Brevet FR2689760A1 — publié le 19931015

Dispositif générateur d'ondes de pression à membrane plate très souple et appareil de traitement comprenant un tel dispositif La présente invention concerne essentiellement un dispositif générateur d'ondes de pression à membrane plate très souple et un appareil de traitement comportant un tel dispositif. On connaît déjà, par exemple par le document EP-A-0 226 041, des dispositifs générateurs d'ondes de pression comportant des membranes, notamment à structure en soufflet particulièrement complexe. Les membranes proposées sont pour la plupart épaisses et ont pour principal inconvénient d'être difficiles à réaliser industriellement en nécessitant des moulages complexes et de ne pas permettre le traitement à fleur du générateur et donc de limiter la profondeur de traitement tout en nécessitant des fortes pressions pour les gonfler ce qui crée un effort important sur la peau du patient et aboutit à un déplacement systématique du patient en décalant alors la position de la cible à traiter. La présente invention a donc pour but de résoudre le nouveau problème technique consistant en la fourniture d'une solution permettant l'emploi d'une membrane facile à réaliser industriellement, permettant un traitement à fleur de générateur et ne limitant pas ainsi la profondeur de traitement et d'autre part ne nécessitant qu'une très faible pression de gonflage pour ne pas pousser ou déplacer le patient lors du gonflage. Ce problème technique est résolu pour la première fois par la présente invention d'une manière particulièrement simple, fiable, peu coûteuse, utilisable à l'échelle industrielle et médicale. Ainsi, selon un premier aspect, la présente invention fournit un dispositif générateur d'ondes de pression comprenant une surface active incurvée focalisante définissant une cavité remplie d'un milieu de couplage acoustique, en particulier un milieu liquide, fermée de manière étanche par une membrane, caractérisée en ce que ladite membrane, au moins sur la partie en regard de ladite cavité, est plate et très souple. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, cette membrane est réalisée en un matériau élastomère de faible épaisseur ayant un coefficient d'allongement élevé et une faible dureté, cette membrane présentant ainsi une très grande souplesse et ne nécessitant qu'une très faible pression de gonflage. De préférence, le coefficient d'allongement de la membrane est supérieur à 400 % et encore mieux à 500 % et encore mieux à 600 %. Avantageuse-ment, la dureté du matériau utilisé pour fabriquer la membrane est inférieure à 50 Shores A ou mieux inférieure à 30* Shores A. L'épaisseur de cette membrane est de préférence de l'ordre du millimètre, ou de préférence inférieure à environ 1 mm. Une épaisseur particulièrement préférée est d'environ 0,7mm. Cette membrane peut être réalisée en un élastomère silicone ou en un latex. Selon une variante de réalisation avantageuse, cette membrane présente la forme d'un disque sensiblement circulaire dont les bords latéraux forment une surépaisseur pour augmenter la résistance mécanique à l'arrachement à l'endroit de solidarisation de la membrane à la périphérie à l'extérieur du dispositif générateur. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, cette membrane est montée sur un dispositif d'ouverture/fermeture type "couvercle" articulé à l'extérieur du dispositif générateur, en permettant ainsi de maintenir d'une manière particulièrement simple la membrane, et de fermer le générateur de manière étanche. Selon une variante de réalisation particulièrement avantageuse, ce dis-positif comprend également des moyens de gonflage de la membrane avec le milieu de couplage. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, ce dispositif comprend un moyen de purge de l'air enfermé dans la cavité du dispositif fermé par la membrane. De préférence, ladite membrane comprend sensiblement en son centre un anneau d'accrochage de l'extrémité de ce dispositif de purge, tel qu'un tuyau de purge, afin de permettre une évacuation particulièrement simple et automatique de l'air ou de gaz enfermé dans la cavité du dispositif ou généré dans la cavité du dispositif. Il peut être prévu un dispositif de détection de liquide dans ce tuyau de purge qui actionne les électrovannes pour obturer ce tuyau, ce qui permet d'assurer qu'il n'y a plus d'air sous la membrane. Selon un mode de réalisation préféré, le milieu de couplage acoustique est un liquide tel que de l'eau dégazée ou, de préférence, un liquide électriquement conducteur, telle qu'une solution d'eau fortement ionisée, comme décrit dans la demande précédente du déposant FR-89 08 846. Selon un autre mode de réalisation particulièrement avantageux, le dispositif générateur est monté en rotation autour de son axe de symétrie. Selon un autre mode de réalisation particulièrement avantageux, ce dispositif générateur est également équipé d'un dispositif formant sonde d'imagerie, de préférence de type échographique, montée à l'extérieur de celuici à sa périphérie. Ce dispositif d'imagerie est avantageusement monté sur un moyen support permettant un déplacement en rotation autour de la périphérie du dispositif, en visualisant en permanence le foyer du générateur constituant le point de focalisation des ondes de pression, comme décrit dans le document précédent du déposant FR-88 1414. Ainsi, ce dispositif d'imagerie peut également être monté à rotation autour de son axe et en translation parallèlement à son axe longitudinal. Selon un deuxième aspect, la présente invention fournit également un appareil de traitement, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif générateur d'ondes de pression tel que précédemment défi De préférence, ce dispositif générateur d'ondes de pression comprend un réflecteur ellipsoidal tronqué comprenant un foyer interne immergé dans le liquide de couplage et un foyer externe destiné à être mis en coïncidence avec une cible à traiter. Cet appareil de traitement peut en particulier être un appareil de traitement d'une cible constituée par une concrétion dans le cadre de la lithotritie, d'une tumeur bénigne ou maligne, ou encore d'un os dans le cadre de l'ostéothritie. On comprend ainsi que l'invention permet de fournir tous les avantages techniques déterminant précédemment énoncés ainsi que ceux qui apparaîtront clairement à l'homme de l'art à partir de la description suivante. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lumière de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés représentant un mode de réalisation particulièrement préféré de l'invention donné simplement à titre d'illustration et qui ne sauraient donc en aucune façon limiter la portée de l'invention. Dans les dessins: - la figure 1 représente une vue en coupe transversale selon un plan de symétrie d'un dispositif générateur d'ondes de pression selon la présente invention, de manière schématique; - la figure 2 représente une vue en coupe de la membrane plate selon l'invention à l'état non déformé ou non gonflé; - la figure 3 représente une vue en coupe transversale analogue à celle de la figure 1 d'un dispositif générateur d'ondes de pression équipé d'un dispositif d'ouverture/fermeture de type couvercle sur lequel est montée la membrane plate selon l'invention; - la figure 4 représente le dispositif générateur selon l'invention objet des figures 1 à 3 avec la membrane à l'état gonflé, équipé du dispositif de purge d'air ou de gaz contenu dans celui-ci; - la figure 5 représente une vue schématique en élévation extérieure du dispositif générateur avec la membrane à l'état gonflé, celui-ci étant équipé d'un dispositif de formation d'image monté rotatif extérieurement au générateur à sa périphérie supérieure, un patient étant schématiquement représenté ainsi qu'une compression dans le rein, mise en coincidence avec le foyer externe du générateur; et - la figure 6 représente schématiquement le circuit de régulation de la pression de gonflage de la membrane. En référence à la figure 1, on a représenté le mode de réalisation actuellement préféré du dispositif générateur d'ondes de pression selon l'invention représenté par le numéro de référence général 10. Ce dispositif générateur présente ici de préférence une surface active 12 focalisante définissant une cavité 14 remplie d'un milieu de couplage, de préférence un liquide tel que de l'eau dégazée, encore mieux un liquide électriquement conducteur comme décrit dans la demande antérieure du déposant précédemment citée qui est incorporée ici par référence. Aux figures 1 à 6, le dispositif générateur d'ondes de pression 10 comprend un réflecteur ellipsoidal tronqué 16 ayant un foyer interne F1 où sont émises les ondes de pression, par exemple par décharge électrique entre deux électrodes immergées disposées symétriquement par rapport au foyer interne F1, qui sont alors focalisées au foyer externe F2. Ce dispositif générateur est fermé de manière étanche par une membrane 18 qui est représentée seule et agrandie à la figure 2 pour une meilleure compréhension. Cette membrane est selon la présente invention caractérisée en ce qu'elle présente une forme plate au moins sur sa partie de transmission des ondes de pression fermant la cavité 14. Une position partiellement gonflée de la membrane est représentée par la référence 18' et une position totalement gonflée est représentée par la position 18" à la figure 1. Cette membrane est selon la présente invention caractérisée en ce qu'elle est de forme géométrique plate et réalisée en un matériau très souple. Un matériau particulièrement préféré est un élastomère présentant un coefficient d'allongement élevé, avantageusement supérieur à 400 %, encore mieux supérieur à 500 % et encore de préférence supérieur à 600 %. La dureté de ce matériau est très faible, de préférence inférieure à 50. Shores A ou mieux inférieure à 30* Shores A. L'épaisseur de la membrane selon l'invention est très faible sur sa partie active, cette faible épaisseur étant petite par rapport à Ia longueur d'onde de l'onde de pression. Une épaisseur préférée est de l'ordre du millimètre, ou encore mieux inférieure à environ 1 mm. Une épaisseur particulièrement préférée est environ 0,7 mm. Cette faible épaisseur, grâce au fait qu'elle est petite par rapport à la longueur d'onde de l'onde de pression, évite des effets d'atténuation trop importants et permet de gonfler la membrane avec une faible pression grâce à sa très grande souplesse. Des matériaux particulièrement appropriés sont des élastomères tels que des élastomères de silicone ou des élastomères de latex, qui sont bien connus par lthomme de l'art. Naturellement, il est avantageux que l'état de surface intérieure et extérieure de la membrane au niveau du contact avec le patient soit particulièrement lisse, afin d'éviter la présence de bulles d'air qui font obstacle à la propagation des ondes de choc. Un gel de couplage peut être utilisé entre la membrane et le patient. En référence à la figure 2, on peut observer que cette membrane 18 présente une faible épaisseur sur sa partie centrale active de transmission des ondes de pression 18a et une plus grande épaisseur avec un bourrelet périphérique 19 pour augmenter sa résistance lors de sa solidarisation avec le dispositif géné-rateur d'ondes de pression 10, en particulier pour permettre un montage dans un dispositif d'ouverture/fermeture 20 visible à la figure 3. Ce dispositif d'ouverture/ fermeture 20 présente une articulation 22 montée à l'extérieur du dispositif géné-rateur 10 pour permettre l'ouverture ou la fermeture étanche de la cavité 14 avec la membrane 18, un dispositif de verrouillage 24, 26 par exemple par clipsage étant prévu du côté opposé du générateur comme bien visible à la figure 3. L'étanchéité se fait avantageusement en comprimant la membrane 18 entre le dispositif support 20 et le bord périphérique supérieur 17 du réflecteur 16 comme cela est bien compréhensible pour un homme de l'art. La membrane présente à ce niveau déjà une surépaisseur comme on peut le comprendre à partir de la considération de la figure 2. D'autre part, selon un mode de réalisation avantageux, la membrane 18 comprend sensiblement en son centre un dispositif 30 d'accrochage d'un moyen de purge pour purger l'air emprisonné dans la cavité fermée par la membrane, tel qu'un tuyau de purge, par exemple sous forme d'un anneau 32 formant corps avec la membrane 18 ou rapporté sous cette membrane après fabrication. On a représenté à Ia figure 4 la membrane 18 à l'état gonflé avec le moyen d'accrochage 30 et le moyen de purge 34, tel qu'un tuyau de purge qui aboutit à l'extérieur du réflecteur 16 en passant au travers d'un orifice de passage 36. Sur ce tuyau de purge, il peut être prévu un moyen de fermeture tel qu'une électrovanne 38, ainsi qu'un réservoir 40 équipé d'un moyen de détection de niveau de liquide, tel qu'un flotteur ou tout dispositif de détection de niveau de liquide bien connu à l'homme de l'art. En référence à la figure 5, on a représenté le dispositif générateur 10 qui est avantageusement monté en rotation sur un dispositif de commande de rotation 40 tel qu'un tambour rotatif bien connu à l'homme de l'art. Ce tambour rotatif est également monté sur un dispositif de déplacement dans une position quelconque de l'espace dans les directions X, Y, Z comme décrit dans le brevet précédent du déposant US-A-4 915 094 qui est incorporé ici par référence. Ce dispositif générateur d'ondes de pression 10 est avantageusement aussi équipé d'un dispositif de formation d'image 50, par exemple formé par une sonde échographique, monté sur un dispositif support 52 éventuellement déplaçable en rotation sur des moyens de déplacement 54 ou fixés à la périphérie externe du bord supérieur du générateur 10. Ce dispositif de formation d'image 50 est déplaçable selon 3 degrés de liberté, en rotation autour de l'axe passant par les deux foyers du réflecteur 10 grâce au dispositif de rotation 40, ainsi qu'en rotation autour de son axe longitudinal et en translation autour de son axe longitudinal 56, comme décrit dans le document précédent du déposant FR-88 1114 incorporé ici par référence. Ce dispositif de formation d'image a sa direction axiale 56 qui vise en permanence le second foyer F2 du dispositif générateur 10 pour observer en permanence la zone cible C, telle qu'une concrétion à l'intérieur du rein R d'un patient P. En référence à la figure 6, on a représenté le schéma de principe de circulation du fluide de couplage tel qu'un liquide, par exemple de l'eau dégazée. On observe que le fluide de couplage est, par exemple, stocké dans un réservoir de stockage 60 comportant une conduite 62 d'amenée de fluide de couplage telle que de l'eau dégazée et un conduit 64 de dégazage sous vide. Un conduit 66 est prévu pour amener par un dispositif de pompage 68 le fluide de couplage dans la cavité 14 du dispositif générateur 10 pour gonfler la membrane 18, comme représenté, de sorte que l'air éventuellement prisonnier dans le volume défini par la membrane 18 et la cavité 14 est évacué par le moyen de purge 34. Pour réaliser le gonflage de la membrane 18, on peut prévoir un dispositif accumulateur 70 rempli de fluide de couplage qui est introduit ou expulsé par l'emploi d'un compresseur 72 comprimant un gaz tel que de l'air 74 depuis l'atmosphère, et comportant par exemple un dispositif détendeur de réglage de pression 76. Etant donné que la membrane 18 selon la présente invention est plate et d'une grande souplesse, celle-ci peut donc être gonflée à une pression très faible habituellement et de préférence inférieure à environ 100 mbar, pression de con-signe qui est donnée par le réglage du dispositif détendeur 76. Il est à noter qu'il n'y a pas de membrane séparatrice entre le gaz tel que l'air et le liquide de couplage tel que de l'eau contenue dans le dispositif accumulateur 70, ce qui permet d'obtenir des pressions de régulation très précises et surtout aucune inertie dans la régulation. Ce paramètre est très important puisque lorsque la membrane 18 se gonfle on veut surtout éviter de déplacer le patient, ce qui fait que dès que la pression de consigne, telle que par exemple 100 mbar, est obtenue au moyen du dispositif détendeur 76, on exige que la membrane s'arrête de gonfler et donc la régulation s'opère immédiatement, soit à cause d'un contact de la membrane avec la peau du patient, soit à cause d'une déformation trop importante de la membrane. Cette caractéristique est donc obtenue par l'interface directe gaz tel que l'air/liquide de couplage tel que l'eau dans le dispositif accumulateur 70. On conçoit qu'avec la présente invention, la membrane peut être fabriquée très facilement à l'échelle industrielle à un moindre coût ce qui permettra dans une certaine mesure de considérer la membrane comme un objet consommable pour des raisons d'hygiène puisqu'elle est en contact avec la peau du patient. Il est également possible de traiter à fleur du réflecteur les patients obèses ou qui ont une cible tel qu'un calcul très profond. Ceci réduit également l'encombrement du lithotriteur en raison de l'emploi d'une membrane plate, ce qui permet aussi de passer un détecteur linéaire par exemple de rayons X audessus du dispositif générateur, alors qu'une autre géométrie ne le permettrait pas. Il est également plus aisé de changer les électrodes du générateur d'ondes de pression grâce au dispositif d'ouverture/fermeture très simple et très rapide tout en maintenant une étanchéité parfaite, notamment par compression de la membrane 18 entre le dispositif support d'ouverture/fermeture 20 et le bord supérieur 17 du dispositif. Le fonctionnement de L'appareil de traitement selon l'invention comprenant le dispositif générateur d'ondes de pression selon l'invention est immédiatement apparent à l'homme de l'art. Les phases principales sont les suivantes: On réalise le remplissage de la cavité 14 du réflecteur 16 en envoyant de l'air par le dispositif compresseur 72 dans le dispositif accumulateur 70, ce qui a pour effet de gonfler la membrane et l'air qui se trouve emprisonné sous la membrane 18 et purgé par le moyen de purge 34. Dès que la purge d'air est terminée, par détection de la présence de liquide dans le réservoir 40, l'électrovanne 38 est actionné ce qui arrête l'écoulement du liquide de couplage. La pression d'air est fournie par le compresseur 72 et la pression de consigne est fixée par le détendeur 76. Cette pression de consigne est de préférence environ égale à 100 mbar. Cette pression de consigne permet à la membrane 18 de se gonfler jusqu'à rencontrer la peau du patient P. A ce moment là, la pression sur la membrane 18 augmente et le dispositif détendeur 76 relâche éventuellement un volume d'air suffisant pour garder la pression de gonflage 18 de la membrane constante ; on obtient ainsi un système de régulation particulièrement simple. La vidange pour la mise hors service est assurée par le dispositif de pompage principal 68 ainsi qu'un jeu d'électrovannes non représenté sur la figure 6 étant donné que ces systèmes sont bien connus à l'homme de l'art. On comprend ainsi que l'invention permet d'aboutir à tous les avantages techniques déterminants précédemment énoncés. D'autre part, les figures 1 à 6 font partie intégrante de l'invention et donc de la présente description. L'invention couvre aussi toute caractéristique qui apparaîtra nouvelle à partir de la description précédente incluant les figures 1 à 6, vis-à-vis d'un état de la technique quelconque. REVENDICAONS 1. Dispositif générateur d'ondes de pression comprenant une surface active (12) focalisante en un foyer (F2) définissant une cavité (14) remplie d'un milieu de couplage, tel qu'un liquide, fermée par une membrane (18), caractérisé en ce que ladite membrane est plate et très souple. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la membrane (18) présente un coefficient d'allongement supérieur à 400 %, encore mieux supérieur à 500 % et encore mieux supérieur à 600 %. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la membrane (18) présente une faible dureté, sa dureté étant de préférence inférieure à 500 Shores A ou encore mieux inférieure à 30 Shores A. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la membrane (18) présente une faible épaisseur, avantageusement petite par rapport à la longueur d'onde de l'onde de pression, cette épaisseur étant de préférence de l'ordre du millimètre ou inférieure au millimètre. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la membrane précitée est réalisée en un élastomère, en particulier un élastomère de silicone ou de latex. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la membrane (18) présente sensiblement en son centre un moyen d'accrochage (30) d'un moyen de purge (34) pour purger l'air emprisonné dans la cavité fermée par la membrane. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (60 à 76) de gonflage de la membrane (18) avec le milieu de couplage, tel qu'un liquide ainsi que des moyens de régulation de la pression de gonflage (76) à une valeur de pression de consigne, qui est de préférence inférieure à environ 100 mbar. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la membrane (18) est montée sur un dispositif (20) d'ouverture/fermeture type couvercle articulé (en 22) à l'extérieur du dispositif (10). 9. Appareil de traitement, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif générateur d'ondes de pression (10) tel que défini à l'une quelconque des revendications précédentes. 10. Appareil de traitement selon la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif générateur d'ondes de pression comprend un réflecteur ellipsoïdal tronqué (16) comprenant un foyer interne (F1) et un foyer externe (F2).