de

fuite En outre, la tension que peut supporter l'élé-

ment piézoélectrique est diminuéeet, dans le cas le plus défavorable, un court-circuit se produit entre les électrodes qui se trouvent sur chaque surface de l'élément piézoélectrique Le générateur d'ondes de choc conforme à l'invention comporte la couche de

PTFE, comme indiqué ci-dessus, et il ne présente pres-

que aucune chute de la résistance d'isolation de l'élément piézoélectrique sur une durée étendue On peut donc négliger le courant de fuite, et il n'y a

pas de chute de la tension que peut supporter l'élé-

ment piézoélectrique Le générateur d'ondes de choc

bénéficie donc d'une longue durée de vie de fonction-

nement, tout en garantissant une meilleure sécurité pour un patient Il en résulte qu'il est possible de réduire considérablement le coût d'exploitation, sans

coût de maintenance.

Comme on peut le voir d'après ce qui précè-

de, le générateur d'ondes de choc présent, comportant

la couche de PTFE formée sur l'élément piézoélectri-

que, a un facteur d'absorption de l'eau qui est nota-

blement plus faible que celui du générateur d'ondes de

choc comportant la couche de résine époxy Le généra-

teur d'ondes de choc présent est donc capable de sup-

porter une tension appropriée, sans diminution du niveau d'isolation électrique sur une durée étendue,

et il procure une sécurité accrue pour le patient.

La résistance à l'eau que l'on peut obtenir sur une longue durée est plus élevée pour la couche de PTFE ayant une épaisseur de AX/4, que pour la couche de PTFE ayant une épaisseur de 3 A/4 La facilité de mise en oeuvre, par exemple par meulage ou moulage par il compression, est obtenue plus avantageusement pour la couche de PTFE d'une épaisseur de 3 A /4 que pour la

couche de PTFE d'une épaisseur de A/4.

La couche de résine fluorée peut être formée non seulement par la couche de PTFE, mais également

par exemple par une couche de polychlorotrifluoroéthy-

lène (PCTFE) ou une couche de poly(fluorure de viny-

lidène) (PVDF) Même pour ces résines fluorées, on

peut également obtenir pratiquement le même résultat.

La figure 4 montre un générateur d'ondes de choc conforme à un second mode de réalisation de la présente invention Dans ce mode de réalisation, une couche de résine fluorée 12 est formée directement sur un élément piézoélectrique 3, sans interposition d'une couche d'adaptation acoustique 11 entre eux Dans ce

cas, on sélectionne l'impédance acoustique de la cou-

che 12 de façon qu'elle ait une valeur intermédiaire

entre l'impédance acoustique de l'élément piézoélec-

trique 3 et celle de l'eau 4, et on peut en outre satisfaire les exigences de "l'adaptation acoustique"

en sélectionnant la couche 12 de façon que son épais-

seur soit un multiple impair de À/4.

On expliquera ci-dessous un troisième mode

de réalisation de la présente invention, en se réfé-

rant à la figure 5 Une base 41 du générateur d'ondes de choc est constituée par un matériau isolant, tel qu'une résine verre-époxy, dont le coefficient de dilatation thermique est voisin de celui d'un élément pizéoélectrique, ce matériau étant léger et ayant une

résistance mécanique plus élevée Un élément piézo-

électrique de type à surface concave, 42, est joint à la base 41 et il comprend un ensemble de modules piézoélectriques 43 ( 16 modules ici) Les modules

piézoélectriques 43 sont réunis ensemble par un adhé-

sif, pour former un seul ensemble, dont la surface avant, c'est-à-dire la surface de rayonnement d'ondes

ultrasonores, présente une forme concave, et la surfa-

ce arrière présente une forme convexe Un trou 50 est

formé dans la zone centrale de l'élément piézoélectri-

que 42, et un espace 44 est défini entre la base 41 et l'arrière des modules piézoélectriques Ce mode de réalisation est également du type à soutien arrière par de l'air, ce qui fait que la surface arrière du module piézoélectrique 43 est exposée à l'air qui est

présent dans l'espace 44.

Comme l'élément piézoélectrique 3 qui est représenté sur la figure 1, le module piézoélectrique 43 comprend une plaque de céramique piézoélectrique et une paire d'électrodes, avec une électrode formée sur

chaque surface de la plaque de céramique piézoélectri-

que Ces électrodes sont connectées par des fils de connexion à un générateur d'impulsions qui est destiné

à produire des impulsions de tension élevée Lors-

qu'une impulsion de tension élevée est appliquée au module piézoélectrique 43, une onde ultrasonore de puissance élevée est générée à partir de la surface avant de l'élément piézoélectrique 42, et une onde de

choc est générée à un foyer qui est déterminé géomé-

triquement par la surface concave, c'est-à-dire la

surface de rayonnement d'ondes ultrasonores, de l'élé-

ment piézoélectrique 42.

Une couche d'adaptation acoustique 51, par exemple en résine époxy, est formée sur la surface de

rayonnement d'ondes ultrasonores de l'élément piézo-

électrique 42 Une couche de résine fluorée 52 est formée sur la surface de la couche d'adaptation acoustique 51, sur la surface périphérique extérieure de la base 41, et sur la surface de paroi intérieure

du trou 50.

Une poche d'eau 53, constituée par une ma-

tière élastique, telle que du caoutchouc, est fixée

sur la surface périphérique extérieure de la base 41.

De l'eau 54 est contenue dans la poche, à titre de

milieu liquide pour la transmission d'ondes ultraso-

nores Même dans ce mode de réalisation, on peut obte- nir une augmentation de la pression d'une onde de choc qui est produite, grâce au couplage acoustique par la couche d'adaptation acoustique 51, entre l'élément piézoélectrique 42 et le revêtement de résine fluorée 52 En outre, la couche de résine fluorée 52 empêche

que l'eau 54 n'atteigne l'élément piézoélectrique 42.

Une sonde ultrasonore 56 est introduite dans le trou 50 et rayonne une onde ultrasonore, qui est

plus faible que l'onde ultrasonore que génère l'élé-

ment piézoélectrique 42, en direction d'une région intéressante du patient, et cette sonde reçoit un écho provenant du côté du patient Un signal d'écho que la sonde ultrasonore 56 émet sous la forme d'un signal électrique, est appliqué à un dispositif de génération d'image ultrasonore, non représenté, sur lequel est

présenté un tomogramme du patient (image en mode B).

Le médecin peut définir la position du générateur

d'ondes de choc, tout en observant le tomogramme cor-

respondant. Comme dans le premier mode de réalisation

représenté sur la figure 1, la couche de résine fluo-

rée 52 est sélectionnée de façon à avoir une épaisseur égale au quart, ou à un multiple impair du quart, de la longueur dtonde centrale A de l'onde ultrasonore que génère l'élément piézoélectrique 42 De façon plus détaillée, si la fréquence de résonance de l'élément

piézoélectrique 42 est d'environ 500 k Hz, pour la cou-

che de résine fluorée 52 consistant par exemple en PTFE, la longueur d'onde centrale A est d'environ 2,8 mm On sélectionne donc la couche 52 de façon qu'elle ait une épaisseur de 0,7 mm ou de 2,1 mm, et en outre, cette couche doit avoir un diamètre égal ou supérieur au diamètre (par exemple environ 300 mm) de l'élément piézoélectrique 42 Il est très difficile de préparer une couche de résine fluorée 52 d'épaisseur uniforme et ayant le diamètre indiqué ci-dessus, en employant

un tour ordinaire.

On expliquera ci-dessous, à titre d'exemple,

un procédé de fabrication de la couche de résine fluo-

rée 52, en se référant aux figures 7 A à 7 D. La figure 7 A montre un moule métallique 61 et un bloc de PTFE 63 qui a été préparé Le moule 61 a une courbure qui se conforme à celle de la surface intérieure d'une couche de résine fluorée 52 Le bloc 63 comporte une surface concave meulée 63, de courbure égale à celle de la surface convexe 62 La surface concave 64 du bloc de résine fluorée 63 est fixée à la surface convexe 62 du moule 61 par un adhésif ayant une adhérence relativement faible Lorsque le bloc de résine fluorée 63 a été mis en place dans le moule 61, il est usiné par enlèvement de matière pour former une couche 52, au moyen d'un tour à commande numérique, comme représenté sur la figure 7 B. Avec un élément piézoélectrique 42 fixé en place sur une base 41 comme celle représentée sur la

figure 5, une couche d'adaptation acoustique 51 re-

présentée sur la figure 5 est formée sur la base 41, et une couche de résine fluorée 52 est jointe à la

couche d'adaptation 51 La couche d'adaptation acous-

tique 51 est formée par une matière préparée en mélan-

geant avec une résine époxy une charge appropriée, contenant un agent durcisseur, de façon à avoir une impédance acoustique prédéterminée Une telle matière de couche d'adaptation acoustique est appliquée, sous une forme liquide, sur la base 41 qui est représentée sur la figure 7 C De façon générale, une résine époxy, mélangée avec un agent durcisseur, a la propriété de passer d'un état liquide à un état solide, et elle est utilisée à titre d'adhésif Le moule 61 avec la couche de résine fluorée 52 formée sur la surface convexe, est comprimé sur la base 41 sur laquelle la couche d'adaptation acoustique a été appliquée dans l'état liquide Cette étape utilise la propriété de la résine époxy qui a été indiquée ci-dessus Il en résulte que

la couche de résine époxy est durcie, tout en conser-

vant une épaisseur prédéterminée A ce moment, la couche de résine fluorée 52 remplit la fonction d'un moule pour donner une forme prédéterminée à la couche de résine époxy En procédant ainsi, une couche

d'adaptation acoustique (résine époxy) 51 et une cou-

che de résine fluorée 52 sont stratifiées sur la base 41. En séparant le moule 61 et la pièce moulée, il est possible d'obtenir sur la base 41 la couche

d'adaptation acoustique 51 en résine époxy et une cou- che de résine fluorée 52, comme représenté sur la figure 7 D. On

expliquera ci-dessous un quatrième mode de réalisation de l'invention, en se référant à la

figure 4.

Dans ce mode de réalisation, un élément piézoélectrique 73 de forme annulaire est formé sur la surface inférieure d'une base annulaire 71, comme représenté sur la figure 8 Un espace 74 est établi

entre la base 71 et l'élément piézoélectrique 73.

* L'élément piézoélectrique comprend une plaque de céra-

mique piézoélectrique 75 et des électrodes 76 et 77, avec une électrode sur chaque surface de la plaque de céramique 75 Cet élément piézoélectrique 73 peut être divisé en modules, comme dans le mode de réalisation

qui est représenté sur la figure 5 Une couche d'adap-

tation acoustique 78, de forme annulaire, est formée sur la surface inférieure de l'élément piézoélectrique 73, comme représenté sur la figure 8, et une couche de résine fluorée 79 est formée de façon à entourer la

surface inférieure (figure 8) de la couche d'adapta-

tion acoustique 78, et les parois latérales intérieure

et extérieure de la base 71 et de l'élément piézoélec-

trique 73 Une lentille acoustique 80 est incorporée au-dessous de la surface inférieure (figure 8) de la

couche de résine fluorée 79, et elle présente une sur-

face concave 81, lorsqu'on la regarde par le côté inférieur sur la figure 8 La surface concave 81 de la lentille acoustique 80 est formée de façon qu'une onde

ultrasonore qui est produite par l'élément piézoélec-

trique 73 converge en un foyer qui est déterminé

géométriquement par la surface concave 81 de la len-

tille acoustique 80 Une poche d'eau 83 est montée sur la face avant de la lentille acoustique 80, et de l'eau 84 est contenue dans la poche d'eau 83, à titre

de milieu liquide pour la transmission des ultrasons.

Les caractéristiques suivantes permettent de satisfaire les exigences relatives à la lentille acoustique 80: dans le cas idéal ( 1) son impédance acoustique est égale à celle de l'eau (milieu liquide); ( 2) son absorption correspondant à l'atténuation des ondes ultrasonores est faible; et ( 3) il existe une différence élevée entre les vitesses de propagation des ultrasons dans la lentille et dans l'eau 84 Dans le cas de la lentille concave qui est représentée sur la figure 8, la lentille acoustique 80 est constituée par un matériau dans lequel la vitesse du son est plus élevée que dans l'eau (environ 1500 m/s) De façon générale, une résine est satisfaisante pour une telle lentille acoustique 80, et l'impédance acoustique est égale à celle de la couche d'adaptation acoustique 78

et de la couche de résine fluorée 79.

L'utilisation de la lentille acoustique 80, comme indiqué ci-dessus, permet de former l'élément piézoélectrique 73, la couche d'adaptation acoustique 78 et la couche de résine fluorée 79 de façon qu'ils soient de type annulaire Pour cette raison, on peut

poinçonner la couche de résine fluorée 79 par une éta-

pe de poinçonnage, pour donner une couche de forme annulaire Il n'est donc pas nécessaire, conformément à l'invention, d'utiliser une étape de fabrication complexe. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et au dispositif

décrits et représentés, sans sortir du cadre de l'in-

vention.

Claims

REVENDICATIONS

1 Générateur d'ondes de choc conçu pour être couplé à un objet par l'intermédiaire d'un milieu liquide capable de transmettre des ondes ultrasonores, dans le but de produire une onde de choc dans l'objet,

caractérisé en ce qu'il comprend un élément piézoélec-

trique ( 3, 42, 73) ayant une surface de rayonnement

d'ondes ultrasonores et une couche de résine hydropho-

be ( 12, 52, 79) formée sur la surface de rayonnement d'ondes ultrasonores de l'élément piézoélectrique, de

manière à venir en contact avec le milieu liquide.

2 Générateur d'ondes de choc selon la re-

vendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en

outre une base ( 1, 41, 71) qui est destinée à suppor-

ter l'élément piézoélectrique ( 3, 42, 73).

3 Générateur d'ondes de choc selon la re-

vendication 2, caractérisé en ce que la base ( 1, 41, 71) comporte un espace ( 4, 44, 74) qui est défini en relation avec un côté opposé à celui o se trouve la

surface de rayonnement d'ondes ultrasonores de l'élé-

ment piézoélectrique.

4 Générateur d'ondes de choc selon la re-

vendication 1, caractérisé en ce que l'élément piézo-

électrique ( 3, 42, 73) a une surface de rayonnement

d'ondes ultrasonores de forme concave.

Générateur d'ondes de choc selon la re-

vendication 1, caractérisé en ce que l'élément piézo-

électrique ( 3, 42, 73) comprend une plaque de cérami-

que piézoélectrique ( 5, 75) et une paire d'électrodes, avec une électrode sur chaque surface de la plaque de céramique.

6 Générateur d'ondes de choc selon la re-

vendication 1, caractérisé en ce que la couche de revêtement en résine hydrophobe ( 12, 52, 79) a une épaisseur qui est égale au quart d'un multiple impair de la longueur d'onde centrale d'une onde ultrasonore

dans la couche de résine hydrophobe.

7 Générateur d'ondes de choc selon la re-

vendication 1, caractérisé en ce que la couche de résine hydrophobe ( 12, 52, 79) est constituée par une

résine fluorée.

8 Générateur d'ondes de choc selon la re-

vendication 1, caractérisé en ce que la couche de

résine hydrophobe est en polytétrafluoroéthylène.

9 Générateur d'ondes de choc selon la re-

vendication 1, caractérisé en ce que la couche de

résine hydrophobe ( 12, 57, 79) est formée sur la sur-

face de rayonnement d'ondes ultrasonores de l'élément piézoélectrique ( 3, 42, 73), et elle est constituée par une matière ayant une impédance acoustique qui a

une valeur intermédiaire entre l'impédance de l'élé-

ment piézoélectrique et celle du milieu liquide.

Générateur d'ondes de choc selon la re-

vendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en

outre une poche placée face à la surface de rayonne-

ment d'ondes ultrasonores de l'élément piézoélectrique ( 3, 42, 73) et contenant un milieu liquide ( 14, 54,

84) capable de transmettre des ondes ultrasonores.

11 Générateur d'ondes de choc conçu pour être couplé à un objet par l'intermédiaire d'un milieu liquide capable de transmettre des ondes ultrasonores,

pour produire une onde de choc dans l'objet, caracté-

risé en ce qu'il comprend un élément piézoélectrique ( 3, 42, 73) ayant une surface de rayonnement d'ondes ultrasonores; une couche d'adaptation acoustique ( 11, 51, 78) formée sur la surface de rayonnement d'ondes ultrasonores de l'élément piézoélectrique ( 3, 42, 73);

et une couche de résine hydrophobe ( 12, 52, 79), for-

mée sur la couche d'adaptation acoustique, de manière

à venir en contact avec le milieu liquide.

12 Générateur d'ondes de choc selon la re-

vendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend en

outre une base ( 1, 41, 71) qui est destinée à suppor-

ter l'élément piézoélectrique ( 3, 42, 73).

13 Générateur d'ondes de choc selon la re- vendication 12, caractérisé en ce que la base comporte un espace qui est défini par rapport au côté opposé à celui o se trouve la surface de rayonnement d'ondes

ultrasonores de l'élément piézoélectrique ( 3, 42, 73).

14 Générateur d'ondes de choc selon la re-

vendication 11, caractérisé en ce que le générateur

piézoélectrique ( 3, 42, 73) a une surface de rayonne-

ment d'ondes ultrasonores de forme concave.

Générateur d'ondes de choc selon la re-

vendication 11, caractérisé en ce que l'élément piézo-

électrique ( 3, 42, 73) comprend une plaque de cérami-

que piézoélectrique ( 5, 75) et une paire d'électrodes ( 6, 7, 76, 77), avec une électrode sur chaque surface

de la plaque de céramique piézoélectrique.

16 Générateur d'ondes de choc selon la re-

vendication 11, caractérisé en ce que la couche d'adaptation acoustique ( 11, 51, 78) est formée par une matière ayant une impédance acoustique qui a une valeur intermédiaire entre l'impédance acoustique de l'élément piézoélectrique ( 3, 42, 73) et celle de la

couche de résine hydrophobe ( 12, 52, 79).

17 Générateur d'ondes de choc selon la re-

vendication 11, caractérisé en ce que la couche de résine hydrophobe ( 12, 52, 79) a une épaissseur qui est égale au quart d'un multiple impair de la longueur d'onde centrale d'une onde ultrasonore dans la couche

de résine hydrophobe.

18 Générateur d'ondes de choc selon la re-

vendication 11, caractérisé en ce que la couche de résine hydrophobe ( 12, 52, 79) est constituée par une

matière ayant une impédance acoustique qui a une va-

leur intermédiaire entre l'impédance acoustique de la couche d'adaptation acoustique ( 11, 51, 78), et celle

du milieu liquide ( 14, 54).

19 Générateur d'ondes de choc selon la re- vendication 11, caractérisé en ce que la couche de résine hydrophobe ( 12, 52, 79) est constituée par une

résine fluorée.

G-énérateur d'ondes de choc selon la re-

vendication 11, caractérisé en ce que la couche de

résine hydrophobe ( 12, 52, 79) consiste en polytétra-

fluoroéthylène.

21 Générateur d'ondes de choc selon la re-

vendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une poche ( 13, 53, 83) qui est située face à une

surface de rayonnement d'ondes ultrasonores de l'élé-

ment piézoélectrique ( 3, 42, 73), et qui contient un milieu liquide ( 14, 54, 84) capable de transmettre des

ondes ultrasonores.

22 Générateur d'ondes de choc conçu pour être couplé à un objet par l'intermédiaire d'un milieu liquide, pour transmettre des ondes ultrasonores dans le but de produire une onde de choc dans l'objet,

caractérisé en ce qu'il comprend un élément piézoélec-

trique ( 73) ayant une surface de rayonnement d'ondes ultrasonores, une couche de résine hydrophobe ( 79)

située sur la surface de rayonnement d'ondes ultraso-

nores, de manière à venir en contact avec le milieu liquide, et une lentille acoustique ( 80) placée face à la surface de rayonnement d'ondes ultrasonores de

l'élément piézoélectrique ( 73).

23 Générateur d'ondes de choc selon la re-

vendication 22, caractérisé en ce que l'élément piézo-

électrique ( 73) et la couche de résine hydrophobe ( 79) sont formés de façon à avoir une configuration en

forme d'anneau.

24 Générateur d'ondes de choc selon la re-

vendication 22, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une couche d'adaptation acoustique ( 78) qui se trouve entre l'élément piézoélectrique ( 73) et la

couche de résine hydrophobe ( 79).