JP2926054B2 - 電気音響トランスデューサ - Google Patents
電気音響トランスデューサInfo
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Classifications
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- 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
- B06B1/0607—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 multiple elements
- B06B1/0622—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 multiple elements on one surface
- B06B1/0637—Spherical array
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B17/22—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for
- A61B17/22004—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for using mechanical vibrations, e.g. ultrasonic shock waves
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- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- 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
- G10K11/004—Mounting transducers, e.g. provided with mechanical moving or orienting device
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- A61B2017/22028—Features of transducers arrays, e.g. phased arrays
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- B06B2201/70—Specific application
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発明の請求範囲第
１項の導入部分に記載の特徴を備えた電気音響トランス
デューサに関する。
１項の導入部分に記載の特徴を備えた電気音響トランス
デューサに関する。
【０００２】
【従来の技術】この形式の電気音響トランスデューサ
は、その内側面に複数の圧電素子が取り付けられたドー
ム形状の担体からなり、その圧電素子の担体に対向する
側および担体から離れた側はそれぞれ電気的に接続され
ており、さらに高電圧インパルス発生器につながってい
る。電圧が印加されると圧電効果により、圧力波である
音波が生成され、圧電素子のドーム形構造のおかげで、
担体の曲率半径によって決まる地点または区域に集束さ
れる。そのような電気音響トランスデューサは、結石粉
砕器などの医療用機器としても利用できるが、その適用
例は（結石の粉砕から軟組織や苦痛部位の治療まで）多
様である。
は、その内側面に複数の圧電素子が取り付けられたドー
ム形状の担体からなり、その圧電素子の担体に対向する
側および担体から離れた側はそれぞれ電気的に接続され
ており、さらに高電圧インパルス発生器につながってい
る。電圧が印加されると圧電効果により、圧力波である
音波が生成され、圧電素子のドーム形構造のおかげで、
担体の曲率半径によって決まる地点または区域に集束さ
れる。そのような電気音響トランスデューサは、結石粉
砕器などの医療用機器としても利用できるが、その適用
例は（結石の粉砕から軟組織や苦痛部位の治療まで）多
様である。
【０００３】上記のドーム形状担体とその上に取り付け
られた圧電素子を備えた圧電トランスデューサの長所
は、衝撃波の意図的かつ無痛の照射を行えるような他の
装置では到達できない焦点区域に高エネルギーを集中で
きることである。しかし、放射面が制限されるため、完
全な放射音出力を所定の限界を越えて増加させることが
できない。放射面の拡大は、ドーム形状の半径を大きく
するか、あるいは、展開角度（開口）を大きくすること
により達成できる。１番目のほうは、音源の構造サイズ
が、テーブルサイズ装置の分野での適用が不可能となる
くらい大きくなるため、実用的ではない。同じく開口角
度を大きくすると、衝撃波の患者への浸透深さが浅くな
るため出力増加が相殺されてしまい、やはり不都合であ
る。
られた圧電素子を備えた圧電トランスデューサの長所
は、衝撃波の意図的かつ無痛の照射を行えるような他の
装置では到達できない焦点区域に高エネルギーを集中で
きることである。しかし、放射面が制限されるため、完
全な放射音出力を所定の限界を越えて増加させることが
できない。放射面の拡大は、ドーム形状の半径を大きく
するか、あるいは、展開角度（開口）を大きくすること
により達成できる。１番目のほうは、音源の構造サイズ
が、テーブルサイズ装置の分野での適用が不可能となる
くらい大きくなるため、実用的ではない。同じく開口角
度を大きくすると、衝撃波の患者への浸透深さが浅くな
るため出力増加が相殺されてしまい、やはり不都合であ
る。
【０００４】一方、治療装置の大きさを抑えるためトラ
ンスデューサの構造サイズを縮小して、唾液結石粉砕や
苦痛治療などの新規適用分野を開拓する試みもある。ト
ランスデューサの音響出力は圧電素子を電気的に予備充
電させることにより増加できるが、その出力増加は、ド
ーム形トランスデューサの動作寿命に影響する。
ンスデューサの構造サイズを縮小して、唾液結石粉砕や
苦痛治療などの新規適用分野を開拓する試みもある。ト
ランスデューサの音響出力は圧電素子を電気的に予備充
電させることにより増加できるが、その出力増加は、ド
ーム形トランスデューサの動作寿命に影響する。
【０００５】特許ＤＥ３，１１９，２９５号で周知な方
法として、複数の電気トランスデューサを次々と配置し
て、遅延時間を持たせてそれらを駆動することにより圧
力波を加算する方法がある。しかし、そのような構成
は、治療深さの方向の焦点域が不必要に拡大してしまう
ため、圧電素子トランスデューサのドーム構造には不適
当であることが判っている。さらに、音波が予め配備さ
れたトランスデューサに浸透するときの変形を制動する
操作により多大な損失が発生することも判明している。
最後に、特に治療位置へ向けられたドーム形状トランス
デューサの動作寿命に、そのような内部損失が影響を与
えることになる。
法として、複数の電気トランスデューサを次々と配置し
て、遅延時間を持たせてそれらを駆動することにより圧
力波を加算する方法がある。しかし、そのような構成
は、治療深さの方向の焦点域が不必要に拡大してしまう
ため、圧電素子トランスデューサのドーム構造には不適
当であることが判っている。さらに、音波が予め配備さ
れたトランスデューサに浸透するときの変形を制動する
操作により多大な損失が発生することも判明している。
最後に、特に治療位置へ向けられたドーム形状トランス
デューサの動作寿命に、そのような内部損失が影響を与
えることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の従来技術に対して、その構造サイズを大きくすること
なく、かつ、動作寿命を縮めることなく、治療位置へ放
射される有効音響出力が増加できる前記構造をもつ電気
音響トラスデューサを提供することである。
の従来技術に対して、その構造サイズを大きくすること
なく、かつ、動作寿命を縮めることなく、治療位置へ放
射される有効音響出力が増加できる前記構造をもつ電気
音響トラスデューサを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、請求項
１記載の特徴により達成できる。
１記載の特徴により達成できる。
【０００８】ドーム形状の担体の内側面と外側面に複数
の圧電素子を取り付ければ、比較的単純な構成により出
力増加が達成できることが判った。しかも、担体の外側
面や内側面に取り付けられた圧電素子は同じ担体に配置
されており、中間層による音響結合損失を起こさないた
め、複数の電気音響トランスデューサを相互接続するこ
とにより発生する制動影響がなくなる。さらに、担体の
前後面に圧電素子を取り付けたコンパクト構造のため、
全体構造のサイズも比較的小さくすることができる。
の圧電素子を取り付ければ、比較的単純な構成により出
力増加が達成できることが判った。しかも、担体の外側
面や内側面に取り付けられた圧電素子は同じ担体に配置
されており、中間層による音響結合損失を起こさないた
め、複数の電気音響トランスデューサを相互接続するこ
とにより発生する制動影響がなくなる。さらに、担体の
前後面に圧電素子を取り付けたコンパクト構造のため、
全体構造のサイズも比較的小さくすることができる。
【０００９】圧電素子の保持機能およびその電気的機能
を同時に発揮させるため、担体は、アルミニウムや黄銅
などの金属製であるのが望ましい。この目的のため、圧
電素子は、銀含有エポキシ接着剤などの導電材による接
着作用で、担体に導電接続されている。圧電素子の形状
がほぼ筒状の場合は、その一方端を担体に接続し、多数
の圧電素子を次々と順番に配備することが可能である。
を同時に発揮させるため、担体は、アルミニウムや黄銅
などの金属製であるのが望ましい。この目的のため、圧
電素子は、銀含有エポキシ接着剤などの導電材による接
着作用で、担体に導電接続されている。圧電素子の形状
がほぼ筒状の場合は、その一方端を担体に接続し、多数
の圧電素子を次々と順番に配備することが可能である。
【００１０】また、出力の点だけでなく製造技術の観点
からも、より多くの数の圧電素子を取り付けられるよ
う、つまり、高い音響出力を得るために、外側と内側の
圧電素子をその軸方向にそれぞれ対にして配置すること
なく、担体上にほぼランダムに配置することが有効であ
る。それゆえ圧電素子の配備は、最大搭載密度の観点か
らのみ決められる。
からも、より多くの数の圧電素子を取り付けられるよ
う、つまり、高い音響出力を得るために、外側と内側の
圧電素子をその軸方向にそれぞれ対にして配置すること
なく、担体上にほぼランダムに配置することが有効であ
る。それゆえ圧電素子の配備は、最大搭載密度の観点か
らのみ決められる。
【００１１】金属製担体を圧電素子の１つの極に接続
し、マイナス極へ切り替えれば、担体を地面に接地させ
ることができる。一方、ドーム形状担体は、横方向フラ
ンジつまり突起部により装置における機械的固定体とし
て作用し、装置に対する高電圧インパルスの印加におけ
る電気安全性が、装置の接地という簡単な方法で確保で
きるのである。
し、マイナス極へ切り替えれば、担体を地面に接地させ
ることができる。一方、ドーム形状担体は、横方向フラ
ンジつまり突起部により装置における機械的固定体とし
て作用し、装置に対する高電圧インパルスの印加におけ
る電気安全性が、装置の接地という簡単な方法で確保で
きるのである。
【００１２】圧電素子を互いに電気絶縁させるために
は、圧電素子を横方向に間隔おいて配置すればよい。そ
れらの隙間を音響的に準均一層が形成できるよう高電圧
安定性の絶縁成形材で充填することにより、内的接続が
行える。
は、圧電素子を横方向に間隔おいて配置すればよい。そ
れらの隙間を音響的に準均一層が形成できるよう高電圧
安定性の絶縁成形材で充填することにより、内的接続が
行える。
【００１３】さらに、トランスデューサの音響出力を最
適にするため、担体の後側の圧電素子、つまり、担体か
ら離れた外側圧電素子の外側端に反射体としてのバック
アップ部を備えてもよい。その反射体は、高い反射率を
もつ金属素材で作成、あるいは、適当なプラスチック化
合物で作成する。反射体の圧電素子への高い音響結合を
確実にするため、反射体は型成形により外側の圧電素子
に接続するのが望ましい。また、反射体を別途に用意す
る代わりに、型成形材自体に金属片などを添加して反射
体とすることも可能である。
適にするため、担体の後側の圧電素子、つまり、担体か
ら離れた外側圧電素子の外側端に反射体としてのバック
アップ部を備えてもよい。その反射体は、高い反射率を
もつ金属素材で作成、あるいは、適当なプラスチック化
合物で作成する。反射体の圧電素子への高い音響結合を
確実にするため、反射体は型成形により外側の圧電素子
に接続するのが望ましい。また、反射体を別途に用意す
る代わりに、型成形材自体に金属片などを添加して反射
体とすることも可能である。
【００１４】２つの組の圧電素子の電気接続は、内側の
圧電素子が電気的に別に駆動できるよう設定する。そし
て、インパルスの一時的駆動により、外側と内側の組の
圧電素子の音波の伝播時間の差を補正、つまり、焦点区
域の音響強度を増加させたり、焦点域を拡大できるよ
う、意図的な方法でその差を作成するのである。
圧電素子が電気的に別に駆動できるよう設定する。そし
て、インパルスの一時的駆動により、外側と内側の組の
圧電素子の音波の伝播時間の差を補正、つまり、焦点区
域の音響強度を増加させたり、焦点域を拡大できるよ
う、意図的な方法でその差を作成するのである。
【００１５】さらにまた、前記動作を達成するため、高
電圧インパルスを作成するための、圧電素子の内側組用
のインパルス発生器と外側組用のインパルス発生器の２
個の発生器をトランスデューサに設けて、別々に独立さ
せて駆動できるようにするのも効果的である。発生器を
別々に駆動させるさい、両方の組の圧電素子の音波の意
図的な重畳が可能となるような方法で互いを同調する必
要がある。
電圧インパルスを作成するための、圧電素子の内側組用
のインパルス発生器と外側組用のインパルス発生器の２
個の発生器をトランスデューサに設けて、別々に独立さ
せて駆動できるようにするのも効果的である。発生器を
別々に駆動させるさい、両方の組の圧電素子の音波の意
図的な重畳が可能となるような方法で互いを同調する必
要がある。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１に示されたトランスデューサ
は、トランスデューサを治療機器などの装置に取り付け
るための筒部２と一体構成のアルミニウム製ドーム形状
の担体１から成る。ドーム形状担体１の焦点３に対向す
る内側面の半径はＲ１で、外側面の半径はＲ２となって
いる。半径Ｒ１とＲ２の中心は、電気音響トランスデュ
ーサの焦点３と共通地点である。担体の内側面には外側
面と同様に、最大搭載密度の規則に従って、ほぼ筒状
で、ランダムに横方向の間隔をおいて配置されている複
数の圧電素子４が取り付けられている。圧電素子４は、
それぞれその一方の端が担体１の内側面と外側面に固定
されており、それに導電接続している。本実施例におい
ては、導電性の銀含有エポキシ樹脂接着剤で、圧電素子
４をドーム形状担体１の前後面に導電接着している。圧
電素子４の自由端側は、ハンダ位置（図示しない）に適
当な素材で導電できるよう固定されている細い銀メッキ
銅線が接続されている。両前後面の圧電素子４間の隙間
には、高電圧安定絶縁材２１が充填されており、その絶
縁材２１により自由端側も密封され、焦点に対してはド
ーム形状に、後側は平坦面に型成形されている。絶縁材
としては、エポキシまたはポリウレタンの成形材が使わ
れる。
は、トランスデューサを治療機器などの装置に取り付け
るための筒部２と一体構成のアルミニウム製ドーム形状
の担体１から成る。ドーム形状担体１の焦点３に対向す
る内側面の半径はＲ１で、外側面の半径はＲ２となって
いる。半径Ｒ１とＲ２の中心は、電気音響トランスデュ
ーサの焦点３と共通地点である。担体の内側面には外側
面と同様に、最大搭載密度の規則に従って、ほぼ筒状
で、ランダムに横方向の間隔をおいて配置されている複
数の圧電素子４が取り付けられている。圧電素子４は、
それぞれその一方の端が担体１の内側面と外側面に固定
されており、それに導電接続している。本実施例におい
ては、導電性の銀含有エポキシ樹脂接着剤で、圧電素子
４をドーム形状担体１の前後面に導電接着している。圧
電素子４の自由端側は、ハンダ位置（図示しない）に適
当な素材で導電できるよう固定されている細い銀メッキ
銅線が接続されている。両前後面の圧電素子４間の隙間
には、高電圧安定絶縁材２１が充填されており、その絶
縁材２１により自由端側も密封され、焦点に対してはド
ーム形状に、後側は平坦面に型成形されている。絶縁材
としては、エポキシまたはポリウレタンの成形材が使わ
れる。
【００１７】前記圧電素子４は高圧インパルスなどの周
知方法で駆動できるが、担体１の内側面の圧電素子は
（内側）組５としてスイッチ動作できるようグループ化
されており、外側面の圧電素子も（外側）組６としてグ
ループ化されていて、それぞれ別個に駆動できるように
なっている。
知方法で駆動できるが、担体１の内側面の圧電素子は
（内側）組５としてスイッチ動作できるようグループ化
されており、外側面の圧電素子も（外側）組６としてグ
ループ化されていて、それぞれ別個に駆動できるように
なっている。
【００１８】なお安全のため、担体１側は圧電素子４の
両組５と６のマイナス極に構成されており、地面７に接
続されて常に電位がゼロになっている。
両組５と６のマイナス極に構成されており、地面７に接
続されて常に電位がゼロになっている。
【００１９】前記圧電素子４の両組５と６の各素子は、
それぞれの高電圧インパルス発生器８、９により駆動さ
れる。２個の高電圧インパルス発生器の片方、本実施例
では高電圧インパルス発生器８は、時間機能（遅延）素
子１０に接続している。両高電圧インパルス発生器８、
９は、駆動モジュール１１により、互いに独立して駆動
することが可能である。この切替動作により、圧電素子
４の両組５と６とに、同時に、または、一方を遅延させ
て高電圧インパルスを供給できる。また、前後両組５と
６の片方だけを駆動することもできる。
それぞれの高電圧インパルス発生器８、９により駆動さ
れる。２個の高電圧インパルス発生器の片方、本実施例
では高電圧インパルス発生器８は、時間機能（遅延）素
子１０に接続している。両高電圧インパルス発生器８、
９は、駆動モジュール１１により、互いに独立して駆動
することが可能である。この切替動作により、圧電素子
４の両組５と６とに、同時に、または、一方を遅延させ
て高電圧インパルスを供給できる。また、前後両組５と
６の片方だけを駆動することもできる。
【００２０】図２には、焦点３における圧力波形が図示
されており、図２ａは内側組５から圧電素子への高電圧
インパルス供給後の波形、図２ｂは外側組６から圧電素
子への高電圧インパルス供給後の波形、図２ｃは両方の
組５と６から圧電素子へ同時に高電圧インインパルス供
給した後の波形である。図から、外側組６への高電圧イ
ンパルス供給結果からの波形は、内側組５の波形よりも
平坦で、かつ、遅延しているのが判る。振幅が小さいの
は制動ロスが原因であり、遅延は外側組６により生成さ
れる音波が焦点に集束するのにより長い時間がかかるた
めである。つまり、内側組５よりも長い距離Ｒ２を伝播
しなければならないからである。このため、両方の組５
と６に同時に高電圧インパルスを付与していも、図２ｃ
のように２つの圧力波形の一方が他方より遅くなる。
されており、図２ａは内側組５から圧電素子への高電圧
インパルス供給後の波形、図２ｂは外側組６から圧電素
子への高電圧インパルス供給後の波形、図２ｃは両方の
組５と６から圧電素子へ同時に高電圧インインパルス供
給した後の波形である。図から、外側組６への高電圧イ
ンパルス供給結果からの波形は、内側組５の波形よりも
平坦で、かつ、遅延しているのが判る。振幅が小さいの
は制動ロスが原因であり、遅延は外側組６により生成さ
れる音波が焦点に集束するのにより長い時間がかかるた
めである。つまり、内側組５よりも長い距離Ｒ２を伝播
しなければならないからである。このため、両方の組５
と６に同時に高電圧インパルスを付与していも、図２ｃ
のように２つの圧力波形の一方が他方より遅くなる。
【００２１】ここで前記時間機能素子１０により、外側
組６に対して時間遅延された高電圧インパルスを内側組
５に付与すれば、図３ｃに示されるように、両組が生成
する圧力波形が一致することになる。図３ａと３ｂは、
それぞれ内側組５と外側組６に別々に高電圧インパルス
を供給した場合の結果の圧力波形図であって、時間差が
すでに補正されている。図３ｃから明かなように、外側
組６および内側組５の圧力波形の単なる加算ではなく適
切な時間差供給の結果、従来の電気音響トランスデュー
サに比べて非常に高い出力を可能にしている。図３ｃの
高エネルギー出力とは別に、時間機能素子１０の設定変
更により、圧力インパルスの大きさもほぼ無制限に設定
可能である。また、内側組５あるいは外側組６の一方側
だけを駆動することにより、トランスデューサの出力を
減少させることもできる。それゆえ、本実施例の電気音
響トランスデューサは、適切な電気的駆動にて焦点域の
設定を可能にできるような広いダイナミックレンジを備
えている。例えば、圧電素子４の外側組６だけを駆動す
れば、内側組５の非駆動圧電素子４が制動層の役目をし
て、最少値のエネルギー密度が得られる。
組６に対して時間遅延された高電圧インパルスを内側組
５に付与すれば、図３ｃに示されるように、両組が生成
する圧力波形が一致することになる。図３ａと３ｂは、
それぞれ内側組５と外側組６に別々に高電圧インパルス
を供給した場合の結果の圧力波形図であって、時間差が
すでに補正されている。図３ｃから明かなように、外側
組６および内側組５の圧力波形の単なる加算ではなく適
切な時間差供給の結果、従来の電気音響トランスデュー
サに比べて非常に高い出力を可能にしている。図３ｃの
高エネルギー出力とは別に、時間機能素子１０の設定変
更により、圧力インパルスの大きさもほぼ無制限に設定
可能である。また、内側組５あるいは外側組６の一方側
だけを駆動することにより、トランスデューサの出力を
減少させることもできる。それゆえ、本実施例の電気音
響トランスデューサは、適切な電気的駆動にて焦点域の
設定を可能にできるような広いダイナミックレンジを備
えている。例えば、圧電素子４の外側組６だけを駆動す
れば、内側組５の非駆動圧電素子４が制動層の役目をし
て、最少値のエネルギー密度が得られる。
【００２２】図４には、図３ｃに示す焦点３における圧
力波形が最大値となるような、高電圧インパルス１２と
１３（理想的状態としての方形パルス）の時間差が図示
されている。図４ａの高電圧インパルスは圧電素子の外
側組６に入力されるものであって、内側組５の圧電素子
４に入力される図４ｂの高電圧インパルスよりも数マイ
クロ秒前に発生する。この時間差は、焦点への音波の伝
播時間差に応じたものである。
力波形が最大値となるような、高電圧インパルス１２と
１３（理想的状態としての方形パルス）の時間差が図示
されている。図４ａの高電圧インパルスは圧電素子の外
側組６に入力されるものであって、内側組５の圧電素子
４に入力される図４ｂの高電圧インパルスよりも数マイ
クロ秒前に発生する。この時間差は、焦点への音波の伝
播時間差に応じたものである。
【００２３】図５には、前記高電圧インパルス発生器
８、９の回路構成が図示されている。高電圧インパルス
発生器は、抵抗器１５経由で高電圧キャパシタ１６に接
続されている高電圧充電部１４から成る。高電圧キャパ
シタ１６は、充電抵抗器１５を経由して高電圧充電部１
４により充電される。また、高電圧キャパシタ１６は、
高電圧スイッチ１７を経由して、並列に接続された圧電
素子４の１組５または６、および、それに並列接続され
た充電抵抗器１８に接続している。高電圧スイッチ１７
は、駆動信号入力端１９を備えており、マイクロ秒範囲
で正確なスイッチ動作が行えるような、高電圧トランジ
スタや高電圧サイリスタなどの半導体スイッチとして構
成されている。
８、９の回路構成が図示されている。高電圧インパルス
発生器は、抵抗器１５経由で高電圧キャパシタ１６に接
続されている高電圧充電部１４から成る。高電圧キャパ
シタ１６は、充電抵抗器１５を経由して高電圧充電部１
４により充電される。また、高電圧キャパシタ１６は、
高電圧スイッチ１７を経由して、並列に接続された圧電
素子４の１組５または６、および、それに並列接続され
た充電抵抗器１８に接続している。高電圧スイッチ１７
は、駆動信号入力端１９を備えており、マイクロ秒範囲
で正確なスイッチ動作が行えるような、高電圧トランジ
スタや高電圧サイリスタなどの半導体スイッチとして構
成されている。
【００２４】図６は、本実施例の変更例であって、図１
のものと違い、圧電素子４の外側組６の後端部分が薄膜
の成形材２１で覆われており、さらに、その成形材経由
で圧電素子４に音響的接続され、かつ、焦点３に対して
ドーム形状に構成された反射体２０が備わっており、ド
ーム形の中心点は焦点３と一致する。反射体２０は好ま
しくは金属製であり、本実施例ではアルミニウム製であ
るが、金属粒子を多量に含んだエポキシ樹脂などの間接
型成形により作成することも可能である。反射体２０に
より、特に、圧電素子４の外側組６の効率を増加でき
る。
のものと違い、圧電素子４の外側組６の後端部分が薄膜
の成形材２１で覆われており、さらに、その成形材経由
で圧電素子４に音響的接続され、かつ、焦点３に対して
ドーム形状に構成された反射体２０が備わっており、ド
ーム形の中心点は焦点３と一致する。反射体２０は好ま
しくは金属製であり、本実施例ではアルミニウム製であ
るが、金属粒子を多量に含んだエポキシ樹脂などの間接
型成形により作成することも可能である。反射体２０に
より、特に、圧電素子４の外側組６の効率を増加でき
る。
【００２５】
【発明の効果】電気音響トランスデューサは、その内側
面に複数の圧電素子が取り付けられており、かつ、その
外側面にも複数の圧電素子が取り付けられているような
ドーム形状の担体から成る。内側面と外側面の圧電素子
は、別々に切り替えられ、それら圧電素子により生成さ
れた音波が同期できるよう駆動されるので、焦点での出
力強度を増加させることができる。
面に複数の圧電素子が取り付けられており、かつ、その
外側面にも複数の圧電素子が取り付けられているような
ドーム形状の担体から成る。内側面と外側面の圧電素子
は、別々に切り替えられ、それら圧電素子により生成さ
れた音波が同期できるよう駆動されるので、焦点での出
力強度を増加させることができる。
【図１】本発明によるトランスデューサの概略縦断面図
である。
である。
【図２】両方の組の圧電素子への同時のインパルス入力
における圧力波形である。
における圧力波形である。
【図３】インパルス入力の意図的操作による圧力波形で
ある。
ある。
【図４】両方の組の電気信号を示すものである。
【図５】高電圧インパルス発生器の構造図である。
【図６】図１に示された実施例の本発明のトランスデュ
ーサの変更例である。
ーサの変更例である。
１ ドーム形状担体 ２ 筒部 ３ 焦点 ４ 圧電素子 ８、９ 高電圧インパルス発生器 １０ 時間機能素子 １１ 駆動モジュール １４ 高電圧充電部 １５ 抵抗器 １６ 高電圧キャパシタ １７ 高電圧スイッチ １８ 充電抵抗器 １９ 駆動信号入力端 ２０ 反射体 ２１ 絶縁材
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ０１Ｎ 29/24 Ｇ０１Ｎ 29/24 Ｇ０１Ｓ 7/521 Ｈ０４Ｒ 17/00 ３３２Ｙ Ｈ０４Ｒ 17/00 ３３２ Ｇ０１Ｓ 7/52 Ａ (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B06B 1/06 A61B 17/22 330 A61B 17/36 330 B06B 3/04 H04R 17/00 332
Claims (12)
- 【請求項１】 その内側面に複数の圧電素子が取り付け
られ、および、その外側面にも複数の圧電素子が取り付
けられたドーム形状の担体を備えた電気音響トランスデ
ューサ。 - 【請求項２】 前記担体が、金属製、好ましくは、アル
ミニウムまたは黄銅で作成され、前記圧電素子は、担体
側に導電接続されていることを特徴とする、請求項１記
載の電気音響トランスデューサ。 - 【請求項３】 前記圧電素子が、基本的に筒形状であっ
て、その片方端面が担体に支持されていることを特徴と
する、請求項１または２記載の電気音響トランスデュー
サ。 - 【請求項４】 前記担体の両面に取り付けられた圧電素
子が、最大搭載密度の原則に従って事実上ランダムに配
置されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれ
か１項に記載の電気音響トランスデューサ。 - 【請求項５】 前記担体が、マイナス極の地面に接続さ
れていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１
項に記載の電気音響トランスデューサ。 - 【請求項６】 前記圧電素子が、横方向に間隔あけて配
備されており、その中間の隙間には高電圧安定性の絶縁
成形材が充填されていることを特徴とする、請求項１〜
５のいずれか１項に記載の電気音響トランスデューサ。 - 【請求項７】 前記担体の外側面に取り付けられた圧電
素子の背後側には、反射体が設けられていることを特徴
とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気音響
トランスデューサ。 - 【請求項８】 前記反射体が、成形材にて外側面の圧電
素子に音響的に接続されている共通金属体で形成されて
いることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に
記載の電気音響トランスデューサ。 - 【請求項９】 前記反射体が、外側面の圧電素子を覆う
ような、好ましくは金属含有エポキシ樹脂の成形材で形
成されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれ
か１項に記載の電気音響トランスデューサ。 - 【請求項１０】 前記圧電素子の外側組と内側組とが、
別々に電気的に駆動できることを特徴とする、請求項１
〜９のいずれか１項に記載の電気音響トランスデュー
サ。 - 【請求項１１】 さらに、少なくとも２個の別々に駆動
できるインパルス発生器を備え、片方の発生器は圧電素
子の内側組に対応しており、他方の発生器は外側組に対
応していることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれ
か１項に記載の電気音響トランスデューサ。 - 【請求項１２】 前記発生器が、両組の圧電素子により
作成された音波を意図的に重畳するために駆動できるこ
とを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載
の電気音響トランスデューサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19733233.1 | 1997-08-01 | ||
| DE19733233A DE19733233C1 (de) | 1997-08-01 | 1997-08-01 | Elektroakustischer Wandler |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11122699A JPH11122699A (ja) | 1999-04-30 |
| JP2926054B2 true JP2926054B2 (ja) | 1999-07-28 |
Family
ID=7837642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10207272A Expired - Lifetime JP2926054B2 (ja) | 1997-08-01 | 1998-07-23 | 電気音響トランスデューサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6231529B1 (ja) |
| JP (1) | JP2926054B2 (ja) |
| DE (1) | DE19733233C1 (ja) |
| FR (1) | FR2767014B1 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19928491A1 (de) | 1999-06-22 | 2001-01-04 | Wolf Gmbh Richard | Vorrichtung, insbesondere Therapievorrichtung, zum Beschallen von Objekten mit fokussiertem Schall |
| DE10138434C1 (de) * | 2001-08-06 | 2003-02-13 | Wolf Gmbh Richard | Fokussierender elektroakustischer Wandler und Verfahren zum Test seiner Ausgangsleistung |
| FR2830468B1 (fr) * | 2001-10-04 | 2004-02-20 | Inst Nat Sante Rech Med | Dispositif et procede de production d'impulsions ultrasonores de forte pression |
| FI112415B (fi) * | 2001-11-28 | 2003-11-28 | Nokia Oyj | Pietsosähköinen käyttöliittymä |
| DE10209380B4 (de) * | 2002-03-02 | 2009-01-15 | Richard Wolf Gmbh | Stoßwellenwandler |
| US8162859B2 (en) * | 2005-06-09 | 2012-04-24 | General Patent , LLC | Shock wave treatment device and method of use |
| US7775995B2 (en) * | 2006-01-31 | 2010-08-17 | Tissue Regeneration Technologies LLC | Device for the generation of shock waves utilizing a thyristor |
| DE102007040801A1 (de) | 2007-08-29 | 2009-03-05 | August Spitzfaden | Vorrichtung und Verfahren zum Trennen von Materialien mit Schwächungslinien |
| DE102009049487B4 (de) | 2009-10-15 | 2015-05-13 | Richard Wolf Gmbh | Elektroakustischer Wandler |
| CN110314834B (zh) * | 2018-03-28 | 2022-02-11 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种超声换能器及其制备方法 |
| DE102021203544A1 (de) * | 2021-04-09 | 2022-10-13 | Richard Wolf Gmbh | Elektroakustischer Wandler |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3230504A (en) | 1962-11-30 | 1966-01-18 | John J Horan | Open hemispherical transducers |
| CH607336A5 (ja) | 1975-09-22 | 1978-12-15 | Siemens Ag | |
| JPS5333613A (en) * | 1976-09-09 | 1978-03-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Microphone and its manufacture |
| GB1593271A (en) * | 1976-09-21 | 1981-07-15 | Standard Telephones Cables Ltd | Electro-acoustic transducers |
| DE3119295A1 (de) * | 1981-05-14 | 1982-12-16 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Einrichtung zum zerstoeren von konkrementen in koerperhoehlen |
| DE3425922C2 (de) | 1984-07-13 | 1986-05-28 | Kabushiki Kaisha Kubota Seisakusho, Tokio/Tokyo | Kübel zum Aufhängen an einem Schwenkrotor einer Zentrifuge |
| DE3425992C2 (de) * | 1984-07-14 | 1986-10-09 | Richard Wolf Gmbh, 7134 Knittlingen | Piezoelektrischer Wandler zur Zerstörung von Konkrementen im Körperinneren |
| DE3437488A1 (de) * | 1984-10-12 | 1986-04-17 | Richard Wolf Gmbh, 7134 Knittlingen | Schallsender |
| US4865042A (en) * | 1985-08-16 | 1989-09-12 | Hitachi, Ltd. | Ultrasonic irradiation system |
| DE3932967A1 (de) * | 1989-10-03 | 1991-04-11 | Wolf Gmbh Richard | Ultraschall-stosswellenwandler |
| DE4000362C2 (de) | 1990-01-09 | 1993-11-11 | Wolf Gmbh Richard | Ultraschallwandler mit piezoelektrischen Wandlerelementen |
| JP3015481B2 (ja) * | 1990-03-28 | 2000-03-06 | 株式会社東芝 | 超音波プローブ・システム |
| DE59008863D1 (de) * | 1990-06-21 | 1995-05-11 | Siemens Ag | Verbund-Ultraschallwandler und Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Bauelementes aus piezoelektrischer Keramik. |
| AU3727993A (en) * | 1992-02-21 | 1993-09-13 | Diasonics Inc. | Ultrasound intracavity system for imaging therapy planning and treatment of focal disease |
| DE4300740C1 (de) * | 1993-01-14 | 1994-03-17 | Wolf Gmbh Richard | Extrakorpolares Therapiegerät |
| DE4307669C2 (de) | 1993-03-11 | 1995-06-29 | Wolf Gmbh Richard | Gerät zur Erzeugung von Schallimpulsen für den medizinischen Anwendungsbereich |
| US5805726A (en) * | 1995-08-11 | 1998-09-08 | Industrial Technology Research Institute | Piezoelectric full-range loudspeaker |
| US5941838A (en) * | 1996-07-26 | 1999-08-24 | Dornier Medizintechnik Gmbh | Shock wave source based on the electromagnetic principle |
-
1997
- 1997-08-01 DE DE19733233A patent/DE19733233C1/de not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-06-26 US US09/105,785 patent/US6231529B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-07-23 FR FR9809417A patent/FR2767014B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1998-07-23 JP JP10207272A patent/JP2926054B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2767014A1 (fr) | 1999-02-05 |
| JPH11122699A (ja) | 1999-04-30 |
| US6231529B1 (en) | 2001-05-15 |
| FR2767014B1 (fr) | 2002-12-06 |
| DE19733233C1 (de) | 1998-09-17 |
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