Brevet FR3162352A1 — publié le 20251128

SONDE ULTRASONORE L’invention concerne une sonde ultrasonore (10) incorporant une unité de transducteur ultrasonore pivotante (13) et un fluide de couplage acoustique (15) dans un boîtier (11), utilisant un câble coaxial (17) entre l’unité de transducteur ultrasonore (13) et un dispositif de diagnostic d'image (30). Le câble coaxial (17) est configuré avec un premier câble coaxial (17a) qui a une extrémité connectée à l'unité de transducteur ultrasonore (13) et l'autre extrémité connectée à une extrémité d'une carte de circuits imprimés flexible (19), et est incorporé dans le boîtier (11), et un second câble coaxial (17b) avec une extrémité connectée à l'autre extrémité de la carte de circuits imprimés flexible (19) et l'autre au dispositif de diagnostic d'image (30). La sonde ultrasonore (10) comprend une partie de structure étanche aux liquides (21) qui monte la carte de circuits imprimés flexible (19) sur le boîtier (11) dans un état étanche aux liquides. Figure à publier avec l’abrégé : FIG. 1 SONDE ULTRASONORE ARRIÈRE-PLAN 1. Domaine technique La présente invention concerne une sonde ultrasonore ayant une structure dans laquelle une unité de transducteur ultrasonore pivotante et un fluide de couplage acoustique sont incorporés dans un boîtier. 2. Description de l’état de la technique associé Les sondes ultrasonores sont utilisées dans divers domaines, notamment dans le domaine médical, et sont devenues essentielles pour diagnostiquer des maladies internes dans le corps humain, etc. À titre d'exemple d’une sonde ultrasonore, il existe une structure dans laquelle une unité de transducteur ultrasonore pivotante et un fluide de couplage acoustique sont incorporés dans un boîtier (par exemple, Littérature Brevet 1). En utilisant une unité de transducteur ultrasonore pivotante, des informations d'images tridimensionnelles peuvent être obtenues, ce qui fournit de nombreux éléments d'informations utiles pour un diagnostic. En utilisant un fluide de couplage acoustique, l’unité de transducteur ultrasonore peut efficacement transmettre et recevoir des ondes ultrasonores. Également, à titre d’exemple du type de sonde ultrasonore, il en existe un pour les cavités corporelles (par exemple, Littérature Brevet 2). 3. Etat de la technique associé : Littérature Brevet [Littérature Brevet 1] Demande de brevet japonais rendue publique No. 2022-11236 [Littérature Brevet 2] Demande de brevet japonais rendue publique No. 2019-17637 RÉSUMÉ 1. Problème technique Les inventeurs associés à cette invention ont également fait progresser le développement d'une sonde ultrasonore pour les cavités corporelles qui incorpore une unité de transducteur ultrasonore pivotante et un fluide de couplage acoustique dans un boîtier. En outre, les inventeurs ont fait progresser le développement d'une sonde ultrasonore utilisant une unité de transducteur ultrasonore pivotante ayant de multiples éléments de sondes, et utilisant des câbles coaxiaux multiconducteurs pour améliorer la propriété de blindage des signaux. Toutefois, comme cela sera décrit en détail plus tard, dans la sonde ultrasonore en phase de développement, lorsque l'unité de transducteur ultrasonore a été pivotée, le problème de la formation de bulles dans le fluide de couplage acoustique a été rencontré. Puisque les bulles causent une dégradation des performances de la sonde ultrasonore, une technologie permettant de réduire la formation de bulles est souhaitée. La présente invention a été réalisée en tenant compte des points ci-dessus, et par conséquent, l’objectif de cette invention est de fournir une nouvelle sonde ultrasonore ayant une structure qui incorpore une unité de transducteur ultrasonore pivotante et un fluide de couplage acoustique dans un boîtier, et est d'un type utilisant un câble coaxial, ayant une structure qui réduit facilement la formation de bulles dans le fluide de couplage acoustique. 2. Solution au problème Afin d’atteindre l’objectif, la présente invention a pour objet une sonde ultrasonore comprenant : un boîtier ; une unité de transducteur ultrasonore pivotante et un fluide de couplage acoustique qui sont incorporés dans le boîtier ; et un câble coaxial qui relie l’unité de transducteur ultrasonore à un dispositif externe de diagnostic d'image, le câble coaxial est configuré avec un premier câble coaxial qui a une extrémité connectée à l'unité de transducteur ultrasonore et l'autre extrémité connectée à une extrémité d'une carte de circuits imprimés flexible, et est incorporé dans le boîtier, et un second câble coaxial qui a une extrémité connectée à l'autre extrémité de la carte de circuits imprimés flexible et l'autre extrémité connectée au dispositif externe de diagnostic d'image, et la sonde ultrasonore comprend : la carte de circuits imprimés flexible, et une partie de structure étanche aux liquides qui monte la carte de circuits imprimés flexible sur le boîtier dans un état étanche aux liquides. Pour la mise en œuvre de l’invention, il est préférable que le boîtier soit de forme allongée, que l’unité de transducteur ultrasonore soit incorporée dans un côté d’extrémité du boîtier, et que la carte de circuits imprimés flexible soit montée sur l'autre côté d’extrémité. La sonde ultrasonore est de préférence pour une cavité corporelle. Dans une sonde ultrasonore pour une cavité corporelle, dans laquelle le boîtier est de forme allongée, le câble coaxial monté à l'intérieur du boîtier devient plus long. Un câble coaxial plus long présente un intervalle plus important entre la gaine extérieure et le fil d'âme, ce qui conduit à une augmentation de la quantité de bulles stockées. Dans de tels cas, comme dans la présente invention, l'utilisation d'un premier câble coaxial dont les deux extrémités sont ouvertes à l'intérieur du boîtier facilite le dégazage des bulles existant entre la gaine extérieure et le fil d'âme, ce qui permet de réduire plus facilement la formation de bulles dans le fluide de couplage acoustique. Selon la sonde ultrasonore de la présente invention, la structure divise le câble coaxial en deux parties. Comme le premier câble coaxial présente une structure dans laquelle les deux extrémités sont ouvertes dans le fluide de couplage acoustique, l'air situé dans l'intervalle entre la gaine extérieure et le fil d'âme du premier câble coaxial est facilement dégazé pendant l'opération de dégazage effectuée avant le remplissage du fluide de couplage acoustique dans le boîtier. Dans les cas où seulement une extrémité du câble coaxial est ouverte et où l'autre extrémité est connectée à un dispositif externe de diagnostic d'image (exemple comparatif décrit plus tard), il existe un risque que l'air situé dans l'intervalle entre la gaine extérieure et le fil d'âme du long câble coaxial devienne une source de production de bulles, provoquant des bulles dans le fluide de couplage acoustique pendant une longue période, tandis que la structure de la présente invention permet d'éviter ce risque. En outre, dans la présente invention, étant donné qu’une carte de circuits imprimés flexible est utilisée comme élément de relais entre le premier câble coaxial et le second câble coaxial, comme cela sera décrit en détail ultérieurement, il est plus facile de loger des câbles coaxiaux multiconducteurs, plus facile d’obtenir une étanchéité aux liquides et plus facile d'améliorer la propriété de blindage électromagnétique. Avantageusement, la partie de structure étanche aux liquides comprend : un adaptateur tubulaire qui renferme un fil d'âme à l'autre côté d’extrémité du premier câble coaxial, la carte de circuits imprimés flexible et un fil d'âme à un côté d’extrémité du second câble coaxial ; un agent de remplissage remplissant l'adaptateur ; et une garniture disposée entre une paroi extérieure de l'adaptateur et le boîtier. Ainsi, une nouvelle sonde ultrasonore ayant une structure permettant de réduire facilement la formation de bulles dans le fluide de couplage acoustique peut être fournie. FIG. 1 est un schéma décrivant la structure globale d'une sonde ultrasonore 10 selon un mode de réalisation. FIG. 2 est un schéma décrivant les détails de la sonde ultrasonore 10 selon le mode de réalisation en vue éclatée. FIG. 2 est un autre schéma décrivant les détails de la sonde ultrasonore 10 selon le mode de réalisation en vue en coupe transversale. FIG. 3 est un schéma décrivant une sonde ultrasonore 50 selon un exemple comparatif. Ci-après, des modes de réalisation de l’invention vont être décrits en se référant aux dessins. Il convient de noter que chacun des schémas utilisés pour la description est simplement représenté de manière schématique dans la mesure où l’invention peut être comprise. En outre, dans chacun des schémas utilisés pour la description, les mêmes numéros sont attribués à des éléments constitutifs similaires, et leurs descriptions peuvent être omises. En outre, les formes, les matériaux, etc. décrits dans les modes de réalisation qui suivent ne sont que des exemples compris dans le cadre de la présente invention. Par conséquent, l’invention n'est pas limitée aux seuls modes de réalisation qui suivent. 1. Configuration d'une sonde ultrasonore 10 selon le mode de réalisation Un exemple dans lequel l’invention est appliquée à une sonde ultrasonore pour une cavité corporelle est décrit en tant que mode de réalisation de la présente invention. Les FIG. 1 , FIG. 2 et FIG. 2 sont des schémas descriptifs à cet effet. En particulier, la FIG. 1 est un schéma décrivant la structure globale de la sonde ultrasonore 10 du mode de réalisation, la FIG. 2 est une vue éclatée décrivant les détails de la sonde ultrasonore 10 du mode de réalisation, et la FIG. 2 est une vue en coupe transversale agrandie coupée le long de la ligne S-S dans la partie M de la FIG. 2 . Dans la FIG. 1 , un dispositif externe de diagnostic 30 auquel la sonde ultrasonore 10 est connectée est également représenté. La sonde ultrasonore 10 comprend un boîtier 11, une unité de transducteur ultrasonore pivotante 13 et un fluide de couplage acoustique 15 incorporés dans le boîtier 11, un câble coaxial 17 qui relie l’unité de transducteur ultrasonore 13 à un dispositif externe de diagnostic d'image 30, une carte de circuits imprimés flexible 19 et une partie de structure étanche aux liquides 21. Cependant, dans les FIG. 1 , FIG. 2 et FIG. 2 , l'illustration du mécanisme d'entraînement, etc. pour faire pivoter l'unité de transducteur ultrasonore 13 est omise. L'une des caractéristiques de la sonde ultrasonore 10 de la présente invention est que le câble coaxial 17 est composé d'un premier câble coaxial 17a dont une extrémité est connectée à l'unité de transducteur ultrasonore 13 et l'autre extrémité est connectée à une extrémité de la carte de circuits imprimés flexible 19, et d'un second câble coaxial 17b dont une extrémité est connectée à l'autre extrémité de la carte de circuits imprimés flexible 19 et l'autre extrémité est connectée au dispositif externe de diagnostic 30. Une autre caractéristique est que la sonde ultrasonore 10 comprend la carte de circuits imprimés flexible 19 et la partie de structure étanche aux liquides 21 qui monte la carte de circuits imprimés flexible 19 dans un état étanche aux liquides sur le boîtier 11. La structure spécifique, etc. de chacun des éléments constitutifs va être décrite ci-après. Le boîtier 11, dans l'exemple, est conçu pour être de forme allongée afin de constituer une sonde ultrasonore pour une cavité corporelle. Le boîtier 11, dans l'exemple, est constitué de deux parties ayant chacune une paroi extérieure d'une épaisseur prédéterminée, et qui sont conçues pour être liées ensemble avec de l'adhésif, etc. après le montage de l’unité de transducteur ultrasonore, etc. à l'intérieur. Le matériau du boîtier 11 peut être composé de n'importe quel matériau en fonction de la conception de la sonde ultrasonore, tel que de la résine ou du métal, ou du métal recouvert de résine. L’unité de transducteur ultrasonore 13 est incorporée à un côté d’extrémité du boîtier 11, et la carte de circuits imprimés flexible 19 est montée à l'autre extrémité du boîtier 11 par l’intermédiaire de la partie de structure étanche aux liquides 21. L'unité de transducteur ultrasonore 13 est un réseau de multiples transducteurs disposés en forme d’éventail dans l'exemple. Le nombre de transducteurs est déterminé en fonction de la résolution et de la quantité d'informations d'image requises pour la sonde ultrasonore 10. Sans que cela ne soit limitatif, le nombre de transducteurs est par exemple de 128 éléments. Chacun des transducteurs peut être composé, par exemple, de céramique piézoélectrique, etc. Des électrodes prédéterminées sont prévues sur chacun des transducteurs, et sont connectées au dispositif de diagnostic d'image 30 par l'intermédiaire du premier câble coaxial 17a et du second câble coaxial 17b décrits ultérieurement. Dans l'exemple, l'unité de transducteur ultrasonore 13 est conçue pour pivoter comme indiqué par une flèche Q autour d'un point de pivot P (voir FIG. 1 ) de l’éventail. Bien que cela ne soit pas illustré, un arbre et un engrenage provenant d'un moteur sont reliés à l'unité de transducteur ultrasonore 13. Le fluide de couplage acoustique 15 remplit l'espace interne du boîtier 11, et améliore l'adaptation acoustique des ondes ultrasonores transmises et reçues à travers la paroi du boîtier 11 par rapport à l'unité de transducteur ultrasonore 13. Le premier câble coaxial 17a comporte une extrémité connectée à l'unité de transducteur ultrasonore 13 et l'autre extrémité connectée à une extrémité de la carte de circuits imprimés flexible 19. Ainsi, le premier câble coaxial 17a est monté à l'intérieur du boîtier 11 avec les deux extrémités à l'état ouvert. Par conséquent, aux deux extrémités respectives du premier câble coaxial 17a, un intervalle 17z entre une gaine extérieure 17x et un fil d'âme 17y est en contact avec l'espace à l'intérieur du boîtier 11, c'est-à-dire dans une relation ouverte. D'autre part, le second câble coaxial 17b comporte une extrémité connectée à l'autre extrémité de la carte de circuits imprimés flexible 19, et l'autre extrémité connectée au dispositif externe de diagnostic 30. Par conséquent, le second câble coaxial 17b est dans une relation de disposition où le second câble coaxial 17b n'entre pas en contact avec l'espace interne du boîtier 11. La carte de circuits imprimés flexible 19 peut être composée de n’importe quel type connu arbitrairement approprié. La carte de circuits imprimés flexible 19 comporte un câblage pour le nombre plus α des multiples transducteurs prévus sur l'unité de transducteur ultrasonore 13. Cependant, la carte de circuits imprimés flexible 19 est recouverte par la partie de structure étanche aux liquides 21 décrite ultérieurement de telle sorte que le fluide de couplage acoustique 15 ne s'écoule pas vers l'extérieur du boîtier 11 à partir de la partie. La partie de structure étanche aux liquides 21, dans l'exemple, comme le montrent particulièrement les FIG. 2 et FIG. 2 , est composée d'un adaptateur 21a, d'un agent de remplissage 21b et d'une garniture 21c. Plus précisément, l'adaptateur 21a est un composant tubulaire qui renferme le fil d'âme de l'autre côté d’extrémité du premier câble coaxial 17a, la carte de circuits imprimés flexible 19 et le fil d'âme d'un côté d’extrémité du second câble coaxial 17b. Il est préférable que l'adaptateur 21a soit réalisé en métal, et il est également préférable de connecter l'adaptateur 21a à la terre pour assurer la propriété de blindage électromagnétique. L’agent de remplissage 21b remplit l'intervalle entre l'adaptateur 21a et la carte de circuits imprimés flexible 19, etc. à l'intérieur de l'adaptateur 21a. L’agent de remplissage 21b, sans y être limité, peut être composé de résine de silicone par exemple. La garniture 21c assure l'étanchéité aux liquides entre le boîtier 11 et l'adaptateur 21a, et peut être composée d'une garniture en caoutchouc par exemple. La partie de structure étanche aux liquides 21 composée de l'adaptateur 21a, de l’agent de remplissage 21b et de la garniture 21c empêche le fluide de couplage acoustique 15 à l'intérieur du boîtier 11 de s'écouler hors du boîtier 11. 2. Fonctionnement et effet de la sonde ultrasonore 10 du mode de réalisation Dans ce qui suit, en se référant à la FIG. 1 , le fonctionnement et l'effet de la sonde ultrasonore 10 du mode de réalisation vont être décrits. Dans le cas de la sonde ultrasonore 10 du mode de réalisation, le premier câble coaxial 17a est incorporé dans l'espace interne du boîtier 11 et, en outre, comme les deux extrémités sont ouvertes, aux deux extrémités du premier câble coaxial 17a, l'intervalle 17z entre la gaine extérieure 17x et le fil d'âme 17y est en contact avec l'espace interne du boîtier 11. Par conséquent, lors de l'opération de dégazage de l'espace interne du boîtier 11 effectuée avant le remplissage du fluide de couplage acoustique 15 dans l'espace du boîtier 11, l'air situé dans l'intervalle 17z du premier câble coaxial 17a peut être efficacement dégazé à partir des deux extrémités du premier câble coaxial 17a. Ainsi, par rapport à un exemple comparatif décrit plus loin, le risque que le câble coaxial devienne une source de formation de bulles peut être réduit. Par conséquent, même si le premier câble coaxial 17a oscille en réponse au pivotement de l'unité de transducteur ultrasonore 13, le risque de formation de bulles peut être réduit. 3. Exemple comparatif La FIG. 3 est un schéma décrivant une sonde ultrasonore 50 selon un exemple comparatif. La différence entre la sonde ultrasonore 50 de l'exemple comparatif et la présente invention est qu'un câble coaxial 51 s'étendant de l'unité de transducteur ultrasonore 13 au dispositif de diagnostic d'image 30 est un unique câble coaxial. En d'autres termes, à une extrémité du câble coaxial 51, un fil d’âme 51y est connecté à l'unité de transducteur ultrasonore 13, et l'autre extrémité atteint le dispositif de diagnostic d'image 30 à travers le boîtier 11. Par conséquent, un intervalle entre une gaine extérieure 51x et le fil d'âme 51y du câble coaxial 51 est en contact avec le fluide de couplage acoustique 15 dans l'espace interne du boîtier 11 seulement à un côté d’extrémité du câble coaxial 51. Par conséquent, étant donné qu'un câble coaxial 51 très long par rapport au mode de réalisation entre en contact avec le fluide de couplage acoustique 15, une grande quantité d'air stockée dans un intervalle 51z entre la gaine extérieure 51x et le fil d'âme 51y du câble coaxial 51 très long par rapport au mode de réalisation ne peut pas être éliminée par l'opération de dégazage seule et restera après l'achèvement du produit. C'est pourquoi, dans le cas de l'exemple comparatif, des bulles sont plus susceptibles d’apparaitre en réponse au pivotement de l'unité de transducteur ultrasonore 13. Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, un exemple dans lequel la présente invention est appliquée à une sonde ultrasonore pour une cavité humaine a été décrit, mais la présente invention peut être appliquée à diverses sondes ultrasonores ayant une structure dans laquelle une unité de transducteur ultrasonore pivotante et un fluide de couplage acoustique sont incorporés dans un boîtier. Description des chiffres de référence : 10 : sonde ultrasonore selon un mode de réalisation 11 : boîtier 13 : unité de transducteur ultrasonore 15 : fluide de couplage acoustique 17a : premier câble coaxial 17b : second câble coaxial 17x : gaine extérieure 17y : fil d'âme 17z : intervalle 19 : carte de circuits imprimés flexible 21 : partie de structure étanche aux liquides 21a : adaptateur 21b : agent de remplissage 21c : garniture 50 : sonde ultrasonore selon un exemple comparatif Sonde ultrasonore (10), caractérisée par le fait qu’elle comprend : un boîtier (11) ; une unité de transducteur ultrasonore pivotante (13) et un fluide de couplage acoustique (15) incorporés dans le boîtier (11) ; et un câble coaxial (17), reliant l’unité de transducteur ultrasonore (13) à un dispositif externe de diagnostic d'image (30), et le câble coaxial (17) étant configuré avec un premier câble coaxial (17a) qui a une extrémité connectée à l'unité de transducteur ultrasonore (13) et l'autre extrémité connectée à une extrémité d'une carte de circuits imprimés flexible (19), et est incorporé dans le boîtier (11), et un second câble coaxial (17b) qui a une extrémité connectée à l'autre extrémité de la carte de circuits imprimés flexible (19) et l'autre extrémité connectée au dispositif externe de diagnostic d'image (30), et la sonde ultrasonore (10) comprenant : la carte de circuits imprimés flexible (19), et une partie de structure étanche aux liquides (21) qui monte la carte de circuits imprimés flexible (19) sur le boîtier (11) dans un état étanche aux liquides. Sonde ultrasonore (10) selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le boîtier (11) est de forme allongée, l'unité de transducteur ultrasonore (13) étant incorporée dans un côté d’extrémité du boîtier (11) et la carte de circuits imprimés flexible (19) étant montée sur l'autre côté d’extrémité. Sonde ultrasonore (10) selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la partie de structure étanche aux liquides (21) comprend : un adaptateur tubulaire (21a) qui renferme un fil d'âme à l'autre côté d’extrémité du premier câble coaxial (17a), la carte de circuits imprimés flexible (19) et un fil d'âme à un côté d’extrémité du second câble coaxial (17b), un agent de remplissage (21b) remplissant l'adaptateur (21a), et une garniture (21c) disposée entre une paroi extérieure de l'adaptateur (21a) et le boîtier (11). Sonde ultrasonore (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que la sonde ultrasonore (10) est une sonde ultrasonore pour une cavité corporelle.