Brevet FR2627977A1 — publié le 19890908

Dispositif distributeur de gel intégré a une sonde émêt- trice de signaux et sonde éauldée d'un tel dist > ositif". Le domaine de l'invention est celui des appareils émettant des signaux sous forme d'ondes et destinés à l'analyse d'un objet ou d'un organisme. L'invention s'applique dans tous les cas où la nature des signaux émis et de la paroi externe de l'objet ou de l'organisme observé impose l'interposition d'une substance liquide ou pâteuse entre la fenêtre d'émission des signaux et cette paroi. L'un des domaines privilégiés d'application de l'invention est le domaine de l'imagerie médicale. et plus particulièrement les appareils d'échotmographie ainsi que les appareils dits "è effet DOPPLER. Par ailleurs les appareils d'imagerie ou de mesure utilisés en milieu industriel ou en laboratoire pourront avantageusement être équipés de dispositifs selon l'invention. Dans l'état actuel de la technique, les appareils d'imagerie émettant des signaux de fréquence ultrasonore comprennent une sonde reliée par un cable à l'appareil lui-même, cet appareil comprenant un clavier de commande et de réglage. une unité centrale et des moyens d'affichage des informations (cadrans, écrans vidéo, imprimantes, haut parleurs ...) peut être un appareil fixe ou portable. La sonde est munie. le plus souvent dans sa partie terminale, d'une fenêtre d'émission de signaux ultrasonores. Cette fenêtre peut également avoir une fonction de réception des signaux réfléchis par l'objet ou l'organisme analysé, l'image intérieure de l'objet ou de l'organisme ou les éléments d'analyse des mouvements et des masses internes à ceux-ci étant obtenus par comparaison entre les signaux émis par et ceux réfléchis vers la sonde. Dans certains cas, le dispositif récepteur peut etre séparé de la sonde. nottament lorsque l'on pratique un analyse par transmission en plaçant les dispositifs éméteurs et récepteurs de part et d'autre de l'objet ou organisme observé. Dans tous les cas, ces examens se pratiquent en mettant la sonde émettrice de signaux en contact avec la paroi extérieure de l'objet ou organisme observé. ou à proximité de celle-ci. On constate que# des réflexions parasites se produisent aux interfaces fenêtre/air et air/paroi. Pour limiter ou éviter ces réflexions parasites qui rendent les images ou les sons obtenus quasi-ininter retables, l'examinateur est obligé d'interposer. entre la fenêtre d'émission et la paroi extérieure de l'orwanisme observé, une couche d'une substance liquide ou pâteuse. Pour les applications médicales des ultrasons, cette substance est un gel contenant des macromolécules d'origine naturelle (Agarose, Cellulose...) ou synthétique (résines acryliques); Pour les applications industrielles, on utilise le plus souvent des graisses de contact dont la composition est fonction de la fréquence émise par la sonde. le rôle de cette substance est de permettre une continuité dans la transmission des ultrasons, nottamment du point de vue de leur Célérité. Cette substance liquide ou pâteuse. qui sera appelée "substance fluide" dans la suite de la description est actuellement contenue, dans un tube ou flacon séparé de l'appareil d'analyse et de sa sonde, en quantité suffisante pour réaliser environ vingt examens avant remplissage ou remplacement de ce tube ou flacon. Il importe de souligner que la qualité dés informations obtenues par l'examinateur dépend de l'homogénéité et de la régularité de la couche de substance fluide disposée entre la sonde et la paroi externe de l'objet ou organisme observé. Le fait que ltexaminateur soit obligé. dans 11 état actuel de la technique, de déposer au jugé une certaine quantité de substance fluide sur la paroi puis de poser la sonde sur la "flaque" ainsi constituée, puis d'étaler cette substance fluide à l'aide par exemple de la sonde constitue une gène importante pour celui-ci, et. dans les agplications médicales. pour son patient. De plus. il est indéniable qu'un temps important est actuellement perdu lors des examens du fait des indispensables opérations de préhension du tube ou du flacon et des opérations, moins fréquentes, de remplacement ou de remplissage de ces derniers. Ces pertes de temps ne sont pas compatibles avec la rentabilisation optimale du poste de travail, lequel nécessite un inv#s- tissement élevé et un opérateur particulièrement qualifié. Par ailleurs, l'interruption dans la disponibilité de la substance fluide peut avoir des conséquences très fâcheuses ai elle survlent en cours d'examen, et ce notamment dans le cas des actes médicaux réalisés sous surveillance échographique (piques, ponctions, amniocentèses...). D'autre part, la substance fluide répandue sur la paroi extérieure de l'objet ou organisme observé se trouve etre å la température du local dans lequel était placé le flacon quelques instants avant son utilisation. Ceci peut être un inconvénient d'une part pour le confort du malade dans les applications médicales et d'autre part pour la qualité de l'examen dans tous les cas puisque l'homogénéité et la viscosité de cette substance fluide varient en fonction de sa température. Enfin, le mode d'utilisation du gel actuellement imposé par l'état de la technique n'est pas compatible avec les impératifs de stérilisation imposés pour certains actes médicaux ou examens de laboratoire. il importe de souligner à ce sujet que le gel utilisé par les échogra- phistes ne peut actuellement être stérilisé que si il est présenté en petits conditionnement ou "doses" spécifiques. En effet les flacons souples utilisés actuellement servent pour plusieurs examens sur différents malades successifs et leur matériau constitutif (plastiques) n'est pas compatible avec du gel stérile. Cet état de fait rend actuellement les interventions médicales avec surveillance échographiques particulièrement délicates: l'aiguille de ponction ou d'injection doit. en éffet transpercer la peau du malade å proximité de la sonde d'échographie et donc parfois à travers la couche de gel. En conséquence, l'invention propose de réaliser une installation qui apporte des solutions concrètes et performantes aux difficultés évoquées ci-dessus. A cet égard, un premier objet de l'invention est de réaliser l'intégration des fonctions de stockage et de distribution de la substance fluide à l'appåreillage utilisé dans les domaines de l'analyse ultrasonore. Un objet complémentaire est de permettre, grace à un procédé mécanique. l'obtention répétitive d'une couche de substance fluide homogène, précisément localisée. et d'une épaisseur constante et calibrée entre la fenêtre d'émission des ultrasons et la paroi extérieure de l'objet ou organisme observé. Les qualités de la couche obtenue ont pour effet d'améliorer sensiblement la précision des images et/ou des informations obtenues, ainsi que de permettre une comparaison plus facile entre les résultats de deux examens éffectués par deux opérateurs différents à travers un interface constant et non plus aléatoire. Un autre objet de l'invention est d'augmenter .la productivité des postes de travail d'analyse par ultrasons en confèrent à ces postes des qualités ergonomiques actuellement inconnues et en évitant tout gaspillage de substance fluide. Un objectif complémentaire de l'invention est de permettre une alimentation continue et/ou séquentielle en substance fluide stockée dans un conteneur spécifique en quantité suffisante pour réliser au moins une centaine d'examens successifs sans devoir recharger ou remplacer ce conteneur. L'invention propose également d'améliorer le confort de l'examinateur et, pour les applications médicales, de son patient, grâce à un dosage optimal de la quantité de substance fluide utilisée et à la régulation thermique de la température de cette substance. Un objectif supplémentaire de l'invention est de réaliser un stockage et une distribution de substance fluide totalement aseptique, tout en intégrant les possibilités de nettoyage et/ou de stérilisation de tout ou partie du circuit de distribution de la substance fluide ainsi que de tout ou partie de la sonde. Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaitront par la suite, sont atteints à l'aide d'un dispositif de stockage et de distribution de substance fluide dont la fonction distribution est intégrée à la sonde et dont la fonction stockage est assurée soit sur la sonde elle même soit dans un conteneur spécifique relié à la sonde par un tuyau souple. L'installation est caractérisée en ce qu'elle comprend un compartiment de stockage de substance fluide, lequel compartiment comporte un ou plusieurs orifices débouchant à proximité de la fenêtre d'émission des ultrasons. Ce compartiment est soit rajouté à une sonde standard à laquelle il est fixé par des moyens mécaniques, de préférence de façon amovible, soit intégré aux stades de la conception et de la fabrication à une sonde spécifiquement réalisée. L'alimentation de ce compartiment est assurée soit par un remplissage manuel, à travers un orifice obstruable prévu à cet effet, soit par un dispositif automatisé, déclanché par l'opérateur.Afin d'éviter des réaprovisionnements en substance fluide trop fréquents, ce compartiment pourra être relié. à travers un tuyau souple. à un réservoir de substance fluide situé à distance de la sonde et, par exemple, plaçé sur la base du meuble servant de support à l'appareil principal. On pourra également placer ce réservoir en hauteur, de façon à obtenir un écoulement de la substance fluide par gravié dès ouverture des orifices de distribution, ouverture commandée par l'opérateur. Afin de ne pas perturber les systèmes actuels de création et d'émission des ultrasons, il est préférable d'installer les composants nécessaires au stockage et au transfert de la substance fluide en pwriphérie de la sonde et à proximité de sa fenêtre d'émission de signaux. Cette disposition permet notamment de modifier les sondes actuellement commercialisées par adjonction d'un dispositif selon l'invention. préférentiellement facilement démontable. Bien entendu, on pourra également procéder à la réalisation de sondes spécifiques intégrant les caractéristiques de l'invention dès leur conception, ceci notamment dans le but de diminuer le volume extérieur de ces sondes et rendre plus aisées leur préhension et leur manipulation. Dans une variante avantageuse de l'invention, le compartiment de stockage et de transfert de la substance fluide sera muni d'un dispositif de régulation thermique, par exemple constitué d'une résistance électrique en contact avec les parois de ce réservoir et/ou avec la substance fluide. Cette résistance permet de distribuer la substance fluide à une température réglable et constante; Pour un examen médical ou vétérinaire, on choisira par exemple une valeur proche de 30 c afin d'améliorer le confort du patient et d'éviter les contractions de la peau et des tissus sous-cutanés consécutives aux contacts avec une substance trop froide par rapport à la température du corps.Cette disposition permet également de maîtriser la viscosité de la substance fluide. viscosité qui est fonction de la température, et par conséquent de distribuer et de répartir cette substance dans des conditions optimales. Le dosage de la substance fluide à partir d'un dispositif selon l'invention est éffectué par l'opérateur. Dans une forme de réalisation simple de l'invention. dite "a pompe intégrée", la substance fluide est contenue dans un compartiment situé en périphérie de la sonde et muni d'une paroi ou d'une partie de paroi souple ou mobile sur laquelle l'opérateur appuie avec les doigts ou la paume de la main qui tient la sonde afin de déclancher, par compression du volume contenant la substance fluide, l'éjection d'une certaine quantité de cette substance par les orifices débouchant à proximité de la fenêtre d'émission. Lorsque l'opérateur cesse d'exercer une pres sion sur la partie mobile de la paroi du compartiment de stockage, la distribution est interrompue (on pourra avantageusement munir les orifices de distribution de systèmes d'obturation de type clapet ou autre, afin d'éviter tout écoulement résiduel ou parasite). Le compartiment est alimenté en substance fluide soit par remplissage à travers un orifice obstuable prévu à cet effet, soit par un tuyau souple lui-même relié h un conteneur de substance fluide de plus grande capacité. Dans une forme de réalisation plus élaborée, dite 8 pompe séparée", le compartiment intégré à la sonde est de plus petites dimensions et ne comprend pas de partie mobile. Ce compartiment de transfert. qui débouche à proximité de la fenêtre d'émission des signaux par un ou plusieurs orifices obstruables ou non, est relié par au moins un tuyau souple à un conteneur recelant une quantité importante de substance fluid#e. Une pompe. préférentiel- lement électrique, est plaçée dans le circuit ouvert rempli de substance fluide. Le.fonctionnement de cette pompe est déclanché par l'opérateur. par exemple au moyen d'une commande au pied, ou encore manuellement par action sur un interrupteur placé sur la sonde, ou enfin- par action sur un contacteur solidaire de la sonde et placé en partie terminale de celle-ci de telle façon qu'il soit déclanché par le raprochement entre la sonde et la paroi de l'objet ou organisme observé. Pour éviter toute rémanence dans l'écoulement de la substance fluide on pourra soit asservir un dispositif d'ouverture et de fermeture des orifices respectivement à la mise en marche et à l'arrêt de la pompe, soit inverser le sens de fonctionnement de la pompe pendant une courte durée à la fin de chaque séquence de distribution de façon à réaspirer vers le réservoir la substance fluide située à proximité des orifices de distribution. Dans tous les cas. le réservoir de transfert de la substance fluide pourra être alimenté en agent nettoyant et/ou stérilisant, cet agent entraînant par les orifices de distribution la quantité de substance fluide contenue dans la partie du circuit ouvert qu'il parcourt. Les composants du dispositif selon l'invention seront préférentiellement réalisés en acier inoxydable mais d'autres matériaux, notamment choisis dans les familles des plastiques ou des élastomères pourront être employ#s sous réserve de la parfaite neutralité de ces matériaux vis à vis de la substance fluide et, le cas échéant, vis à vis de l'agent nettoyant utilisé. D'autre caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture~suivante de modes de réalisation de l'invention, et des dessins annexés donnés à simple titre illustratif et dans lesquels: ~ La Figure 1 représente une sonde cylindrique équipée d'un dispositif selon l'invention. ~ La Figure 2 représente une sonde de type "Doppler" équipée d'un dispositif selon l'invention. La Figure 3 représente une sonde de type "a barrette" équipée d'un dispositif selon l'invention. ~ La Figure 4 représente un dispositif "à pompe intégrée" selon l'invention placé sur une sonde cylindrique. La Figure 5 représente un dispositif 8 pompe séparée" selon l'invention implanté sur. un appareil d'échographie médicale et sur sa sonde. Les Figures 1,2 et 3 représentent trois sondes de formes différentes, toutes trois étant munies d'un carter principal (1). d'une fenêtre d'émission de signaux (2) et d'un cable de liaison (3) avec l'appareil. Ces sondes sont équipées d'un réservoir (#) dont la partie évidée (5) est destinée à être remplie par la substance fluide et débouche par un ou plusieurs orifices (6) à proximité de la fenêtre d'émission (2) de la sonde. Ce réservoir (b) est alimenté en substance fluide par un tuyau (7) qui le relie à un conteneur de plus grande capacité éloign#.de la sonde. Le tuyau (7) pourra avantageusement être rendu solidaire du cable (3) au moyen de ligatures sur au moins une partie de la longueur de ce cable. Pendant chaque examen, les parties creuses que sont l'intérieur du tuyau (7). la cavité intérieure (4) du réservoir (5) et les conduits reliant la cavité (4) aux orifices (6) sont remplies de substance fluide. A chaque fois qu'il en ressent la nécessité. l'opérateur déclanche l'écoulement de la substance fluide par les orifices (6) de façon à créer une couche de cette substance entre la fenêtre (2) et la paroi de l'objet ou l'organisme observé, par exemple la peau du patient dans le cas d'un examen médical échographique ou DOPPLER. La Figure 2 montre que sur une sonde de petite taille le réservoir (4) est de très petites. dimensions. Il importe de souligner que les fonctions de stockage intermédiaire dévolues au réservoir (#) peuvent être assurées par le seul tuyau (7) doté d'un diamètre intérieur approprié et débouchant directement par au moins un orifice (6) à proximité de la fenêtre (2). La régulation thermique de la substance fluide est obtenue par une résistance électrique (10) placée soit dans la cavité (5) du réservoir (b) soit dans l'une des parois de ce réservoir (4). L'alimentation de cette résistance (10) est modulée par un thermostat comparant la température obtenue avec la température souhaitée. Des exemples de dispositifs de commande de la pompe déclanchant la distribution de la substance fluide sont représentés par un interrupteur manuel (8) et par un contacteur (9) sensible aux rapprochements entre la sonde et la paroi de l'objet ou organisme observé. La Figure 4 représente un exemple de sonde équipée d'un dispositif b pompe intégrée". Autour de la sonde elle même, composée d'un carter cylindrique (1) et d'une fenêtre d'émission (2) est disposé un réservoir de substance fluide (a) de forme cylindrique et d'axe identique à celui de la sonde. La paroi extérieure de ce réservoir cylindrique est munie d'une partie mobile (12) laquelle partie mobile est reliée de façon étanche à cette paroi. L'opérateur, tout en tenant l'ensemble dans une main, peut exercer une pression sur la partie mobile (12) ce qui a pour conséquence de diminuer le volume intérieur (5) du réservoir de substance fluide (b) et donc de faire sortir par les orifices (6) une certaine quantité de substance fluide.Ces orifices (6) étant plaçés à proximité immédiate et en périphérie de la fenêtre d'émission (2), on obtient, si la pression sur la partie mobile (12) est exercée alors que la sonde est légèrement soulevée par rapport à la surface de l'objet ou organisme observé, une "flaque" de substance fluide disposée de façon homogène sur cette surface et localisée à l'endroit exact l'examen doit être pratiqué. Afin d'éviter que la substance fluide ne se répande en périphérie de la zone devant être examinée, on pourra munir la partie terminale de la sonde d'une jupe souple (non représentée) disposée de telle façon que les orifices (6) débouchent dans un espace clos lorsque la sonde est appuyée contre la surface à observer et que la jupe est elle même en contact avec cette surface.Les dispositifs d'obstruction des orifices (6) en période de non-distribution de substance fluide pourront être réalisés par tous moyens connus, et notam-ment à l'aide de clapets ou de diaphragmes. La Figure 5 illustre l'ensemble constitué par un appareil d'échographie et sa sonde équipés d'un dispositif selon l'invention. L'appareil (21) est placé sur un socle (25); Il est relié à la sonde par un cable électrique (3). La sonde est équipée d'un petit réservoir (lut) de substance fluide, ce réservoir étant muni d'orifices (6) situés à proximité de la fenêtre (2) est lui même relié par un tuyau (7) à un grand réservoir (23) rempli de substance fluide (25). Le transfert de la substance fluide du réservoir principal (23) vers le réservoir intégré à la sonde (a) puis son écoulement par les orifices (6) sont obtenus au moyen du déclanchement de la pompe (22). En un point (30) du tuyau (7) on pourra réaliser une bifurcation vers un deuxième tuyau (29) relié de façon étanche à une pompe (28), elle même reliée à un réservoir (26) rempli d'un agent nettoyant ou stérilisant (27) qui pourra être un liquide ou un gaz.Des clapets anti-retour seront plaçés à l'intérieur des tuyaux (7) et (29) de façon à empêcher tout mélange de la substance fluide et de l'agent nettoyant en amont du point (30). Par contre l'intérieur du tuyau (7) situé en aval du point (30), l'intérieur du réservoir (a) et les orifices (6) seront entièrement irrigués par l'agent nettoyant et/ou désinfectant qui sera évacué par les orifices (6) à chaque fois que l'opérateur déclanchera une séquence de nettoyage et/ou de stérilisation. La disposition des orifices (6) sera telle que la fenêtre (2) et l'ensemble des parties de la sonde sucep- tibles d'entrer en contact avec la paroi observée soient irriguées par l'agent nettoyant ou stérilisant distribué à une pression suffisante pour permettre l'entraînement des impuretés adhérant à cette fenêtre (2)'ou à la sonde. Cet agent nettoyant et/ou stérilisant (27) pourra n'être injecté qu'à proximité immédiate des orifices (6) et de la fenêtre (2) afin d'éviter tout gaspillage de substance fluide. REVENDICATIONS 1- Dispositif intégré ou surajouté à une sonde émettrice de signaux caractérisé en ce qu'il comprend un réservoir (4) de stockage de substance fluide solidaire de la sonde (1). lequel réservoir débouche. par au moins un orifice (6) à proximité de la fenêtre (2) d'émission des signaux dont est munie cette sonde (1). 2- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la substance fluide contenue dans le réservoir (4) est un gel ou une graisse compatible avec la transmission de signaux de fréquence ultrasonore. 3- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le réservoir (h) est muni de moyens de modifier la température de la substance fluide qu'il contient, ces moyens pouvant être par exemple une résistance électrique immergée (10) et sa régulation. t- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le réservoir (b) est relié par un tuyau souple (7) à un réservoir (23) de plus grande capacité et contenant une substance fluide dont le transfert du réservoir (23) au réservoir (lut) est assuré par une pompe (22) ou par gravité 5- Dispositif selon revendication (1) caractérisé par le fait que la substance fluide est un gel stérile et par le fait que l'ensemble des matériaux avec lequel ce gel est en contact sont choisis parmi les matériaux inertes compatibles avec ce gel stérile, par exemple l'acier inoxydable. 6- Dispositif selon revendications 1. Lt et 5 caractérisé en ce que le réservoir (b) est relié par au moins un tuyau (29) à un réservoir (26) contenant un agent nettoyant et/ou'stérilisant (27). 7- Dispositif selon revendications 1 et 4 caractérisé en ce qu'il comprend une pompe (22) dont le déclanchement est provoqué soit par un interrupteur commandé au pied. soit par un interrupteur manuel (8), soit encore par un contacteur (9) sensible aux rapprochements entre la sonde et la paroi de l'objet ou organisme observé. 8- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caratérisé en ce que l'une au moins des parois extérieures du réservoir (lut) comprend une partie mobile (12) dont le déplacement fait varier le volume intérieur du réservoir (lut). 9- Dispositif selon revendication 1 caractérisé en ce que les orifices (6) sont munis de clapets ou de dispositifs d'ouverture et de fermeture. 10- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que l'intégralité de ses composants forme un ensemble homogène plané autour ou au contact d'une sonde émettant des signaux ultrasonores et désolidarisable par rapport à cette sonde(1).