Brevet FR2133973A1 — publié le 19721201

L'invention concerne un procédé permettant la mesure de la vitesse d'un liquide s'écoulant dans un canal» en particulier le sang s'écoulant dans un vaisseau sanguin, le liquide étant chauffé localement alors que l'accroissement de température de liquide qui en résul-5 te est mesuré. L'invention concerne également un dispositif permettant la mise en oeuvre de ce procédé. Il est connu de chauffer localement un liquide par introduction d'une résistance dans le liquide, résistance chauffée par 10 un courant électrique. (Voir à ce sujet par exemple l'article de S. Katsu-ra et autres, dans la publication "IRE Transactions on Médical Electronics", pages 283 à 285, parue en décembre 1959)» Un avantage de ce procédé est que tant l'apport de chaleur que la mesure de la température peuvent avoir lieu par voie 15 électrique, de sorte que l'appareillage nécessaire peut etre relativement simple. En outre, pour la mesure, le liquide à traiter ne doit pas Stre additionné de liquides auxiliaires qui pourraient le souiller. Toutefois, le procédé connu a l'inconvénient que certains liquides peuvent être influencés défavorablement par le contact avec la 20 surface très chaude de la résistance. Par un tel contact, le sang par exemple a tendance à coaguler. Un des buts de l'invention est d'indiquer un procédé qui élimine cet inconvénient et qui permet de conserver les avantages précités. Conformément à l'invention, ce but est atteint du fait que 25 le chauffage du liquide est la conséquence d'une fourniture locale d'énergie au liquide, cette énergie provenant d'un générateur haute fréquence et étant convertie en chaleur dans le liquide. L'énergie est fournie par exemple sous la forme de rayonnement électromagnétique ayant une fréquence de quelques gigiahertz 30 (GHz). La fourniture de l'énergie peut avoir lieu également par l'intermédiaire d'un condensateur dont le diélectrique est formé par le liquide à chauffer. Un autre but de l'invention est d'indiquer un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé précité. A cet effet, le dispo— 35 sitif conforme à l'invention est muni d'un organe à introduire dans le liquide, cet organe étant raccordé à un générateur haute fréquence et devant transmettre l'énergie haute fréquence. Cet organe peut être réalisé sous la forme d'un radiateur électromagnétique qui de préférence affecte la forme d'une barre dont la longueur est égale à la moitié de la longueur 40 d'onde que présente dans le liquide le rayonnement électromagnétique 72 14034 2 2133973 utilisé. Lorsqu'il s»agit d'un rayonnement électromagnétique ayant une fréquence de 2,5 GHz, la longueur d'onde dans le sang est égale à 16 mm, de sorte qu'une barre ayant une longueur de 8 mm convient. Une barre de ces dimensions peut être introduite facilement dans un vaisseau sanguin. 5 II se peut également que l'organe soit un condensateur dont le diélectrique est formé par le liquide à chauffer. La description! suivante, en regard du dessin annexé, le tout donné à titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. 10 La figure 1 montre schématiquement la conception électrique d'un dispositif conforme à l'invention. La figure 2 est une coupe longitudinale schématique d'un canal et d'une tête de mesure à l'aide de laquelle, conformément à l'invention,, on mesure la vitesse d'écoulement du liquide dans le canal. 15 Le dispositif représenté sur la figure 1 comporte un générateur 1 appelé à engendrer une énergie sous la forme d'un rayonnement électromagnétique ayant une fréquence de quelques GHz. Par l'intermédiaire d'uœ cîble coaxial 3, cette énergie est fournie à un radiateur 5» en forme de barre, dont la longueur est égale à la moitié de la longueur d'onde que 20 présente dans le liquide à examiner le rayonnement utilisé. Avec quelques autres constituants, le radiateur 5 forme une tête de mesure 7 pouvant être introduite dans un canal dans lequel s'écoule le liquide. Parmi ces constituants, on peut citer deux résistances 9 et 11» sensibles à des variations de température. Le radiateur. 5 émet de l'énergie qui est convertie en cha-25 leur dans le liquide. Si on admet que la résistance 9 se situe en a»al par rapport au radiateur 5» la température du liquide s'écoulant le long de cette résistance devient plus grande, de sorte qu'également la résistance devient plus chaude ce qui fait varier la valeur électrique de la résistance. Pour compenser les variations de -température du liquide qui ne sont pas la 30 conséquence du rayonnement du radiateur 5* la résistance 11 a été montée en amont du radiateur. Pour une énergie déterminée émise par le radiateur 5» la différence entre les températures des résistances 9 et 11 est fonction de la vitesse d'écoulement du liquide. Les variations de la valeur électrique de la résistance 9 par rapport aux variations de la valeur électrique, de la 35 résistance 11 peuvent être mesurées du fait que les deux résistances sont connectées à un circuit connu 13 permettant la mesure de résistances, ce circuit étant par exemple un pont de Wheatstone. A cet effet, la résistance 11 est connectée directement au pont 13 par l'intermédiaire d'un conducteur 15» tandis que par l'intermédiaire d'une bobine d'inductance de séparation 40 17, la résistance 9 est raccordée au radiateur 5 et donc au conducteur 72 14034 3 2133973 intérieur du câble coaiial 3, ce conducteur étant à son tour connecté au pont 13 par 1*intermédiaire d'une bobine d'inductance de séparation 19» Par ailleurs, les résistances 9 et 11 sont interconnectées du fait d'être reliées à la masse<> 5 Les bobines d'inductance 17 et 19 doivent empêcher que les courants haute fréquence engendrés par le générateur 1 parviennent à la résistance 9 et au pont 13» En faisant de la sorte, on peut utiliser le conducteur intérieur du cable coaxial tant pour ces courants haute fréquence que pour les courants utilisés dans le pont 13» Ce pont 13 est 10 alimenté par un courant continu ou par un courant alternatif de basse fréquence. (Par exemple quelques kHz). A la sortie du pont 13» la tension qui est fonction de la différence entre les valeurs électriques des résistances 9 et 11r est, par l'intermédiaire d'un amplificateur 21, mise à profit pour la régulation 15 de la puissance fournie par le générateur 1. Cette régulation est connue, et n'est donc pas expliquée plus en détail* De préférence, la puissance fournie par le générateur 1 est régulée de façon à-maintenir constante la différence entre les températures des résistances 9 et 11. La puissance qui à cet effet doit être fournie par le générateur est alors pro-20 portionnelle à la vitesse d'écoulement du liquide. Il va de soi La figure 2 illustre la conception mécanique de la tête de 25 mesure 7* Le cSble coaxial 3 est placé dans une conduite 23* par exemple un vaisseau sanguin, dans lequel le liquide suit le sens de la flèche 25. La radiateur 5 est par exemple une petite barre qui est soudée au conducteur intérieur du cable coaxial 3» ou une partie de ce conducteur intérieur, démunie de sa gaine. Le radiateur 5 est entouré d'une manchette 27 30 servant de jonction entre le radiateur et le liquide. De préférence, la relation entre la constante diélectrique F du matériau constituant la 01 manchette 27 d'une part et les constantes diélectriques de l'air et f du liquide d'autre part, doit être la suivante t £ . vrrr •-m V 1 v 72 14034 4 2133973 Pour le sang» £ v ■ 64» tandis que £ ^ ■ 1 > de sorte que de préférence £ * 8. La constante diélectrique du polytétrafluoréthylène, n qui est égale à 7»7» approche donc convenablement ladite valeur £, « 8» Pour empêcher que des, ondes stationnaires se produisent le 5 long de la surface extérieure de la gaine du cable coaxial 3» on a éla— boré un blindage métallique 29 qui par l'intermédiaire de la gaine est raccordé à la masse et qui entoure la jonction du cable coaxial vers le radiateur 5. Le radiateur 5 est maintenu sensiblement au centre de la 10 conduite 23 par une cage formée par quelques arêtes élastiques 31» Par l'intermédiaire de cette cage (métallique), la résistance 9 est également raccordée à la gaine du cftble coaxial 3» Les arêtes 31 constituent également un blindage vers l'extérieur contre l'effet du champ haute fréquence. Pour la fourniture d'énergie par l'intermédiaire du champ élec— 15 trique d'un condensateur, on peut utiliser une tête de mesure qui est pratiquement identique à celle décrite ci-dessus pour la fourniture d'énergie sous la forme d'un rayonnement. Les deux armatures du condensateur sont alors formées par la barre 5 et les arêtes 31. Bans ce cas, la dimension de la barre 5 est indépendante de la fréquence utilisée. On peut également 20 se contenter de l'emploi d'une fréquence plus basse, par exemple une fréquence de quelques centaines de KHz, ce qui diminue le risque de la formation d'ondes stationnaires le long de la surface de gaine, de sorte que le blindage 29 peut être omis. Egalement la manchette 27 est superflue pour le condensateur. La forme des armatures du condensateur n'est pas cri— 25 tique, et peut, sans aucun inconvénient, s'écarter au besoin de la forme décrite ci-dessus. Dans sa forme la plus générale, le condensateur est simplement formé par deux conducteurs entre lesquels se trouve un liquide et dont un conducteur est raccordé au conducteur intérieur du cable coaxial 3, l'autre conducteur étant raccordé à la gaine de ce cable 3. 72 14034 5 2133973 REVENDICATIONS t 1„ Procédé permettant la mesure de la vitesse d'un liquide s'écou lant dans un canal, en particulier du sang s'écoulant dans un vaisseau sanguin, le liquide étant chauffé localement et l'accroissement de tem— 5 pérature de liquide qui en résulte mesuré,caractérisé en ce que le chauffage du liquide est obtenu par fourniture locale d'énergie au liquide, cette énergie provenant d'un générateur haute fréquence et étant convertie en chaleur dans le liquide. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'éner-10 gie fournie au liquide est un rayonnement électromagnétique ayant line fréquence de quelques gigahertz. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'énergie est fournie par l'intermédiaire d'un condensateur dont le diélectrique est formé par le liquide à chauffer. 15 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3» caractérisé en ce que la fourniture d'énergie au liquide est régulée de façon à maintenir constante à une valeur déterminée l'accroissement de la température du liquide. 5« Dispositif permettant la mesure de la vitesse d'écoulement d'un 20 liquide par la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 4» caractérisé en ce que le dispositif est muni d'un organe qui doit Stre introduit dans le liquide, cet organe étant raccordé à un générateur haute fréquence et devant transmettre l'énergie haute fréquence. 6. Dispositif selon la revendication 5» caractérisé en ce que 25 l'organe est un radiateur électromagnétique. 7<> Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le radiateur affecte la forme d'une barre dont la longueur est égale à la moitié de la longueur d'onde que présente dans le liquide le rayonnement électromagnétique utilisé* 30 8. Dispositif selon la revendication 5» caractérisé en ce que l'organe est un condensateur dont le diélectrique est formé par le liquide à chauffere 9. Dispositif selon l'une des revendications 5 à. 8, équipé d'une résistance à introduire dans le liquide et sensible à des variations de 35 température, les deux fils de connexion de cette résistance étant raccordés à un circuit permettant la mesure de résistance, caractérisé en ce qu'une partie d'une des liaisons entre la résistance précitée et le circuit de mesure passe par ledit organe et par une ligne d'alimentation haute fréquence no-cordée à cet organe, ladite partie étant raccordée à la résistance et su.circuit 40 de mesure par l'intermédiaire de deux bobines d'inductance de séparation.