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Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf
eine Ultraschallwandler, und insbesondere auf einen
Ultraschallwandler mit einem Ultraschall-Ausbreitungsmedium
zur Verwendung in medizinischen Ultraschall-Diagnose-
Systemen zur Untersuchung und Inspektion innerhalb eines
untersuchten Körpers
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Verschiedene Arten von Ultraschallwandlern für
medizinische Diagnose-Systeme wurden zuvor entwickelt mit
Hinblick auf die Erfüllung der zunehmenden Forderungen nach
Untersuchungsgenauigkeit. Im allgemeinen umfassen
Ultraschallwandler ein lineares Feld von Umwandlerelementen zur
Übertragung einer Ultraschallwelle in einen untersuchten
Körper, ansprechend auf elektrische Signale von einer
Kontrollschaltung, und zur Aufnahme von Echowellen, die aus
dem untersuchten Körper zurückkehren. Ultraschall-
Ausbreitungsmedien, die zwischen dem Feld aus
Umwandlerelementen und dem untersuchten Körper gebildet sind,
werden augenblicklich für Zwecke verwendet, die dem
Ultraschallwandler erlauben gleichzeitig mit dem Zuwachs im
Abtastwinkel des Ultraschallwandlers in ebenen Kontakt mit
dem untersuchten Körper zu kommen.
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GB-A-1 474 932 offenbart einen Ultraschallwandler, der ein
Ultraschall-Ausbreitungsmedium aus Polybutadien-Gummi
umfaßt, das zwischen einem zu untersuchenden Körper und den
Ultraschall-Aussendungs- und Empfangs-Einrichtungen
gebildet ist.
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Desweiteren offenbart EP-A-0 130 709 eine Anordnung, in
der ein Poly-Methyl-Penten-Plastik-Material zwischen dem
Ultraschall-Umwandler und einem zu untersuchenden Objekt
verwendet wird.
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Weiterhin offenbart FR-A-2 554 341 ein System, das mit
einem Schnittbild-Umwandler und einem Doppler-Umwandler
ausgestattet ist, die in einem Winkel zueinander gebildet
sind. Vor dem Doppler-Umwandler ist ein Silikon-Gummi
gebildet, der eine niedrigere akustische Geschwindigkeit als
die des zu untersuchenden Objekts und eine akustische
Impedanz gleich der des zu untersuchenden Objekts besitzt.
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Beispiele eines Ultraschallwandlers mit einem Ultraschall-
Ausbreitungsmedium sind in den provisorischen Japanischen
Offenlegungsschriften Nr. 56-104650 und 58-7231 offenbart.
Jedoch schafft ein derartiger Ultraschallwandler Probleme,
wie beispielsweise eine Verschlechterung des
Ultraschallbildes aufgrund eines hohen Grades von
Ultraschallwellendämpfung im Ultraschall-Ausbreitungsmedium. Um die
Verschlechterung des Ultraschallbildes zu verhindern, wäre
es notwendig weiter eine Vorrichtung zur Kompensation
dieses Problems zu schaffen. Die Schaffung einer
derartigen Vorrichtung resultiert in einem komplexen und teueren
Ultraschall-Diagnose-System.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen
Ultraschallwandler zu schaffen, der fähig ist das
Bildverschlechterungsproblem zu eliminieren.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen
Ultraschallwandler mit einem Ultraschall-Ausbreitungsmedium,
das zwischen einem zu untersuchenden Körper und
Ultraschallwellen-emittierenden und -empfangenden
Einrichtungen gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das
Ultraschall-Ausbreitungsmedium aus einem Material besteht,
das hauptsächlich einen Butadien-Gummi beinhaltet, der
durch Addition von 2 Gewichtsprozent Schwefel, 1,1
Gewichtsprozent Vulkanisierungsbeschleuniger, 5
Gewichtsprozent Zinkoxid und 1 Gewichtsprozent Stearinsäure
bezogen auf ein Butadien mit 100 Gewichtsprozent hergestellt
ist, dessen akustischer Widerstand im wesentlichen 1,42
bis 1,76*10&sup5;g/cm²s beträgt und dessen akustischer
Dämpfungs-Koeffizient gleich oder kleiner als 0,23 dB/mm
bei einer Frequenz von 3,5 MHz ist.
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Ebenso wird diese Aufgabe gelöst durch einen
Ultraschallwandler mit einem Feld von Ultraschall-Querschnittsbild-
Umwandlerelementen und einem Doppler-Umwandler, die so
gebildet sind, daß sie einen vorbestimmten Winkel mit
Bezug auf eine Wellentransmissions- und Empfangsoberfläche
des Felds bilden, und einem Ultraschall-
Ausbreitungsmedium, das zumindest zwischen dem Doppler-
Umwandler und einem zu untersuchenden Körper gebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß das Ultraschall-
Ausbreitungsmedium aus einem Material besteht, das
hauptsächlich einen Butadien-Gummi beinhaltet, der durch
Addition von 2 Gewichtsprozent Schwefel, 1,1
Gewichtsprozent Vulkanisierungsbeschleuniger, 5 Gewichtsprozent
Zinkoxid und 1 Gewichtsprozent Stearinsäure bezogen auf ein
Butadien mit 100 Gewichtsprozent hergestellt ist, dessen
akustischer Widerstand im wesentlichen 1,42 bis
1,76*10&sup5;g/cm²s beträgt und dessen akustischer Dämpfungs-
Koeffizient gleich oder kleiner als 0,23 dB/mm bei einer
Frequenz von 3,5 MHz ist.
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Die Aufgabe und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden
anhand der folgenden detaillierten Beschreibung der
bevorzugten Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der
Zeichnung offensichtlich werden. Es zeigen:
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Fig. 1 eine Abbildung eines herkömmlichen
Ultraschallwandlers,
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Fig. en 2A und 2B Abbildungen eines erfindungsgemäßen
Ultraschallwandlers,
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Fig. 2A eine Längsschnittansicht und Fig. 2B eine
Schnittansicht entlang einer Linie Ib-Ib in der Fig. 2A,
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Fig. 3 eine graphische Veranschaulichung zur Beschreibung
akustischer Dämpfungs-Koeffizienten unter Berücksichtigung
verschiedener Materialien,
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Fig. 4 eine Schnittansicht eines Ultraschallwandlers gemäß
eines anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels,
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Fig. 5 eine Schnittansicht eines Ultraschallwandlers gemäß
eines weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels,
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Fig. 6 eine Schnittansicht eines Ultraschallwandlers gemäß
eines vierten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels und
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Fig. 7 eine Schnittansicht eines Ultraschallwandlers gemäß
eines fünften erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.
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Vor der Beschreibung der Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung wird ein herkömmlicher Ultraschallwandler
mit Bezug auf Fig. 1 zum besseren Verständnis der
Erfindung beschrieben werden.
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Der herkömmliche Ultraschallwandler ist in Fig. 1 gezeigt
und beinhaltet ein Feld 101 aus Umwandlerelementen, die
der Reihe nach in einer konvexen Gestalt angeordnet sind,
deren Krümmungszentrum durch das Bezugszeichen 110
bezeichnet ist. Ebenso beinhaltet der herkömmliche
Ultraschallwandler eine akustische Anpassungs-Schicht 102, die
entlang der gekrümmten Oberfläche des
Umwandlerelementfelds 101 gebildet ist, und ein Ultraschall-
Ausbreitungsmedium 103, das vor der akustischen
Anpassungs-Schicht 102 angeordnet ist. Das Ultraschall-
Ausbreitungsmedium 103 besitzt eine konkave Oberfläche,
die der Oberfläche der akustischen Anpassungs-Schicht 102
benachbart ist und die andere Oberfläche, die flach ist,
um dem Ultraschallwandler zu ermöglichen, in ebenen
Kontakt mit dem menschlichen Körper 106, d. h. einem
untersuchten Körper, zu kommen. Das Umwandlerelementfeld 101
überträgt Ultraschallwellen 107 ansprechend auf
elektrische Signale, die über eine Leitung 105 und
Zuführungsdrähte 104 von einer Kontrollschaltung zugeführt
werden, und empfängt Echowellen 108, die aus einem Bereich
111 innerhalb des untersuchten Körpers 106 zurückkehren.
Die Ultraschallwellen 107 und 108 werden im Ultraschall-
Ausbreitungsmedium 103 abgelenkt, ebenso wie sie von einem
Punkt 109 emittiert werden, da sich die akustische Energie
im Ultraschall-Ausbreitungsmedium 103 mit einer
niedrigeren Geschwindigkeit ausbreitet als im untersuchten Körper
106. So dient das Ultraschall-Ausbreitungsmedium 103 zur
Vergrößerung des Abtastwinkels der Ultraschallwellen und
zur Vergrößerung des untersuchten Bereichs. Das
Ultraschall-Ausbreitungsmedium 103 besteht aus Silikon
oder ähnlichem, dessen akustischer Widerstand nahe dem
Widerstand des untersuchten Körpers 106 (ca.
1,5*10&sup5;g/cm²s) liegt und das die akustische Eigenschaft
besitzt, daß sich die akustische Energie mit einer
niedrigeren Geschwindigkeit ausbreitet als die akustische
Geschwindigkeit (ca. 1540 m/s) im untersuchten Körper 106.
Jedoch ist der Dämpfungs-Koeffizient der Silikon-Gummis
für das Ausbreitungsmedium 103 ungefähr 1,5 dB/mm, unter
der Bedingung, daß die Frequenz 3,5 MHz ist, und es
existiert eine beträchtliche Differenz in der Dicke zwischen
dem Mittelteil und seinen Randteilen. Dieser Unterschied
bewirkt einen extrem großen Empfindlichkeitsunterschied
zwischen dem Mittelteil und den Randteilen des
Umwandlerelementfelds 101, was zu einer Verschlechterung eines
erhaltenen Ultraschallbildes führt. Eine Korrekturschaltung
wäre nötig, um zusätzlich dieses Empfindlichkeitsproblem
zu vermeiden.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 2A wird ein Ultraschallwandler
gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
gezeigt. Fig. 2B ist eine Schnittansicht entlang der
Linien Ib-Ib aus der Fig. 2A.
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In den Fig. en 2A und 2B bezeichnet ein Bezugszeichen 1
ein Feld von Umwandlerelementen wie piezoelektrischen
Elementen, die hintereinander in einer konvexen Anordnung
arrangiert sind, zur Emission divergierender Strahlen von
akustischer Energie in einen untersuchten Körper 6
ansprechend auf elektrische Signale, die über Zuführungsdrähte 5
von einer nicht gezeigten Kontrollschaltung zugeführt
werden, und zum Empfang von Echowellen, die von innerhalb des
untersuchten Körpers 6 zurückkehren. Auf der Stirnseite
des Umwandlerelementfeldes 1 ist eine akustische
Widerstands-Anpassungs-Schicht 2 in einer einzelnen
Schicht oder einer Vielschichtstruktur gebildet zur
effektiven Transmission von Ultraschallwellen. Ebenso
beinhaltet der Ultraschallwandler ein Ultraschall-
Ausbreitungsmedium 3, dessen eine Oberfläche konkav ist,
um mit der Stirnseite der akustischen Anpassungs-Schicht 2
übereinzustimmen, und dessen andere Oberfläche eben ist,
um dem Ultraschallwandler zu ermöglichen, in ebenen
Kontakt mit dem untersuchten Körper 6 zu kommen. Das
Ultraschall-Ausbreitungsmedium 3 besteht aus synthetischem
Gummi wie Butadien-Gummi. Weiterhin ist auf der flachen
Oberfläche des Ultraschall-Ausbreitungsmediums eine
akustische Linse 4 gebildet, die aus Silikon-Gummi zur
Fokussierung der emittierten Ultraschallstrahlen besteht.
Abhängig von den Anwendungen ist es ebenso möglich ein
Verstärkungs-Teil auf der Rückseite des
Übertragerelementfelds 1 zu bilden.
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Der Betrieb des Ultraschallwandlers beginnt damit, daß die
akustische Linse 4 in Kontakt mit dem untersuchten Körper
6 gebracht wird. Die Kontrolle der Übertragung von
Ultraschallstrahlen wird durch eine nicht gezeigte Umschalt-
Schaltung derart bewirkt, daß eine Gruppe
Umwandlerelemente des Felds 1 zuerst nacheinander ansprechend auf
Signale von einer Kontrollschaltung zuerst getrieben wird und
die nächste Gruppe von Umwandlerelementen dann getrieben
wird, um nacheinander jeden untersuchten Körper 6
abzutasten. Die vom Umwandlerelementfeld 1 emittierten
Ultraschallwellen werden über die akustische Anpassungs-Schicht
2, das Ultraschall-Ausbreitungsmedium 3 und die akustische
Linse 4 in den untersuchten Körper 6 übertragen und
andererseits werden die innerhalb des untersuchten Körpers 6
reflektierten Echowellen wiederum durch dieselben
Umwandlerelemente empfangen, nachdem sie sie passiert haben. Die
elektrischen Signale, die empfangenen Echowellen
entsprechen, werden über die Zuführungsdrähte 5 und die Umschalt-
Schaltung einem Diagnosebereich zugeführt und auf einem
Anzeigegerät als Ultraschallbild angezeigt.
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Das Ultraschall-Ausbreitungsmedium 3 des erfindungsgemäßen
Ultraschallwandlers besteht im wesentlichen aus Butadien-
Gummi und beinhaltet weiterhin, in Gewichtsprozent, 2 g
Schwefel, 1,1 g Vulkanisierungsbeschleuniger, 5 g Zinkoxid
und 1 g Stearinsäure pro 100g Butadien. Durch das
Einmischen davon in das Butadien nimmt der akustische Widerstand
den Wert 1,49*10&sup5;g/cm²s an, was nahe beim akustischen
Widerstand, ca. 1,54*10&sup5;g/cm²s, des menschlichen Körpers
liegt. Die akustische Geschwindigkeit im Ultraschall-
Ausbreitungsmedium 3 beträgt 1550 m/s, was im wesentlichen
dieselbe akustische Geschwindigkeit wie die des
menschlichen Körpers (1540 m/s) ist. Desweiteren können die
akustischen Dämpfungs-Koeffizienten, die in Fig. 3 mit B
bezeichnet sind, erhalten werden. Beispielsweise bei einer
Frequenz von 3,5 MHz beträgt die Dämpfung 0,23 dB/mm, was
ausreichend niedrig, ist verglichen mit dem akustischen
Dämpfungs-Koeffizienten des herkömmlichen Silikon-Gummi-
Ultraschall-Ausbreitungsmediums, der in Fig. 3 mit E
bezeichnet ist.
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Erstens, da der akustische Widerstand des Ultraschall-
Ausbreitungsmediums 3 im wesentlichen gleich dem des
menschlichen Körpers 6 ist, existiert keine Fehlanpassung
in der Nachbarschaft der Grenze zwischen ihm und dem
menschlichen Körper 6, was zur Verhinderung von einer
Verschlechterung des Auflösungsvermögens von Bildern
aufgrund mehrfacher Reflexion führt. Zweitens, da der
akustische Dämpfungs-Koeffizient ca. 1/6,5 dessen des
herkömmlichen Silikon-Gummis (ca. 1,5 dB/mm bei einer
Frequenz von 3,5 MHz) beträgt, ist es möglich die Streuung
der Empfindlichkeit, die aus dem Dickenunterschied
zwischen dem Mittelteil und den Randteilen des
Ultraschallwandlers resultiert, genügend niedrig zu halten, wobei der
Dickenunterschied vom Dickenunterschied zwischen dem
Mittelteil und den Randteilen des Ultraschall-
Ausbreitungsmediums 3 abhängt. Daher kann ein Hoch-
Qualitätsbild erhalten werden, ohne eine Empfindlichkeits-
Korrekturschaltung vorzusehen.
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Obwohl im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel das
Ultraschall-Ausbreitungsmedium 3 einen Butadien-Gummi
enthält, ist es ebenso möglich anstelle dieses Butadien-
Gummis einen Butadien-Styrol-Gummi, Äthylen-Propylen-
Gummi, Acrylat-Gummi oder ähnliches zu verwenden.
Desweiteren, obwohl im vorstehenden Ausführungsbeispiel eine
Beschreibung gegeben wird, in der Schwefel,
Vulkanisierungsbeschleuniger, Zinkoxid und Stearinsäure mit dem
Butadien-Gummi vermischt werden, ist es ebenso möglich,
wie in Fig. 3 mit A bezeichnet, nur das
Vulkanisierungsmittel dazu hinzuzufügen, ebenso ist es möglich
Kohlenstoff hinzuzufügen, was in der Figur mit C bezeichnet
ist, und es ist möglich Magnesiumcarbonat hinzuzufügen,
was in der Figur mit D bezeichnet ist. Zusätzlich ist es
möglich Calziumcarbonat, Titanoxid, Magnesiumoxid und so
weiter hinzuzufügen. Die folgende Tabelle zeigt akustische
Widerstände und akustische Geschwindigkeiten mit Bezug auf
die verschiedenen Materialien.
Material Akustischer Widerstand Akustische Geschwindigkeit
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Fig. en 4 und 5 zeigen veränderte Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung, in denen Teile mit derselben
Funktion wie die in Fig. 2 mit denselben Bezugszeichen
bezeichnet werden.
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Der Ultraschallwandler aus Fig. 4 umfaßt einen
Ultraschallumwandler 1 für Übertragung und Empfang von
Ultraschallwellen und eine akustische Anpassungs-Schicht 2, die
auf der Stirnfläche des Ultraschallumwandlers 1 gebildet
ist. Wie gefordert, ist die akustische Anpassungs-Schicht
2 als Einzelschicht oder als geschichtete Struktur
gebildet. Auf der Stirnfläche der akustischen Anpassungs-
Schicht 2 ist eine akustische Linse 4 gebildet aus Poly-
Methyl-Penten (TPX), Polystyrol oder ähnlichem, das einen
niedrigen akustischen Dämpfungs-Koeffizienten besitzt und
die Eigenschaft, daß die akustische Geschwindigkeit darin
höher ist als im menschlichen Körper. Die Stirnfläche der
akustischen Linse 4 ist konkav und auf der konkaven
Oberfläche ist eine Ultraschall-Ausbreitungsmedium 3
gebildet, das eine dementsprechende Oberfläche besitzt und aus
synthetischem Gummi besteht, beispielsweise aus Butadien-
Gummi. Die andere Oberfläche, d. h. die Stirnfläche, ist
eben, um dem Ultraschallwandler zu erlauben, in ebenen
Kontakt mit dem menschlichen Körper zu kommen. Weiterhin
beinhaltet der Ultraschallwandler ein Verstärkungs-Teil 7,
das auf der Rückseite des Ultraschallumwandlers 1 plaziert
ist.
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Da in diesem Ausführungsbeispiel die akustische Linse 4
zwischen der akustischen Anpassungs-Schicht 2 und dem
Ultraschall-Ausbreitungsmedium 3 plaziert ist, um dem
Ultraschall-Ausbreitungsmedium 3 zu ermöglichen, direkt
mit dem menschlichen Körper in Kontakt zu kommen, ist es
möglich die Gestaltung der Kontaktoberfläche für den
menschlichen Körper frei zu bestimmen, so daß ein genauer
Kontakt zwischen dem Ultraschallwandler und dem
menschlichen Körper sichergestellt wird und somit eine
Verbesserung des Betriebs zufolge hat. Das Ultraschall-
Ausbreitungsmedium 3 wird aus demselben Material
hergestellt wie im ersten Ausführungsbeispiel in Fig. 2.
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Der Ultraschallwandler in Fig. 5 beinhaltet ebenso einen
Ultraschallumwandler 1 für Übertragung und Empfang von
Ultraschallwellen und eine akustische Anpassungs-Schicht
2, die auf der Stirnfläche des Ultraschallumwandlers 1
gebildet ist. Wie erforderlich, ist die akustische
Anpassungs-Schicht 2 als einzelne Schicht oder als
geschichtete Struktur gebildet. Auf der Stirnfläche der
akustischen Anpassungs-Schicht 2 ist ein Ultraschall-
Ausbreitungsmedium 3 gebildet, das eine konvexe Oberfläche
in der Ultraschallwellen-Übertragungsrichtung besitzt, und
desweiteren ist auf der konvexen Oberfläche des
Ultraschall-Ausbreitungsmediums 3 eine akustische Linse 4
gebildet, die eine konkave Oberfläche besitzt, die mit der
konvexen Oberfläche des Ultraschall-Ausbreitungsmediums 3
zusammenpaßt, und eine flache Oberfläche, die in Kontakt
mit dem untersuchten Körper kommt. Die akustische Linse 4
wird aus Poly-Methyl-Penten (TPX), Polystyrol oder
ähnlichem gebildet. Ebenso beinhaltet der Ultraschallwandler
ein Verstärkungs-Teil 7, das auf der Rückseite des
Ultraschallumwandlers 1 gebildet ist. In der in Fig. 5
gezeigten Anordnung zur Fokussierung der Ultraschallwellen, ist
es erforderlich, daß die akustische Geschwindigkeit in der
akustischen Linse 4 höher ist als im Ultraschall-
Ausbreitungsmedium 3.
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Da in diesem Ausführungsbeispiel ein synthetischer Gummi
mit einer extrem niedrigen akustischen Dämpfungs-
Eigenschaft für das Ultraschall-Ausbreitungsmedium 3
verwendet wird, anstelle Polyurethan in herkömmlichen
Ultraschallwandlern, ist es möglich ein Hoch-Qualitätsbild ohne
Charakteristikverschlechterung zu erreichen.
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Die Ultraschallwandler aus den Fig. en 4 und 5 werden
hauptsächlich verwendet, wenn die Frequenz hoch ist, und
es wird ein Plastikmaterial mit niedriger akustischer
Dämpfungs-Charakteristik für die akustische Linse 4
verwendet, um die Charakteristikverschlechterung aufgrund der
akustischen Dämpfung in der akustischen Linse 4 niedrig zu
halten. So ist es sehr effektiv für das Ultraschall-
Ausbreitungsmedium 3 ein Material mit einer extrem
niedrigen Dämpfung und einem akustischen Widerstand nahe dessen
des untersuchten Körpers zu verwenden. In den vorstehend
erwähnten ersten bis dritten Ausführungsbeispielen ist es
nicht immer erforderlich das Ultraschall-
Ausbreitungsmedium 3 mit der anderen mittels Adhäsion zu
verbinden.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf Fig. 6 beschrieben
werden.
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Der Ultraschallwandler aus Fig. 6 beinhaltet ein
Umwandlerfeld 12 zum Erhalten eines Ultraschallbildes innerhalb
eines untersuchten Körpers und einen Umwandler 13 zum
Erhalten eines Ultraschall-Dopplersignals abhängig von einem
Blutfluß in Verbindung mit dem durch das Umwandlerfeld 12
erhaltenen Ultraschallbild. Das Umwandlerfeld 12 besitzt
eine Anzahl von linear aufeinanderfolgend angeordneten
Umwandlerelementen. Auf der Stirnfläche des Umwandlerfelds
12 ist eine akustische Anpassungs-Schicht 14 gebildet und
weiterhin ist auf der Stirnfläche der akustischen
Anpassungs-Schicht 14 eine akustische Linse 15 aus
Silikon-Gummi oder ähnlichem zur Fokussierung von
Ultraschallwellen gebildet. Ein Verstärkungs-Teil 16 ist auf
der Rückseite des Umwandlerfeldes 12 gebildet.
Andererseits umfaßt der Umwandler 13 ein einzelnes oder mehrere
platten-ähnliche Elemente und ist derart angebracht, daß
seine Ultraschall-Übertragungs- und Empfangs-Oberfläche
geneigt ist, um einen exakten Winkel, beispielsweise 45
Grad, in Bezug auf die Ultraschall-Übertragungs- und
Empfangs-Oberfläche des Umwandlerfelds 12 zu bilden. Auf
der Stirnseite des Umwandlers 13 ist eine akustische
Anpassungs-Schicht 17 gebildet und weiterhin ist auf der
Stirnfläche der akustischen Anpassungs-Schicht 17 eine
akustische Linse 18 aus Silikon-Gummi oder ähnlichem
gebildet. Auf der Stirnfläche der akustischen Linse 18, die
in Kontakt mit einem menschlichen Körper 6 kommt, ist ein
festes Ultraschall-Ausbreitungsmedium 19 mit einem
akustischen Widerstand nahe dem des menschlichen Körpers 6 und
mit einem niedrigen akustischen Dämpfungs-Koeffizienten
gebildet. Das Ultraschall-Ausbreitungsmedium 19 besitzt
eine im wesentlichen dreiseitige Gestalt, so daß seine
Stirnfläche sich in der Ebene befindet, auf der die
Stirnfläche der akustischen Linse 15 plaziert ist. Ein
weiteres Verstärkungs-Teil 20 ist auf der Rückseite des
Umwandlers 13 gebildet.
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Das Ultraschall-Ausbreitungsmedium 19 umfaßt einen
synthetischen Gummi, wie beispielsweise Butadien-Gummi,
Butadien-Styrol-Gummi, Äthylen-Propylen-Gummi, Acrylat-
Gummi und Silikon-Gummi, oder umfaßt ein Plastik-Material,
wie beispielsweise Poly-Methyl-Penten und Polyethylen,
oder umfaßt ein thermoplastisches Elastomer. Wenn Butadien
verwendet wird, ist es möglich Schwefel,
Vulkanisierungsbeschleuniger, Zinksulfid und Stearinsäure hinzuzufügen
oder irgendetwas wie: Vulkanisierungsmittel, Kohlenstoff,
Kalziumkarbonat, Titanoxid, Magnesiumoxid,
Magnesiumkarbonat. Das Umwandlerfeld 12 und der Umwandler 13 sind in
einem Gehäuse 11 eingeschlossen und über Zuführungsdrähte
21 und eine Leitung 22 mit einem nicht gezeigten
Ultraschalldiagnosegerät verbunden.
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Obwohl bei Verwendung des Ultraschallwandlers aus Fig. 6
die akustische Linse 15 und das Ultraschall-
Ausbreitungsmedium 19 in Kontakt für den untersuchten
Körper gebracht wurden, befinden sich seine
Kontaktoberflächen mit dem untersuchten Körper 6 auf derselben
Ebene und daher ist die Anwendung einfach, ohne der
untersuchten Person Schmerzen zu verursachen. Danach übertragen
das Umwandlerfeld 12 und der Umwandler 13
Ultraschallwellen in den untersuchten Körper 6, ansprechend auf über die
Leitung 22 und die Zuführungsdrähte 21 von
Ultraschalldiagnosegerät zugeführte Pulssignale. Das Umwandlerfeld 12
wird derart kontrolliert, daß eine Gruppe der
Umwandlerelemente zuerst gleichzeitig getrieben wird und dann zu
der nächsten Gruppe umgeschaltet wird, um eine Abtastung
durchzuführen. Die vom Umwandlerfeld 12 übertragenen
Ultraschallwellen werden durch die akustische Anpassungs-
Schicht 14 und die akustische Linse 15 in den untersuchten
Körper 6 übertragen und die im untersuchten Körper 6
reflektierten Echowellen werden vom Umwandlerfeld 12
empfangen, nachdem sie die akustische Linse 15 und die
akustische Anpassungs-Schicht 14 passiert haben. Ansprechend
auf den Empfang erzeugt das Umwandlerfeld 12 entsprechende
Signale die der Reihe nach über die Zuführungsdrähte 21
und die Leitung 22 dem Diagnosegerät zugeführt und als ein
Ultraschallbild auf einer Anzeigevorrichtung angezeigt
werden.
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Andererseits werden die vom anderen Umwandlerer 13
emittierten Ultraschallwellen über die akustische Anpassungs-
Schicht 17, die akustische Linse 18 und das Ultraschall-
Ausbreitungsmedium 19 in den untersuchten Körper 6
übertragen. Die innerhalb des untersuchten Körpers 6
reflektierten Echowellen werden durch den Umwandler 13
empfangen, nachdem sie das Ultraschall-Ausbreitungsmedium 19,
die akustische Linse 18 und die akustische Anpassungs-
Schicht 17 passiert haben. Die entsprechenden Signale
werden dann über die Zuführungsdrähte 21 und die Leitung 22
dem Diagnosegerät zugeführt, um ein Ultraschall-
Dopplersignal abhängig vom Blutfluß zu extrahieren. Da das
Ultraschall-Ausbreitungsmedium 19 einen akustischen
Widerstand nahe dem des untersuchten Körpers 6 und einen
niedrigen Ultraschall-Dämpfungs-Koeffizienten besitzt, wie
vorstehend beschrieben, kann das Dopplersignal präzise
extrahiert werden. Zusätzlich ist das Ultraschall-Medium
19 nicht verloren, da es fest ist und daher sichere
Extraktion erlaubt.
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Obwohl in dem Ausführungsbeispiel in Fig. 6 das
Ultraschall-Ausbreitungsmedium 19 derart angeordnet ist,
daß es mit dem untersuchten Körper 6 in Kontakt kommt, ist
es ebenso möglich, daß die akustische Linse 18 auf der
Stirnseite des Ultraschall-Ausbreitungsmediums 19 gebildet
ist und in Kontakt mit dem untersuchten Körper 6 kommt. Es
ist erlaubt, daß es derart angeordnet wird, daß das
Umwandlerfeld 12 und der Umwandler 13 aneinander befestigt
sind.
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Fig. 7 zeigt ein verändertes Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung, in dem in der Funktion denen aus Fig.
6 entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen
bezeichnet werden und deren Beschreibung aufgrund der
Kürze weggelassen wird.
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Ein Unterschied zwischen den Ultraschallwandlern in Fig. 6
und 7 besteht darin, daß ein Ultraschall-
Ausbreitungsmedium 19 in Verbindung mit beiden, einem
Umwandlerfeld 12 und einem Umwandler 13, angeordnet ist, das
bedeutet, das Ultraschall-Ausbreitungsmedium 19 an der
Vorderseite des Umwandlerfelds 12 und des Umwandlers 13
plaziert ist.
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Der Umwandler 13 ist derart angebracht, daß die
Ultraschall-Übertragungs- und Empfangs-Oberfläche geneigt
ist, um einen spitzen Winkel, zum Beispiel 45 Grad, mit
Bezug auf die Ultraschall-Übertragungs- und Empfangs-
Oberfläche des Umwandlerfelds 12 zu bilden. Das
Ultraschall-Ausbreitungsmedium 19 besteht aus Butadien-
Gummi oder ähnlichem, das einen akustischen Widerstand
nahe dem des untersuchten Körpers 6 und einen niedrigen
akustischen Dämpfungs-Koeffizienten besitzt.
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Andererseits erstreckt sich ein durch das Umwandlerfeld 12
erhaltenes Ultraschallbild über den durch die Buchstaben
A, B, C, D in Fig, 7 bezeichneten Rahmen, einschließlich
des Ultraschall-Ausbreitungsmediums 19. Dies eliminiert im
wesentlichen die Probleme, daß ein Teil des Bildes, der
dem Körperteil nahe des Ultraschallwandlers entspricht,
aufgrund von akustischer Fehlanpassung und Rauschen
ungenau wird, die bis zu 10 mm Tiefe hineingebracht werden. So
ist es möglich ein klares Bild der Blutgefäße in der
Nachbarschaft der Oberfläche des untersuchten Körpers zu
erhalten und das Ultraschall-Dopplersignal mit einem
hervorragenden Signal/Rausch (S/N)-Verhältnis zu extrahieren.
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Obwohl im Ausführungsbeispiel in Fig. 7 das Ultraschall-
Ausbreitungsmedium 19 derart angeordnet ist, daß es mit
dem untersuchten Körper 6 in Kontakt kommt, ist es ebenso
möglich, daß es derart angeordnet wird, daß die akustische
Linse 15 auf der Stirnfläche des Ultraschall-
Ausbreitungsmediums 19 gebildet wird, um in Kontakt mit
dem untersuchten Körper 6 zu kommen. Desweiteren, obwohl
in den Ausführungsbeispielen in Fig. 6 und 7 die
Endflächen des Umwandlerfeldseitenteils und des
Umwandlerseitenteils auf derselben Ebene angeordnet sind, ist es
ebenso möglich, daß es derart angeordnet wird, daß sie
sich nicht in derselben Ebene befinden. Jedoch, wenn sie
sich in derselben Ebene befinden, wird der Kontakt des
Ultraschallwandlers mit dem untersuchten Körper
ausgezeichnet und sein Betrieb wird einfach.
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Es sollte verständlich sein, daß das Vorstehende sich auf
bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
bezieht und daß beabsichtigt ist, alle Veränderungen und
Abänderungen der hierin zum Zweck der Offenbarung
verwendeten Ausführungsbeispiele dieser Erfindung zu erfassen,
die kein Verlasssen des Schutzumfangs der in der
beiliegenden Ansprüchen definierten Erfindung bedeuten.