Brevet FR2525460A1 — publié le 19831028

La présente invention concerne les sondes corporelles du type faisceau lumineux ou ultra-sonore, qui sont utilisees pour effectuer des examens internes, soit par application externe, soit par endoscopie. Les sondes du type ci-dessus sont connues et déjà largement utilisées pour examiner des organes ou cavités internes du corps ou encore pour rechercher et apprécier certains parametres de circulation sanguine, tels que le débit. Dans les differentes applications connues, il s'est avéré nécessaire de pouvoir disposer d'une sonde dont l'emetteur peut être déplacé angulairement, de maniere à balayer un champ angulaire d'exploration permettant un examen plus precis et, notamment, une visée locale sans déplacement de la sonde. Dans ce but, on a proposé de munir les sondes de moyens d'orientation de l'émetteur faisant intervenir plusieurs types de conception L'un de ces types consiste en la mise en oeuvre d'un moteur électrique associé à un dispositif transformateur de mouvement pour commander le pivotement alternatif sur une plage angulaire déterminée de l'émetteur qui est monté dans la sonde par l'intermédiaire d'un moyen d'oscillation ou de rotation, tel qu'un axe. Le dispositif de transformation de mouvement peut être, par exemple, du type bielle-manivelle. Une telle disposition technique est facilement constructible mais présente un inconvénient majeur qui tient à la nécessité d'adjoindre un codeur de position qui augmente le volume de l'ensemble. En outre, on conçoit qu'il est nécessaire de faire travailler le moteur électrique dans un milieu propre, étanche pour garantir un fonctionnement durable et fiable. Une telle exigence pose un probleme difficilement soluble d'étanchéité lorsque la sonde est du type ultrasonore et que le transducteur est disposé au sein d'une cavité remplie d'un milieu liquide approprié, de couplage acoustique. Satisfaire à une telle exigence pose des problèmes de coût, de montage, de miniaturisation et de fiabilité lorsque la sonde est destinée à être utilisée dans le domaine de l'endoscopie. Une solution différente peut consister utiliser un moteur électrique attaquant directement le support oscillant de l'émetteur, sans faire intervenir un ensemble de transformation du type bielle-manivelle. Les mêmes problèmes que ci-dessus sont alors à résoudre avec, supplémentairement, la difficulté de réaliser des contacts tournants dans le domaine de la miniaturisation nécessaire à l'application à l'endoscopie. Une autre solution envisagée fait intervenir un électroaimant pendulaire entretenant un mouvement oscillatoire de l'émetteur. Une telle solution répond favorablement au probleme de la déviation du faisceau mais pose celui de l'arrêt effectif selon une orientation donnée. Les solutions actuellement connues ne permettent pas de répondre à cette exigence qui est pourtant le corollaire d'une solution technique faisant intervenir une déviation possible du faisceau mis L'objet de l'invention vise à remédier aux inconvénients connus des solutions actuelles en préconisant une nouvelle construc tion supprimant la sujétion d'étanchéité entre deux milieux de nature différente. L'objet de l'invention est aussi de permettre la réalisation de moyens techniques fiables, de faibles dimensions, pour commander, de façon précise, l'orientation d'un émetteur ainsi que l'arrêt de ce dernier dans une position angulaire déterminée. Un autre objet de l'invention est de fournir une nouvelle sonde, de dimensions réduites et de construction robuste, susceptible de fournir un service de longue durée, sans nécessiter d'entretien particuliet. Un objet supplémentaire de l'invention est de proposer une nouvelle sonde pouvant être réalisée à un prix de revient intéressant, même- gour des sondes réservées å l'endoscopie. Un objet supplémentaire de l'invention est de préconiser une nouvelle sonde corporelle dont l'émetteur est indifféremment constitué par une source ultra-sonore ou lumineuse oscillante ou par une source fixe couplée à un miroir oscillant. Pour atteindre les buts ci-dessus, la sonde corporelle à faisceau oscillant est caractérisée en ce qu'elle comprend - un support immobilisé dans un tube, - un émetteur monté oscillant dans le tube, - un bilame fixé sur le support et alimenté à distance en énergie électrique, - un ensemble de transformation de la déformation du bilame et de transmission d'un mouvement d'oscilla tion à l'émetteur. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessus en référence aux dessins annexés qui montrent, 4 titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une coupe-élévation de la sonde conforme à l'invention. Les fig. 2 et 3 sont des coupes transversales prises sensiblement selon les lignes Il-Il et III-III de la fig. 1. La fig. 4 est une coupe-élévation d'une autre forme de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 5 est une coupe transversale prise selon la ligne V-V de la fig. 4. Selon les dessins, la sonde corporelle à faisceau oscillant est représentée dans un exemple de réalisation de type intracorporel, c'est-g-dire destiné à l'investigation endoscopique. La mise en oeuvre de l'invention peut, bien entendu, être envisagée pour des sondes corporelles du type à application externe. La sonde comprend un tube 1, de section constante, par exemple de forme cylindrique, qui peut être réalisé en toute matière appropriée et, notamment, en une matiere plastique transparente, telle qu'en plexiglass. Le tube 1 possède une extrémité 2 fermée, dite d'introduction, et une partie terminale ouverte 3 qui est reliée, par tout moyen convenable, une gaine 4 souple, destinée permettre le cheminement intracorporel du tube 1, ainsi que le guidage et la protection des moyens d'alimentation de la sonde. Le tube 1 contient , intérieurement, un support 5 immobilisé axialement et angulairement. Ce support est, par exemple, constitué par un barreau de forme extérieure cylindrique correspondant, au jeu près, la section interne du tube 1. Le support 5 peut être réalisé en toute matière appropriée offrant de bonnes caractéristiques de résistance mécanique. A titre d'exemple, le support 5 est réalisé en aluminium. Le support 5 est conformé, usiné ou réalisé, de maniere à délimiter une extrémité 6, en forme de chape, réservée au montage d'un émetteur 7 par l'intermédiaire d'un axe d'oscillation 8. La chape 6 peut être le résultat d'un évidement, de direction diamétrale, prévu partir de l'extrémité correspondante pour ménager un logement utile suffisant pour assurer le montage de l'émetteur 7. Dans l'exemple illustré, l'émetteur 7 comprend une pince cubique 9, en matière plastique, qui est montée sur l'axe 8. il peut être prévu de former l'axe 8 par un axe de rotation solidaire des branches de la chape 6 et sur lequel la pince 9 est enfilée. Dans un tel cas, des moyens d'immobilisation axiale sont prévus. Une autre solution consite faire porter à la pièce 9 deux tourillons extrêmes susceptibles d'être engages, par tout moyen convenable, dans des portées ou sièges présentés par les branches de la chape 6. La pièce 9 est associée à une source 10 qui est constituée, dans l'exemple illustré, par un transducteur ultrasonique pouvant être rapporté sur l'une quelconque des faces de la piece cubique 9. Dans l'exemple illustré, le transducteur 10 est orienté selon l'axe A, c'est-à-dire transversalement au tube 1. L'axe A pourrait aussi être parallèle à l'axe du tube 1. Le support 5 est également réalisé pour délimiter axialement deux logements 11 et 12 s'étendant à l'opposé l'un de l'autre par rapport à une âme centrale 13. Le logement 11 est occupé par un bilame 14 piézoélectrique qui est fj#.:é par son extrémité 15 sur l'âme 13, à proximité de la chape 6. La s onde extrémité 16 du bilame 14 est prolongée par une tige 17 qui s'étend axialement en direction de la partie terminale ouverte 3 du tube 1. Le logement 12 est occupé par un levier 18, de toute forme convenable, qui prend appui sur l'âme 13, par l'intermédiaire d'un couteau 19 engagé dans une encoche 20 que présente l'âme 13. Le maintien en coopération permanente du couteau 19 avec l'encoche 20 est assuré par action magnétique au moyen de masses magnétiques 21 portées par le levier 18 pour coopérer avec des aimants 22, par exemple enchâssés dans l'âme 13. Le couteau 19 est fixé sur le levier 18, à proximité de l'extrémité de ce dernier dirigée vers la partie terminale ouverte 3 du tube 1. De la sorte, le couteau 19 définit, avec l'extrémité opposée 24 dudit levier, un bras 25 de multiplication. L'extrémité 23 du levier 18 est attaquée par la tige 17 qui comporte, à cet effet, un retour d'équerre 17a s'étendant paral logement à la face transversale correspondante du support 5. L'extrémité 24 du bras multiplicateur 25 est associée à l'émetteur 7 par un moyen technique susceptible de solliciter ce dernier en pivotement sur l'axe 8. Le moyen technique, désigné dans son ensemble par la référence 26 est, par exemple, forme par une fourchette 27 dont les extrémités sont reliées aux parties terminales croisées d'un fil 28 entourant en boucle une portée circulaire présentée par l'une des faces latérales de la pièce 9. La fig. 2 montre que le moyen 26 peut être constitué par deux fourchettes 27 et, dans un tel cas, la pièce 9 comporte deux portées circulaires 29. La fig. 3 montre que, de préférence, le levier 18 est réalisé sous la forme d'un profilé en "T" ou en "H", de maniere à diminuer sensiblement le poids tout en gardant une résistance mécanique élevée et également pour permettre le passage et l'immobilisation, de part et d'autre de son âme, de deux conducteurs 30 destinés à assurer l'alimentation du transducteur 10 sur lequel ils sont branchés. Les conducteurs 30, ainsi que des conducteurs 31 d'alimentation du bilame 14, sont pris en charge au niveau de la partie terminale du tube 3, par une bague 32 assumant une fonction d'étanchéité entre la gaine 4 et le volume interne 33 du tube qui est rempli totalement d'ún milieu liquide approprié, assumant une fonction de couplage acoustique pour le transducteur 10 et d'amortissement. Les différents éléments constitutifs décrits ci-dessus sont associés mutuellement, de manière que dans un état stable, correspondant à une absence d'alimentation du bilame 14, le transducteur 10 soit orienté selon l'axe de référence A. La sonde corporelle décrite ci-dessus fonctionne de la façon suivante. Dans l'état selon la fig. 1, l'alimentation du transducteur 10 assure, de façon connue, l'émission d'un faisceau ultrasonore de direction générale A. Dans un tel cas, la sonde corporelle fonctionne de façon classique. Lorsqu'il est souhaité obtenir une déviation de l'axe A, il suffit d'assurer l'alimentation en courant continu, par les conducteurs 31, du bilame 14 dont l'extrémité libre 16 se déplace d'une distance proportionnelle à la tension. Le sens de déplacement de l'extrémité 16 est fonction de la polarité de la tension appliquée. Ainsi, la tige 17 sollicite l'extrémité 23 du levier 18 qui est amené à pivoter, dans un sens ou dans l'autre de la flèche fl, par le couteau 19 en appui sur l' me 13. La fourchette 27 attaque l'émetteur 7 qui est sollicité en rotation dans le sens correspondant sur l'axe 8. L'axe A du faisceau émis est ainsi déplacé selon l'un ou l'autre sens de la flèche f2 par rapport à la position de référence. Selon la tension appliquée au bilame 14, il devient, par conséquent, possible d'immobiliser le faisceau émis par le transducteur 10, selon un angle donné, de part et d'autre de la position de référence. Une telle immobilisation peut etre obtenue avec une précision grande, étant donné qu'il est possible, à distance, de régler, de façon précise, la tension continue appliquée au bilame 14. Lorsqu'il est souhaité obtenir un balayage par l'intermédiaire du faisceau émis, il suffit d'alimenter le bilame 14 avec un courant électrique alternatif, de manière à provoquer une déformation successivement alternée du bilame et, par suite, l'entretien d'un mouvement oscillant au niveau du levier 18 chargé de transformer un tel mouvement et de le transmettre avec le moyen 26 à l'émetteur 7. A titre d'exemple, le bilame 14 est constitué par deux lames de titanate-zirconate de plomb d'épaisseur d'environ 0,25 mm. Dans l'exemple illustré, l'axe 8 assure le maintien de l'émetteur 7. il pourrait être prévu de former cet émetteur 7 par un système réfléchissant déviant le faisceau émis par un transducteur ultrasonore monté à position fixe sur la face interne du tube 1 ou porté par le support 5. Dans un tel cas, le levier 18 attaque en oscillation par le moyen 26, soit la pièce 9 portant le système réfléchissant, soit ce dernier monté oscillant sur le support 5. Les moyens de l'invention décrits ci-dessus font intervenir une chaîne d'entrainement en déplacement alterné, du type mécanique, entre le bilame 14 et l'émetteur 7. Une variante de réalisation consiste à mettre en oeuvre des moyens de transmission hydraulique appréciant la déformation du bilame 14. De tels moyens hydrauliques sont, par exemple, constitués comme illustrés par les fig. 4 et 5. Selon ces figures, le tube 1 contient un support Sa, formé par deux pièces 34-35 maintenues cotte à côte par tous moyens convenables. Les pièces 34 et 35 sont évidées dans leurs faces en regard et délimitent ensemble un logement 36 divisé en deux compartiments 37-38 par une poche 39 contenant le bilame 14 qui est ancré par une de ses extrémités entre les pièces 34-35. La poche comporte, à sa périphérie, une fine bande 40 déformable élastiquement qui est serrée entre les pièces 34 et 35. Les compartiments 37 et 38 communiquent avec deux cylindres 41-42 qui sont ménagés dans les pièces 34 et 35 et qui débouchent dans le tube 1. Les cylindres 41-42 coopèrent, par des garnitures 43-44 d'étanchéité et de guidage, avec des pistons creux 45-46 prolongés, à l'extérieur des cylindres, par des tiges 47-48 reliées par des articulations 49-50 à l'émetteur 7. Dans l'exemple illustré, l'émetteur 7 comprend un système réfléchissant 51 porté par un axe 52 et un transducteur 53 à position fixe. L'axe 52, les articulations 49-50 et les tiges 47-48 forment ensemble le moyen 26. Les compartiments 37 et 38 et le volume 54 du tube contenant l'émetteur 7 sont remplis d'un même liquide. Ainsi, toute déformation du bilame 14 se traduit par une réduction du volume de l'un ou l'autre des compartiments. Le produit liquide refoulé sollicite le piston correspondant en extension alors que, simultanément, le second piston est sollicité, par le phénomène inverse, en course de rétraction. Un tel transfert hydraulique consécutif au changement d'état du bilame 14 provoque ainsi l'oscillation de l'émetteur 7. La mise en oeuvre des moyens de l'invention peut être prévue pour une sonde corporelle, du type optique, c'est-à-dire comportant, à la place de la source ultrasonore, une source lumineuse. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'objet de l'invention permet de réaliser, à un prix de revient intéressant, une sonde corporelle à faisceau oscillant ou à faisceau susceptible d'être dévié et arrêté dans des directions précises à l'intérieur d'une plage angulaire de déviation maximale déterminée par les moyens techniques mis en oeuvre et, notamment, les caractéristiques du bilame 14, le pouvoir amplificateur du levier 18 ou du système hydraulique et les moyens 26. Les dispositions techniques mises en oeuvre permettent d'obtenir, pour une déformation faible du bilame 14, une grande précision de déplacement et de sollicitation en mouvement oscillant de l'émetteur 7. Par ailleurs, les moyens de l'invention permettent de résoudre facilement le problème d'étanchéité dans le cas d'application à une sonde corporelle du type ultrasonique, étant donné qu'il suffit de faire intervenir une bague d'étanchéité 32, uniquement traversée par les conducteurs électriques 30 et 31. il devient ainsi possible de réaliser une sonde de très faibles dimensions utilisables, par conséquent, dans le domaine technique de l'endoscopie. Bien que cela ne soit pas représenté, il y a lieu de considérer que le transducteur 10, illustré sous la forme d'une plaquette unitaire, peut en fait être constitué par plusieurs transducteurs portés par le même émetteur 7. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Sonde corporelle à faisceau oscillant, du type comprenant un tube dans lequel est disposé un élément capable d'émettre un faisceau et alimenté à distance, caractérisée en ce qu'elle comprend - un support (5) immobilisé dans un tube (1), - un émetteur (7) monté oscillant dans le tube (1), - un bilame (14) fixé sur le support et alimenté à distance en énergie électrique, - un ensemble (26) de transformation de la défor mation du bilame et de transmission d'un mouve ment d'oscillation à l'émetteur. 2 - Sonde selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'émetteur est constitué par une pince (9) oscillante portant un générateur d'un faisceau. 3 - Sonde selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'émetteur est constitué par un générateur d'un faisceau occupant une position fixe et associé à un système réfléchissant oscillant. 4 - Sonde selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'émetteur émet un faisceau ultrasonore. 5 - Sonde selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'émetteur émet un faisceau optique. 6 - Sonde selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le tube est relié à une gaine de prolongation (4) par une bague d'étanchéité (32) traversée par des conducteurs (30-31) d'alimentation de l'émetteur (7) et du bilame (14). 7 - Sonde selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ensemble (26) de transformation et de transmission est du type mécanique. 8 - Sonde selon la revendication- 7, caractérisée en ce que l'ensemble (26) de transformation et de transmission comprend une tige (17) prolongeant le bilame (14) et reliée à l'une des ex trémités (23) d'un levier (18) porté par le support (5) et dont l'autre extrémité (24) sollicite l'émetteur en oscillation. 9 - Sonde selon la revendication 8, caractérisée en ce que le levier (18) est monté sur le support (5) par un couteau (19) maintenu dans une encoche (20) du support par attraction magnétique entre des aimants (22) et des masses magnétiques (21) interposés entre ledit levier et le support. 10 - Sonde selon la revendication 8 ou 9, caractérisée en ce que le levier (18) comporte un couteau (19) situé à proximité de l'extrémité (23) attaquée par la tige (17) et définissant avec l'autre extrémité (24) un bras multiplicateur (25) attaquant l'émet teur (7). il - Sonde selon l'une des revendications 8 à 10, carac térisée en ce que le levier (18) s'étend parallelement à l'axe du tube et se trouve relié, par son extrémité (23) opposée à celle sollicitant l'émetteur (7), à la tige (17) prolongeant l'extrémité libre (16) du bilame (14) qui s'étend parallèlement à l'axe du tube en étant fixé sur le support par son autre extrémité (15) proche de l'émetteur. 12 - Sonde selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ensemble (26) de transformation et de transmission est du type mécanique-hydraulique. 13 - Sonde selon la revendication 12, caractérisée en ce que l'ensemble (26) comprend un bilame (14) formant séparation mobile entre deux compartiments (37-38) emplis de liquide, ménagés dans un support (Sa) et communiquant avec deux cylindres (41-42) contenant deux pistons (45-46) prolonges, extérieurement au support, par deux tiges (47-48) reliées par deux articulations (49-50) à un émetteur (7) oscillant.