ECHOGRAPHIC TRANSDUCER USING AN OSCILLATING PIEZOELECTRIC DISC ON WHICH A DEFORMABLE MEMBRANE FORMING A LENS IS MOUNTED

Abstract: 1. An echographic probe comprising a transducer formed from a case (1), containing a coupling liquid and having a window (2) for the passage of an ultrasonic beam, in which are immersed a piezoelectric element (3) in the form of a disk, an electric motor means and a mechanical transmission means (32 to 36) between the shaft (31) of the motor and the piezoelectric element, a deformable membrane (4) coupled to the mobile piezoelectric element (3) so as to form therewith a chamber containing a liquid with a refraction index for the acoustic waves different from that of the coupling liquid, thus forming a first lens, said chamber being connected, by means of a duct, to a fixed liquid reservoir (7), said fixed reservoir being associated with means (8) for varying the volume of the liquid which it contains, so that the first lens be deformable, characterized in that the coupling liquid has an index different from that of water with respect to the acoustic waves and in that said window (2) is formed by a relatively rigid hemispherical membrane so as to form a second non deformable lens, in that the movement of said piezoelectric element is an oscillation about an axis (XX') passing through the center of the half sphere which the membrane forms and offset with respect to the plane of said disk, so that said deformable membrane (4) is situated close to said hemispherical membrane and opposite thereto, and in that the duct comprises a mobile flexible portion (5-6) which allows the oscillating movement of the first lens.

Description: 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 boitier contenant un liquide de couplage et muni d'une fenêtre de passage d'un faisceau ultrasonore, dans lequel sont immergés un élément piézoélectrique, 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 où le faisceau ultrasonore engendré par l'élément piézoélectrique effectue un balayage angulaire plan relativement rapide. Dans les demandes de brevet français nO 80.16717 déposée le 29 Juillet 1980 pour "Sonde d'échographie à balayage sectoriel comportant deux liquides de couplage", et nO 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 comportant cette liaison mécanique spéciale, il doit être bien compris que son application pourrait être plus générale. 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 différentes de celles de 11 eau qui constitue l'élément principal des tissus observés. On peut évidemment obtenir une focalisation 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 dtastigmatisme. 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 dlindi- 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 canalisation 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'invention, 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 La figure 2 réprésente une forme d'exécution du dispo sitif qui fait osciller le traducteur. Le boitier cylindrique 1 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 de ce second diamètre ponr définir un axe fixe XX' d'oscillation. Une tige 36, montée perpendiculaire à la surface du disque 35 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 sphérique 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 contenant un liquide dont l'indice, vis à vis des ondes acoustiques, est différent de celui du liquide de couplage. On a ainsi 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 meme monté dans un boîtier 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 transducteur 3 la position relative des surfaces des deux lentilles situées à proximité l'une de l'autre et en regard l'une de l'autre 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 ultrasons. Un tel dispositif est facile à réaliser et tout à fait fiable dans son fonctionnement, même lorsque le fransducteur oscille à une fréquence relativement élevée. Il va de soi que divers autres montages du transducteiir 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.

Claims: Revendications de brevet. 1. Sonde d'échographie comportant un transducteur composé d'un boîtier (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) 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'élément piézoélectrique, autour d'un axe parallèle au plan du disque, caractérisée par une membrane déformable (4) solidarisée à l'élément piézoélectrique mobile (3) de façon à constituer avec lui une chambre contenant un liquide d'indice de réfraction pour les ondes acoustiques différent de celui du liquide de couplage, et ladite chambre étant reliée à un réservoir fixe (7) de liquide au moyen d'une canalisation comportant une portion mobile souple (5-6), ledit réservoir fixe étant associé à des moyens (8) de faire varier le volume du liquide qu'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 constituée par une membrane hémisphérique relativement rigide, caractérisée en ce que le mouvement oscillant de l'élément piézoélectrique se fait autour d'un axe (XX') passant par le centre de la demi-sphère que forme la membrane et décalé par rapport au plan du disque, de manière que la membrane déformable (4) soit située à proximité de ladite membrane hémisphérique et en regard de celle-ci. 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 en le comprimant plus ou moins au moyen d'un organe réglable en translation (8). 4. Sonde selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'organe moteur d'entraînement de l'élément piézoélectrique comporte un arbre (31) disposé sur l'axe de symétrie du boîtier 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 nie'canique agencé pour autoriser la rotation de la biellette sur elle-meme à l'exclusion de sa translation 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 biellette non liée à l'arbre (31), et une tige (36) montée perpendiculairement au disque (35) au centre de celui-ci, l'élément piézoélectrique étant un disque (3) fixé en son centre à l'extrémité opposée de la tige (36).

Inventors: DORY, JACQUES
Applicants: EDAP INTERNATIONAL
Application year: 1985
Main classification: G10K11
IPC codes: G10K11, G01N29, A61B8