Brevet FR2562747A1 — publié le 19851011

- 1- SONDE D'ECHOGRAPHIE A DISQUE PIEZOELECTRIQUE OSCILLANT SOLIDAIRE D'UNE MEMBRANE DEFORMABLE FORMANT LENTILLE DE FOCALISATION. L'invention se rapporte aux sondes d'échographie comportant un transducteur composé d'un bottier contenant un liquide de couplage et muni d'une fenêtre de passage d'un faisceau ultrasonore, dans lequel sont immergés un élément piézoélec- trique, de préférence en forme de disque, un organe moteur électrique et une liaison mécanique transformant la rotation de l'arbre du moteur en mouvement oscillant de l'élément piézoélectrique. Ces sondes sont utilisées dans les appareils d'échographie médicale o le faisceau ultrasonore engendré par l'élément piézoélectrique effectue un balayage angulaire plan relati- vement rapide. Dans les demandes de brevet français n0 80.16717 déposée le 29 Juillet 1980 pour "Sonde d'échogra- phie à balayage sectoriel comportant deux liquides de couplage", et n 80. 16718 déposée le 29 Juillet 1980 pour "Sonde d'échographie à balayage sectoriel mécanique", on a décrit des sondes de ce genre, comportant une liaison mécanique particulièrement simple et avantageuse. Bien que l'invention s'appliquera de préférence aux sondes compor- tant cette liaison mécanique spéciale, il doit être bien compris que son application pourrait être plus générale. -2- Dans certaines applications, il est souhaitable de pouvoir focaliser le faisceau ultrasonore émis par la sonde à distance variable et avec une précision aussi grande que possible, pour obtenir la 'mise au point' dans une zone d'examen particulière. Il est connu, à cet effet, de fermer la fenêtre de passage susvisée au moyen d'une membrane convexe formant lentille acoustique lorsque le liquide contenu dans le bottier présente, en ce qui concerne la vitesse de propagation des ultrasons, des propriétés diffé- rentes de celles de l'eau qui constitue l'élément principal des tissus observés. On peut évidemment obtenir une focali- sation variable en faisant varier la courbure de la membrane par différents moyens. L'inconvénient de cette solution antérieure est que la distance focale varie légèrement au cours du balayage; ce qui sera une cause d'astigmatisme. L'invention vise à s'affranchir de cet inconvénient en constituant la lentille au moyen d'une membrane déformable solidarisée à l'élément piézoélectrique mobile de façon à constituer avec lui une chambre contenant un liquide d'indi- ce de réfraction pour les ondes acoustiques différent de celui du liquide de couplage, et en reliant ladite chambre mobile à un réservoir fixe de liquide au moyen d'une canali- sation comportant une portion mobile souple, ledit réservoir fixe étant associé à des moyens de faire varier le volume du liquide qu'il contient. D'autres particularités, ainsi que les avantages de l'inven- tion, apparaîtront clairement à la lumière de la description ci-après. Au dessin annexé: La figure 1 illustre schématiquement un mode d'exécu- tion préféré de l'invention, et -3- La figure 2 représente une forme d'exécution du dispo- sitif qui fait osciller le traducteur. Le bottier cylindrique i qui contient un liquide de couplage est fermé par une membrane sphérique 2 transparente aux ultrasons et relativement rigide. Un disque en céramique piézoélectrique 3 est monté de manière à osciller autour d'un axe XX' passant par le centre de la sphère 2 et perpendiculaire au plan de la figure. Un tel montage peut être obtenu au moyen d'un dispositif du genre décrit dans le brevet français susvisé, et qui est représenté schématiquement à la figure 2. L'arbre moteur 31 entraîne, par l'intermédiaire d'une tige 32 qui tourne dans un plan perpendiculaire à l'arbre 31, une biellette inclinée 33 dont l'extrémité opposée, située sur l'axe de l'arbre 31, coopère avec une chape 34 au centre de celle-ci. La chape 34 est par ailleurs reliée aux extrémités d'un premier diamètre d'un disque 35 (que l'on a représenté évidé en forme de croix pour l'alléger). Comme on l'a expliqué dans le brevet susvisé, le disque 35 oscille autour d'un second diamètre perpendiculaire au premier, des paliers étant prévus aux extrémités, ce second diamètre pour définir un axe fixe XX' d'oscillation. Une tige 36, montée perpendiculaire à la surface du disque en son centre, porte à son extrémité opposée le disque 3 qui va subir un mouvement oscillant autour de l'axe XX' décalé par rapport à son plan. Le disque 3 porte sur sa face en regard de la membrane 2 une membrane souple 4 et la chambre en forme de calotte sphéri- que ainsi définie est reliée par une canalisation souple 5 (avantageusement en matière plastique) qui se déplace dans la demi-sphère 2. La canalisation mobile 5 est raccordée à une canalisation fixe 6 qui traverse le boîtier cylindrique 1 et aboutit, à l'extérieur de ce dernier, à un soufflet 7 -4. contenant un liquide dont l'indice, vis à vis des ondes acoustiques, est différent de celui du liquide de couplage. On a aussi constitué une lentille 4. Pour faire varier le rayon de courbure de celle-ci, on a prévu de faire varier le volume du soufflet 7 au moyen d'un pointeau 8 monté à vis dans un alésage fileté 9, lui même monté dans un bottier 10 et subissant aussi une translation perpendiculaire aux bases du soufflet. Dans le mode d'exécution décrit, le liquide de couplage à lui même un indice supérieur à celui des tissus examinés, si bien que la demi-sphère 2 forme lentille convergente. Au cours de l'oscillation du traducteur 3, la position relative des surfaces des deux lentilles reste constante, si bien que le foyer de l'ensemble est situé à distance constante du centre de la sphère et de la surface d'émission des ultra- sons. Un tel dispositif est facile à réaliser et tout à fait fiable dans son fonctionnement, même lorsque le traducteur oscille à une fréquence relativement élevée. Il va de soi que divers autres montages du traducteur oscil- lant pourront être imaginés et que l'on pourra utiliser, pour la fenêtre 2, de l'eau comme liquide de couplage, sans s'écarter de l'esprit de l'invention. La fenêtre 2 n'est pas nécessairement sphérique lorsqu'elle ne forme pas lentille. - 5 - Revendications de brevet. 1. Sonde d'échographie comportant un transducteur composé d'un bottier (1) contenant un liquide de couplage et muni d'une fenêtre (2) de passage d'un faisceau ultrasonore dans lequel sont immergés un élément piézoélectrique (3), de préférence en forme de disque, un organe moteur électrique et une liaison mécanique (32 à 36) transformant la rotation de l'arbre (31) du moteur en mouvement oscillant de l'élé- ment piézoélectrique, caractérisée par une membrane déformable volume du liquide au'il contient. 2. Sonde selon la revendication 1, dans laquelle le liquide de couplage a un indice différent de celui de l'eau vis à vis des ondes acoustiques, la fenêtre (2) étant cons- tituée par une membrane hémisnphérique relativement rigide, caractérisée en ce que le mouvement oscillant de l'élément piézoélectrique se fait autour d'une axe (XX') passant par le centre de la demi-sphère que forme la membrane. 3. Sonde selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit réservoir est constitué par un soufflet (7) dont on fait varier le volume au moyen en le comprimant plus ou moins au moyen d'un organe réglable en translation 4. Sonde selon la revendication 2, caractérisée en ca qu l i'organe moteur d'entraînement de l'élément piézoélectrique coporte un arbre (31) disposé sur -6- l'axe de symétrie du bottier et de la demi-sphère, ladite liaison mécanique comprenant une biellette (33) entraînée dans un mouvement conique autour dudit axe par un organe (32) de liaison mécanique agencé pour autoriser la rotation de la biellette sur elle-même à l'exclusion de sa transla- tion suivant sa propre direction, des moyens de réaliser un axe de rotation fixe (XX') d'un disque ou d'une portion de disque (35), ledit axe de rotation étant situé dans le plan dudit axe et perpendiculaire à celui-ci, une chape (34) montée pivotante autour d'une axe diamétral dudit disque perpendiculaire audit axe de rotation (XX'), ladite chape comportant un étrier solidaire de l'extrémité de la biellet- te non liée à l'arbre (31), et une tige (36) montée perpen- diculairement au disque (35) au centre de celui-ci, l'élé- ment piézoélectrique étant un disque (3) fixé en son centre à l'extrémité opposée de la tige (36).