Brevet FR2318420A1 — publié le 19770211

La présente invention, à titre de produit Industriel nouveau, consiste en l'utilisation de -o-ens connus, en vne d'obtenir un résultat noi;vau et ori-inal. Le but recherché étant de déterminér une pression, ou une distance, dans un fluide ou un milieu quelconque, par un moyeu externe, en ltoc- curence, les ultra-sons. - l'invention résulte de l'application pratique de trois lois physiques 1 ) la vitesse des ultr & -sons est fonction de la densité l et de la compres- sibilité des milieux traversés, selon la loi V = 20) la vitesse d'une vibration est égale au quotient V de la l distance parcou rue dans l'unité de temps V=x t 30) entre la densité l et la pression, il existe une fonction positive croissante : l=f(P) Tous avons donc un système de 2 équations et 3 incomiues : x,t, e car / est une constante, d'où il découle que si lion se donne l'un des 3 facteurs de l'équation 1 ou 2 et que l'on calcule le 2ème on peut en déduire le 3ème facteur. - Ainsi la mesure du temps de parcours de l'onde sonore directement ou 5n- directement par le procédé de l'écho, d'une distance connue, permet de connaitre la vitesse des ultra-sons dans un milieu considéré donc on en déduit la densité e Connaissant , et grâce à la relation 3, il est possible de connaitre la pression P - Réciproquement, pour une vitesse donnée, la mesure du temps, donnera l'indication de distance Les méthodes actuelles de mesures, si on observe par exemple le milieu médical (étant entendu que l'invention ne se limite nullement à cela, et comprend toutes les variantes basées sur la même idée inventive dans quelque domaine eue ce soit) utilisent pour mesurer la pression d'un fluide, le sang dans un vaisseau par exemple, le dégonflement d'un brassard, combiné avec la palpation du pouls radial, ou la détection par stéthoscope, ou en core un appareil rouler de l'apparition d'un flux. Ces méthodes sont lour des en manipulatIons, peu précises, ne travaillant pas en temps réel, leur champ d'application est donc très limité - rocr la mesure le distance, ces mees milieux médicaux, sont articuliè- ement démunis de moyens d'investigations - Si l'on considère à titre d'ex elle, la consolidation d'un os fracturé, il est très important de connaitre son épaisseur exacte, afin d'y appliquer des vis pour solidariser les deux fragments, les vis devant venir rorare sur la corticale opposée sens la déplacer La méthode actuelle, utilise un centimètre gradué ! - elle est donc longue fastidieuse et imprécise La présente invention à pour but de remédier à ces inconvénients, en utilisant les propiété s des ultra-sons noute réalisation pratique de l'invention comporte fig 1 des dessins annexés, un appareil générateur i haute fréquence pulsée 4 b.-Z environ couplé un trans ducteur piézo-électrique - 2 monte dans une sonde détectrice 3. - Un récepteur piézo-électrique (pouvant d'ailleurs dans une variante, être le même que l'émetteur, si l'on utilise la technique d'écho.) couplé à un ensemble électronique comportant : un oscilloscope cathodique de contrôle 4, associe à un onronorètre électronique de référence 5 - net ensemble permet- l'afficher les informations sur trois aprareils digitaux à affichage numérique préalablement étalonnés, respectivement la pression en 6, la vitesse en 7 et la distance en 8 parcourue par l'onde ultra-sonore - Ces appareillages étant dissociables ou non - Il est à remarquer, que l'association des différents pareils de mesure courants en électronique actuelle, est absolument classique et ne sera pas détaillée dans le texte, étant entendu que l'utilisation de ce matériel fait partie intégrante des connaissances d'un électronicien Remarquons au passage que si l'afficnage direct des informations est courant et nécessite le calcul à postériori , ou simplement un étalonnage corrélatif pour avoir connaissance des paramètres utiles, on peut dans une variante , à l'aide d'un calculateur électronique 9 ... programmé sur les fonctions mathéma-tiques cités en début de texte, utiliser directement les indications recherchées, le calculateur, déduisant lui même les termes man- quants, ce qui est fréquent dans l'6tat de la technique actuelle - Cette méthode de mesure est donc très précise, travaille en temps réel, est fiable, atraumatique, d'lm champ d'apXllcation vaste, et particulièrement indiquée en ce qui concerne les liquides situés à l'intérieur d'une enceinte De plus, cette technique de mesure peut être associée à celle des ultrasons elassiquerent utilisée pour la détection en général A titre d'exemples, non limitatifs, nous allons décrire quelques ut lisations, où la mise en pratique de l'invention permet d'aboutir aux ré sultats surzoncésX sans perdre de vue que le procédé de mesure selon llin- vention, peut être modifié en particulier quant au nombre des éléments de sa réalisation, sans sortir du cadre, ni de l'esprit de-l'invention - Tans le domaine médical, il est important de connaître la pressio. intra-cranienne pour la prévention et la surveillance des hydrocéphalies. Il suffit pour cela d'un appareillage rigide, lequel supporte des tranduc teurs du type émetteur, et récepteur piézo-électrique à ultra-sons, situés de chaque coté de la tête du malade - Si l'on applique ce dispositif sur les deux os~pariNtaux droit et gauche, il estfacile mécaniquement de connaitre la distance exacte entre les deux os, grace à un curseur gradué par exemple.Connaissant avec précision la distance que vont parcourir les ultra-sons, la mesure du temps de parcours, permet gracie aux relations mathématiques cités en début de texte, ia détermination de la pression du liquide céphalo-rachidien - la petite erreur de à l'épaisseur des os pa- riétaux étant éliminée par un simple étalonnage correctif - Nous avons cité en début de texte, les méthodes actuelles de mesure de la pression du sang dans un vaisseau.Le procédé selon l'invention, permet une Eraluaton nettement plus précise, à condition de neutraliser les difficultés de la variation de deux paramètres : le diamètre exact du vais seau sanguin est inconnu, et de plus il est variable avec le temps de la pulsation cardiaque Ces difficultés peuvent s'éliminer par l'expérimentation statistique sur don diamètres connus permettant un étalonnage - ou par la mesure préalable du diamètre, à l'aide d'une première mesure utilisant les ultra-sons de fréquence p7um basse, environ 100 kilocycles -, qui sont peu modifiés par la pression, ensuite une mesure à 10 mégacycles environ La distorsion entre les deux résultats étant dûe à la pression sanguine. Il est à remarquer que l'influence de la systole n'est pas prépondérante, en regard de la vitesse des ultra-sons - La figure 2 du dessin annexé représente le procédé selon l'invention appliqué à la mesure de l'épaisseur d'un os, mesure très importante comme nous l'avons dit en début de texte, et pour laquelle les moyens mis en oeuvre actuellement sont simplistes et peu précis L'onde ultra-sonore issue du générateur pulsé 10 est émise grâce à la sonde émettrice-réceptrice piézo-électrique 11, dans un os 12, au voisinage immédiat d'un foyer de fracture 13 Les ultra-sons donneront un échc en retour, ds la corticale vaseuse opposée 14, par suite d'un changement de densité de la matière traversée Connaissant le temps mis par l'onde ultra-sonore, grâce à la réf'rence d'une base de temps étalon du type chronomètre électronique 15, la mesure du temps affiché numériquement en 16, reflète directement la distance recherchée et peut être graduée en conséquence après étalonnage Il est à remarquer que la mesure de l'épaisseur d'un os, représentant environ 50 millimètres, le parcours de l'onde ultra-sonore, traduit en unité de temps avec une précision de l'ordre du millimètre, demande l'affichage numérique de temps de l'ordre de 300 nanosecondes, ou 3. 10 seconde, ce qui est relativement courant à l'aide des appareils électroniquoer.odernes Il va de soi que lton peut, sans sortir du cadre de la présente invention apporter toutes modifications aux formes de réalisations qui viennent d'être décrites, de même qu'à toutes les variantes basées sur la meae idée inven- tive et accessibles à l'homme dé l'art dans le domaine des équivalerces REVENDICATIONS 1) Procédé pour la détermination d'une pression ou d'une distance dans un milieu de compressibilité et, respectivement1 de dimension extérieure ou de densité connut la loi liant la vitesse de propagation des ultra-sons dans un milieu donné avec sa compressibilité et sa densité étant connue , caractérisé en ce que lton émet un signal ultra-sonore à travers le dit milieu, de l'extérieur, on intercepte le dit signal à sa sortie du milieu, on mesure de temps séparant l'interception du signal de son émission, on détermine la vitesse de propagation du signal à travers le milieu respectivement par mesure et par calcul et lton détermine en fone- tiondeia dite vitesse respectivement la densité du milieu et la pression qui y règne , la loi liant ces deux paramètres étant connue, ou la dite distance. 2) Procédé selon la revendication 1, pour la détermination de la pression, caractérisé en ce que lton émet et 1 r on intercepte le dit signal suivant une direction selon laquelle la dimension du dit milieu est connue. 3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que lton émet un signal ultra-sonore d'une fréquence de l'ordre de 100 kilocycles. 4) Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'on effectue une mesure de référence en émettant à travers le milieu un signal ultra-sonore de fréquence telle qu'il soit insensible à la pression régnant dans le dit milieu. 5) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on effectue la mesure de référence en émettant à travers le milieu un signal ultra-sonore d'une fréquence de l'ordre de 10 mégacycles. 6) Procédé selon la revendication 1, pour la détermination d'une distance entre deux parois délimitant un milieu de densité différente connue et de compressibilité connue, caractérisé en ce que I on émet le signal ultra-sonore à travers une première paroi et vers la deuxième paroi, à travers le dit milieu, on provoque une réflexion du dit signal sur la deuxième paroi et on intercepte le signal ainsi réfléchi après sa traversée de la première paroi, on mesure-ltécart de temps séparant la traversée de la première paroi par le signal émis et la traversée de la première paroi par le signal réfléchi et l'on déduit de l'écart de temps mesuré et de la vitesse de propagation du signal dans le dit milieu, déterminée en fonction de la densité et de la compressibilité de ce dernier, la distance séparant les deux parois. 7) Dispositif permettant la détermination d'une pression ou d'une distance dans un milieu, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte - un émetteur et un récepteur d'ultra-sons, - des moyens de mesure de l'écart de temps séparant l'émi.w on d'un signal de sa réception, - des moyens de traduction et de lecture directe du dit écart de temps en termes de pression ou de distance. 8) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de mesure de l'écart de temps sont constitués par un chronomètre électronique. 9) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, pour la détermination d'une pression dans un milieu délimité par deux parois, caractérisé en ce qu'il comporte un appareillage rigide reliant l'émetteur et le récepteur et des moyens pour appliquer le dit émetteur et le dit récepteur respectivement sur l'une et l'autre parois, de part et d'autre du dit milieu, le dit appareillage étant muni de moyens de lecture directe de l'écartement entre l'émetteur et le récepteur. 10) Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de lecture de l'écartement entre l'émetteur et le récepteur comportent un curseur gradué. 11) Dispositif selon lune quelconque des revendications 7 et 8, pour la détermination de la distance entre deux parois délimitant un milieu de densité différente, caractérisé en ce que l'émetteur et le récepteur sont juxtaposés ou confondus et solidaires d'une sonde permettant de les amener à proximité immédiate de ltune des dites parois, à l'extérieur du milieu.