Brevet FR2016162A1 — publié le 19700508

La nrésente invention est relative à un appareil Dour a mesure, par ultra-sons, de la vitesse de fluides qui s'écoulent dans des conduits, en particulier du sang dans les vaisseaux, suivant la méthode de l'effet Doppler, comportant un capteur qui contient un émetteur et un récèpteur à ultra-sons ainsi qu'un générateur haute fréquence prévu pour l'excitation de 1 'émetteur et un démodulateur qui fournit un signal de sortie proportionnel à la différence de fréquence entre la fréquence d'émission fournie et la fréquence reçue. Iwans un appareil connu de ce genre, on utilise sans capteur deux vibreurs piezoélectriques dont l'un fonctionne en émetteur d'ultra-sons et l'autre en récepteur d'ultra-sons. D'une manière correspondante l'émetteur est relié au générateur haute fréquence et le récepteur est relié au démodulateur. Avec cette disposition, une mesure continue est possible, parce que l'émetteur peut rester excité en permanence tandis que le récepteur peut recevoir en permanence.L'inconvénient de cet appareil consiste en ce que le capteur doit contenir deux vibreurs (avec leurs conducteurs électriques d'alimentation) et doit, par suite, être relativement grand et coûteux; il est en outre difficile de disposer dans un faible espace, l'un près de l'autre, les deux vibreurs en les isolant électriquement de telle façon qu'ils concordent aussi largement que possible dans leurs caractéristiques directives (direction d'émission et de réception). En outre, il n'est possible d'obtenir qu'à grands frais deux vibreurs dont les fréquences de résonance coïncident d'une façon suffisamment précise (sélection nécessaire), ce qui est d'une importance toute particulière en raison de ce que la fréquence d'émission ne se distinguera que d'une manière plus importante, de la fréquence de réception. Pour ces raisons on a pensé à emprunter un principe connu dans le diagnostic par ultra-sons, savoir à utiliser un seul vibreur qui fonctionne alternativement comme émetteur et comme récepteur. Pour cela il faut un dispositif de commutation qui relie alternativement le vibreur au générateur haute fréquence et à l'électronique de réception. De tels dispositifs de commutation doivent fonctionner d'une manière extraordinairement rapide et précise, ils sont donc coûteux et il se produit sur le vibreur des phénomènes d'amorçage et d'extinction qui sont indésirables en particulier durant la période d'émission et durant ces phénomènes d'amorçage et d'extinction, on ne peut effectuer de mesures, Si bien qu'une partie notable des informations que l'on pourrait obtenir dans le cas de mesures e--ffectuées en-continu, se trouve perdue. La présente invention a pour objet d'éviter les inconvénients qui s'attachent aux deux possibilités décrites. Conformément à l'invention, ce problème est résolu par le fait qu'on utilise un transducteur électroacoustique unique qui fonctionne à la fois comme- émetteur et comme récepteur, et que ce transducteur est raccordé simultanément au générateur haute-fréquence et au démodulateur électrique. La solution conforme à la présente invention est parti culièrement surpre-nante parce que même lorsquton utilise un vibreur émetteur et un vibreur de réception qui en est séparé, il n'est pas facile d'obtenir les signaux-échos à partir des signaux émis qui sont d'environ 10 fois plus forts et qui parviennent du vibreur émetteur au vibreur de réception par couplage acoustique.Le mérite de l'inventeur a donc consisté à avoir cependant entrepris l'essai qui consistait à se tire-r d'affaire avec un vibreur unique (par la mesure en continu), une énergie d'émission 105 à 106 fois supérieure (par- rapport à l'énergie d'écho) étant appliquée à l'entrée de ltélectronique de réception; ceci doit être considéré comme une découverte présentant les caractères d'une invention en considération du fait que dans ltexamen par ultra-sons on utilise précisément le dispositif de commutation précité -en employant un vibreur unique comme émetteur et comme récepteur, et que l'on interdit de la sorte que l'énergie d'émission parvienne au vibreur élec-troacoustique monté en récepteur. Grâce à la présente invention, on obtìent une simplifica- tion et une diminution de prix notables de l'appareil, ainsi qu'une dimension plus faible du capteur. Le dispositif-- objet. de la présente invention n'est pas seulement propre å la mesure de l'écoulement du sang mais très général-ement à la mesure de l-'écoulement des fluides. dans des conduits perméables aux ultra-sons-.. Des détails de la présente invention ainsi -que d'autres avantages serin mieux compris à la- lecture de la description ci-après d'une forme de réalisation choisie à titre d'exemple et- représentée--au au dessinsannexé -: La figure 1 est une coupe longitudinale à travers un capteur conforme à la présente invention pour la mesure de l'écoulement du sang. La figure 2 est un schéma de bloc de l'appareil de mesure de vitesse conforme à l'invention. Sur la figure 1 on a désigné nar 1 un capteur conforme à la présente invention, qui consiste en un boîtier de substance isolante 2 dans lequel est disposé le cristal piezoélectrique 3 et qui sert de transducteur électromécanique ou mécanoélectrique. Au moyen du capteur 1 qui repose sur la surface du corps 4, la vitesse d'écoulement du sang (désignée par une flèche) dans le vaisseau sanguin, doit être mesurée. Le cristal piezoélectrique 3 dans le capteur 1 est raccordé, suivant la figure 2, par l'intermédiaire de l'amplificateur 6 à l'oscillateur haute-fréquence 7, par lequel il est excité constamment, durant la mesure pour le rayonnement à ultra-son par une fréquence qui correspond à l'une des fréquences désirées d'ultra-son (par exemple S MHz). Fn outre, le cristal piézoélectrique 3 est relié, par l'intermédiaire de l'amplificateur 8 au démodulateur d'amplitude 9. Le haut-parleur 11 qui rend audible la pulsation de l'écoulement sanguin, peut être raccordé par l'interrupteur 12 à la sortie du démodulateur d'amplitude 9, par l'intermédiaire de l'amplificateur 10.A la sortie de l'amplificateur 10 est en outre raccordé le détecteur de fréquence 13 par l'intermédiaire de l'ampli icateur 14, et ce signal de sortie du détecteur de fréquence 13 est conduit au dispositif indicateur 15. La déviation de la fréquence qui intervient par suite de l'effet Doppler, entre l'ultra-son émis par le cristal 3 et l'ultra-son recu dépend, d'une part, de la fréquence d'émission, de la vitesse de propagation du son dans le sang et de l'angle ( a sur la figure 1) compris entre la direction d'émission ou la direction de réception du cristal 3 et la vitesse d'écoulement du sang et, d'autre nart, de la grandeur de la vitesse d'écoulement du sang. Si l'on part de ce que la fréquence d'émis sion, la vitesse de propagation du son dans le sang, et l'angle en question sont constants, il en résulte que la déviation de la fréquence est Proportionnelle à la vitesse d'écoulement du sang. Etant donné que cette déviation de fréquence est très faible par comnaraison avec la fréquence de 1 'ultr-a-son émis, et que la fréquence de l'ultra-son reçu par le cristal ne diffère donc que faiblement de la fréquence d'émission, il existe à l'entrée l'amplificateur 8 en raison de la superposition de l'ultra-son emis et de l'ultra-son reçu, dans le cristal 3, un battement- lequel la fréquence de la tension de modulation superposée tension porteuse est proportionnelle à la vitesse d'écoule sang.La tension de sortie du démodulateur d'amplitude 9 est une tension alternative de basse fréquence qui correspond à cette tension de modulation; la fréquence de cette tension alternative est, comme la fréquence de la tension de modulation, proportion- nelle à la vitesse d'écoulement du sang de la même façon que fréquence de la tension de modulation et son allure peut être r.'- due audible dans le haut-parleur 10. Le détecteur de fréquence forme un signal de tension continue, dont le niveau est proportion- nel à la fréquence de la tension alternative de basse fréquence 9 et, par suite, à la vitesse d'écoulement du sang. Ce signal ces mande le dispositif indicateur 15 sur lequel on peut lire la vitesse d'écoulement du sang. Le dispositif indicateur peut, par exemple, contenir, d'une manière connue, un dispositif d'inscrip- tion sur bande et/ou un oscillographe. Le démodulateur 9 contient un redresseur polarisé, la ten sion de polarisation correspondant environ à l'amplitude de la fréquence d'émission appliquée. Grâce à ce mode de redressementv on obtient la fréquence de battement elle-même; le détecteur de fréquence monté à la suite produit alors un signal de sortie à tension continue qui est proportionnel à la valeur de la fréquence qui lui a été amenée. REVENDICATIONS 1. - Appareil pour la mesure nar ultra-sons de la vitesse de fluides qui s'écoulent dans des conduits, et en particulier du sang dans les vaisseaux, suivant la méthode de l'effet Doppler, comportant un capteur qui contient un émetteur et un récepteur d'ultra-son, ainsi qu'un générateur de haute-fréquence prévu pour l'excitation de l'émetteur et un démodulateur qui fournit la fréquence différentielle entre la fréquence d'émission amenée et la fréquence reçue, caractérisé par le fait que l'on utilise un transducteur électroacoustique unique qui fonctionne aussi bien comme émetteur que comme récepteur, et que ce transducteur est raccordé simultanément au générateur à haute fréquence et au démodulateur électrique. 2. - Appareil suivant la revendication 1 caractérisé par le fait qu'on a prévu, comme démodulateur, un démodulateur d'amplitude avec détecteur de fréquence monté en aval, et que ce détecteur de fréquence forme un signal à tension continue proportionnel à la tension de sortie du démodulateur d'amplitude. 3. - Appareil suivant la revendication 2 caractérisé par le fait que, comme démodulateur d'amplitude on utilise une diode polarisée dont la tension de nolarisation correspond environ à l'amplitude de l'oscillation d'émission appliquée.