FR2707112A1

FR2707112A1 - Device for measuring rheological properties of a soft tissue by echography

Info

Publication number: FR2707112A1
Application number: FR9307841A
Authority: FR
Inventors: Diridollou Stephane; Berson Marceau; Patat Frederic; Vaillant Loic; Pourcelot Leandre
Original assignee: Pierre Fabre Dermo Cosmetique SA
Current assignee: Pierre Fabre Dermo Cosmetique SA
Priority date: 1993-06-28
Filing date: 1993-06-28
Publication date: 1995-01-06
Anticipated expiration: 2013-06-28
Also published as: FR2707112B1

Abstract

The invention relates to a device for measuring the rheological properties of a soft tissue, in particular the skin, this device comprising a probe (100) comprising a vessel provided with an orifice to be applied onto the tissue, suction means (140) for producing a reduced pressure in the vessel and deforming by suction the tissue region bounded by the said orifice and means for measuring the deformations of the said region in response to this pressure reduction. These measuring means include an ultrasound transducer designed to operate in emission/reception using an echographic technique and the vessel contains a liquid so that the propagation of the ultrasound between the transducer and the said region takes place in a liquid medium. The device includes means (120, 160, 170) for processing the signals delivered via the transducer, which means are designed to provide information regarding the amplitude and the kinematics of the deformations in depth of the said tissue.

Description

La présente invention concerne un dispositif pour la mesure des propriétés rhéologiques d'un tissu mou, en particulier mais non exclusivement la peau. The present invention relates to a device for measuring the rheological properties of a soft tissue, in particular but not exclusively the skin.

On a proposé un dispositif comportant une sonde comprenant une cuve pourvue d'un orifice à appliquer sur le tissu, des moyens d'aspiration pour provoquer une dépression dans la cuve et déformer par succion une région du tissu délimitée par ledit orifice et des moyens de mesure des déformations de cette région. Ces moyens de mesure connus évaluent la distance sur laquelle se déforme la surface du tissu à l'intérieur de la cuve, au moyen d'un émetteur et d'un récepteur d'ultrasons fixes et séparés, situés dans la cuve, la propagation des ultrasons s'effectuant dans l'air. Ce dispositif connu ne donne pas entièrement satisfaction car il ne permet pas d'explorer le tissu en profondeur et ne délivre pas d'informations sur la cinématique et l'étendue de la déformation des différentes structures constitutives du tissu. A device has been proposed comprising a probe comprising a tank provided with an orifice to be applied to the fabric, suction means for causing a depression in the tank and deforming by suction a region of the tissue delimited by said orifice and means for measurement of the deformations of this region. These known measurement means evaluate the distance over which the surface of the tissue inside the tank is deformed, by means of a transmitter and a receiver of fixed and separate ultrasound, located in the tank, the propagation of ultrasound taking place in the air. This known device is not entirely satisfactory because it does not make it possible to explore the tissue in depth and does not deliver information on the kinematics and the extent of the deformation of the various constituent structures of the tissue.

La présente invention a pour objet de proposer un dispositif perfectionné du type précité permettant de suivre la cinématique de la déformation du tissu en profondeur et de mesurer les propriétés rhéologiques de ce dernier. The object of the present invention is to propose an improved device of the aforementioned type making it possible to follow the kinematics of the deformation of the tissue in depth and to measure the rheological properties of the latter.

Selon l'invention, lesdits moyens de mesure comportent un transducteur ultrasonore adapté à fonctionner en émission / réception selon une technique écho graphique déterminée, la cuve contient un liquide de sorte que la propagation des ultrasons entre le transducteur et ladite région s'effectue en milieu liquide et le dispositif comporte des moyens de traitement des signaux délivrés par le transducteur, adaptés à fournir des informations sur l'amplitude et la cinématique des déformations en profondeur dudit tissu. According to the invention, said measuring means comprise an ultrasonic transducer adapted to operate in transmission / reception according to a determined graphic echo technique, the tank contains a liquid so that the propagation of ultrasound between the transducer and said region takes place in the medium liquid and the device comprises means for processing the signals delivered by the transducer, adapted to provide information on the amplitude and the kinematics of the deformations in depth of said tissue.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, ledit orifice est porté par une partie amovible de Ia sonde. De préférence, celui-ci est circulaire, bordé par une paroi annulaire de la sonde. According to an advantageous characteristic of the invention, said orifice is carried by a removable part of the probe. Preferably, the latter is circular, bordered by an annular wall of the probe.

Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, lesdits moyens d'aspiration comportent un convertisseur électropneumatique relié à une source d'air sous pression réduite et à une source d'air comprimé, adapté à délivrer une pression variable en fonction d'un signal de commande électrique. De préférence, les moyens d'aspiration comportent un réservoir relié audit convertisseur électropneumatique et à la cuve par l'intermédiaire d'une électrovanne d'isolement, ledits moyens d'aspiration comportant en outre une électrovanne d'échappement pour permettre la mise à pression ambiante rapide de la cuve. De préférence, ladite électrovanne d'échappement est une vanne trois voies commandée pour faire communiquer dans un cas ladite vanne d'échappement et la cuve et dans un autre cas la cuve et l'extérieur à pression ambiante. According to another advantageous characteristic of the invention, said suction means comprise an electropneumatic converter connected to a source of air under reduced pressure and to a source of compressed air, adapted to deliver a variable pressure as a function of a signal electric control. Preferably, the suction means comprise a reservoir connected to said electropneumatic converter and to the tank by means of an isolation electrovalve, said suction means further comprising an exhaust electrovalve to allow the pressurization rapid ambient temperature of the tank. Preferably, said exhaust solenoid valve is a three-way valve controlled to communicate in one case said exhaust valve and the tank and in another case the tank and the outside at ambient pressure.

Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, la sonde comporte un compartiment inférieur portant à sa base ledit orifice et un compartiment supérieur formant piège à liquide, ces deux compartiments communiquant par un passage étroit situé à la base du compartiment supérieur, ce dernier étant en outre relié à sa partie supérieure par un conduit auxdits moyens d'aspiration. De préférence, le compartiment supérieur est séparé selon son diamètre en deux parties par une paroi, l'une des parties contenant l'arrivée dudit conduit dans le compartiment supérieur et l'autre contenant ledit passage, ces parties communiquant entre elles au travers d'un tube en U ouvert vers le bas et dont le dos traverse ladite paroi. According to another advantageous characteristic of the invention, the probe comprises a lower compartment carrying at its base said orifice and an upper compartment forming a liquid trap, these two compartments communicating by a narrow passage located at the base of the upper compartment, the latter being further connected to its upper part by a conduit to said suction means. Preferably, the upper compartment is separated according to its diameter into two parts by a wall, one of the parts containing the arrival of said conduit in the upper compartment and the other containing said passage, these parts communicating with each other through a U-shaped tube open at the bottom and the back of which crosses said wall.

Dans un mode de réalisation de l'invention, le transducteur est situé dans une cellule étanche contenant un liquide et située à l'intérieur de la cuve, cette cellule comportant une paroi souple au contact du liquide de la cuve, sur le trajet des ondes ultrasonores. In one embodiment of the invention, the transducer is located in a sealed cell containing a liquid and located inside the tank, this cell having a flexible wall in contact with the liquid in the tank, on the wave path ultrasonic.

Dans un mode de réalisation de l'invention, le transducteur est monté à l'extrémité d'un bras oscillant autour d'un axe transversal à la perpendiculaire au plan dudit orifice de façon à effectuer un balayage sectoriel du tissu. In one embodiment of the invention, the transducer is mounted at the end of an arm oscillating around an axis transverse to the perpendicular to the plane of said orifice so as to perform a sectoral scanning of the tissue.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de réalisation non limitatifs de l'invention, et à l'examen du dessin annexé sur lequel: - la figure 1 est un schéma synoptique d'un dispositif selon l'invention, - la figure 2 est un schéma synoptique des moyens d'aspiration utilisés pour
provoquer une dépression dans la cuve, - les figures 3A et 3B représentent l'évolution théorique de la dépression
dans la cuve selon deux modes de fonctionnement du dispositif, - la figure 4 est une vue schématique en coupe axiale d'une première
réalisation de la sonde, - la figure 5 est une vue schématique en coupe axiale d'une deuxième
réalisation de la sonde, - la figure 6 est une vue schématique en coupe axiale d'une troisième
réalisation de la sonde, - la figure 7 est une vue en section transversale selon le trait de coupe VII
VII de la figure 6, et - la figure 8 montre un support utilisé pour maintenir la sonde.Other characteristics and advantages of the present invention will appear on reading the detailed description which follows, of nonlimiting exemplary embodiments of the invention, and on examining the appended drawing in which: - Figure 1 is a block diagram of a device according to the invention, - Figure 2 is a block diagram of the suction means used for
cause a depression in the tank, - Figures 3A and 3B represent the theoretical evolution of depression
in the tank according to two modes of operation of the device, - Figure 4 is a schematic view in axial section of a first
embodiment of the probe, - Figure 5 is a schematic view in axial section of a second
embodiment of the probe, - Figure 6 is a schematic view in axial section of a third
embodiment of the probe, - Figure 7 is a cross-sectional view along the section line VII
VII of Figure 6, and - Figure 8 shows a support used to hold the probe.

On a représenté sur la figure 1 le schéma synoptique d'un dispositif de mesure des propriétés rhéologiques d'un tissu mou par échographie selon l'invention. Ce dispositif comporte une sonde 100 à appliquer sur un tissu mou, tel que la peau, un tendon ou un muscle dont on cherche à évaluer les propriétés rhéologiques. Dans toute la description on entend par "propriétés rhéologiques" l'ensemble des paramètres liés à la déformation du tissu au cours du temps sous l'effet d'une contrainte qui lui est appliquée, notamment son élasticité, sa viscosité, sa plasticité, son coefficient de Poisson, etc.... FIG. 1 shows the block diagram of a device for measuring the rheological properties of a soft tissue by ultrasound according to the invention. This device comprises a probe 100 to be applied to soft tissue, such as the skin, a tendon or a muscle whose rheological properties are sought to be evaluated. Throughout the description, the term "rheological properties" means all the parameters related to the deformation of the tissue over time under the effect of a stress which is applied to it, in particular its elasticity, its viscosity, its plasticity, its Poisson's ratio, etc.

Conformément à l'invention, la sonde 100 comporte une cuve partiellement remplie de liquide et pourvue d'un orifice à appliquer sur le tissu et un transducteur ultrasonore adapté à fonctionner en émission / réception selon une technique échographique connue. En émission, le transducteur, connu en lui-même, est alimenté en énergie électrique par un module d'émission 110 également connu et en réception, ce même transducteur délivre des signaux analogiques électriques correspondant aux échos réfléchis aux interfaces des différentes structures constitutives du tissu (par exemple dans le cas de la peau, l'épiderme, le derme et l'hypoderme) vers un module de réception 120 connu. Le temps séparant l'émission par le transducteur d'une onde ultrasonore et la réception d'un signal représentatif d'un écho à l'interface de deux structures du tissu correspond à un aller-retour de l'onde ultrasonore jusqu'à cette interface. According to the invention, the probe 100 comprises a tank partially filled with liquid and provided with an orifice to be applied to the tissue and an ultrasonic transducer adapted to operate in transmission / reception according to a known ultrasound technique. In transmission, the transducer, known in itself, is supplied with electrical energy by a transmission module 110 also known and in reception, this same transducer delivers analog electrical signals corresponding to the echoes reflected at the interfaces of the various constituent structures of the tissue (for example in the case of the skin, epidermis, dermis and hypodermis) to a known reception module 120. The time between the emission by the transducer of an ultrasonic wave and the reception of a signal representative of an echo at the interface of two structures of the tissue corresponds to a round trip of the ultrasonic wave until this interface.

L'amplitude des signaux analogiques délivrés par le transducteur est représentative de la différence d'impédance acoustique à ladite interface. Le transducteur fonctionne avantageusement à une fréquence supérieure à 20 MS. The amplitude of the analog signals delivered by the transducer is representative of the difference in acoustic impedance at said interface. The transducer advantageously operates at a frequency greater than 20 MS.

Un capteur de pression 130 est associé à la sonde 100 pour suivre en permanence la pression à l'intérieur de la cuve. Des moyens d'aspiration 140 sont reliés à la cuve par un conduit C' pour établir à l'intérieur de celle-ci une pression choisie et les moyens d'aspiration 140 sont commandés en 153 selon un programme défini par un microcontrôleur 150, comme cela sera décrit plus en détail dans la suite. Le microcontrôleur 150 est relié en 151 au module d'émission 110 pour commander l'émission des ultrasons. Le microcontrôleur 150 est également relié en 152 au capteur de pression 130 et forme une boucle d'asservissement de la pression régnant dans la cuve à une valeur choisie par l'utilisateur. Le module de réception 120 est relié à une carte d'acquisition numérique 160 connue en elle-même, adaptée à mettre sous forme numérique les signaux analogiques délivrés par le transducteur. A pressure sensor 130 is associated with the probe 100 to continuously monitor the pressure inside the tank. Suction means 140 are connected to the tank by a conduit C 'to establish inside thereof a selected pressure and the suction means 140 are controlled at 153 according to a program defined by a microcontroller 150, as this will be described in more detail below. The microcontroller 150 is connected at 151 to the emission module 110 to control the emission of the ultrasound. The microcontroller 150 is also connected at 152 to the pressure sensor 130 and forms a pressure control loop prevailing in the tank at a value chosen by the user. The reception module 120 is connected to a digital acquisition card 160 known in itself, adapted to put in digital form the analog signals delivered by the transducer.

Le fonctionnement de la carte d'acquisition numérique 160 est contrôlé par le microcontrôleur 150 relié à celle-ci en 154 et la carte 160 est reliée par ailleurs en 171 à un micro-ordinateur 170 assurant la mémorisation et le traitement des données numériques délivrées par la carte d'acquisition 160.The operation of the digital acquisition card 160 is controlled by the microcontroller 150 connected to the latter at 154 and the card 160 is also connected at 171 to a microcomputer 170 ensuring the storage and processing of the digital data delivered by the acquisition card 160.

Le micro-ordinateur 170 est relié en 155 au microcontrôleur pour lui indiquer le mode d'évolution de la pression dans la cuve choisi par l'utilisateur. Le micro-ordinateur 170 sert par ailleurs à l'affichage des images d'échographie représentatives de l'évolution des différentes structures du tissu au cours de sa déformation, calcule différents paramètres rhéologiques du tissu et donne le volume de l'élément de tissu sollicité par la contrainte de succion. La programmation du micro-ordinateur 170 est effectuée sans difficultés par l'homme de métier pour accomplir les différentes tâches précitées et ne sera pas décrite davantage.The microcomputer 170 is connected at 155 to the microcontroller to indicate the mode of evolution of the pressure in the tank chosen by the user. The microcomputer 170 is also used to display ultrasound images representative of the evolution of the different structures of the tissue during its deformation, calculates different rheological parameters of the tissue and gives the volume of the element of tissue requested. by the suction constraint. Programming of the microcomputer 170 is carried out without difficulty by a person skilled in the art to accomplish the various aforementioned tasks and will not be described further.

Le microcontrôleur 150 gère le fonctionnement des différents éléments constitutifs du dispositif (module d'émission, module de réception, carte d'acquisition, moyens d'aspiration, ...). n est connu en lui-même et aisément programmé par l'homme de métier. Le microcontrôleur 150 ne sera donc pas décrit plus en détail. The microcontroller 150 manages the operation of the various constituent elements of the device (transmission module, reception module, acquisition card, suction means, etc.). n is known in itself and easily programmed by a person skilled in the art. The microcontroller 150 will therefore not be described in more detail.

On a représenté sur la figure 2 le schéma synoptique des moyens d'aspiration 140. Ces moyens d'aspiration 140 comportent un convertisseur électropneumatique 141 connu en lui-même et adapté à délivrer dans l'exemple de réalisation décrit une pression proportionnelle à un signal électrique de commande issu du microcontrôleur 150. Ce convertisseur 141 est relié en 142 à une pompe à vide 143 et en 144 à une source d'air comprimé comprenant un compresseur 145, un filtre à air 146 et un régulateur de pression 147. La pompe à vide est choisie en fonction des caractéristiques du convertisseur électropneumatique 141 et de la dépression que l'on cherche à obtenir dans la cuve. Dans l'exemple de réalisation décrit, le compresseur 145 délivre de l'air comprimé sous la pression de 2 bars (2.105 Pa). Un réservoir tampon 148 est relié à la sortie du convertisseur électropneumatique 141. There is shown in Figure 2 the block diagram of the suction means 140. These suction means 140 comprise an electropneumatic converter 141 known in itself and adapted to deliver in the embodiment described a pressure proportional to a signal electrical control from microcontroller 150. This converter 141 is connected at 142 to a vacuum pump 143 and at 144 to a source of compressed air comprising a compressor 145, an air filter 146 and a pressure regulator 147. The pump unladen is chosen as a function of the characteristics of the electropneumatic converter 141 and of the vacuum which it is desired to obtain in the tank. In the embodiment described, the compressor 145 delivers compressed air under the pressure of 2 bars (2.105 Pa). A buffer tank 148 is connected to the output of the electropneumatic converter 141.

Une première électrovanne 149a est reliée en entrée au réservoir 148. Cette électrovanne fonctionne en tout ou rien et elle est commandée par le microcontrôleur 150. Une deuxième électrovanne 149b est reliée à la sortie de la première. I1 s'agit d'une électrovanne trois voies, commandée par le microcontrôleur 150. Ce dernier est programmé pour commander le convertisseur 141 et les électrovannes 149a et 149b de façon à faire évoluer la pression dans la cuve selon un programme prédéterminé, sélectionné par l'utilisateur au moyen du micro-ordinateur 170. Dans l'exemple de réalisation décrit, le microcontrôleur 150 est programmé pour établir, dans un premier mode de fonctionnement indiqué par le micro-ordinateur 170, une dépression statique évoluant de façon cyclique dans la cuve, comme représenté sur la figure 3A et dans un deuxième mode de fonctionnement indiqué par le microordinateur 170, une variation en dents de scie comme représenté sur la figure 3B. Sur ces figures, on a indiqué en abscisse le temps, et en ordonnée la dépression régnant dans la cuve. A first solenoid valve 149a is connected at the inlet to the reservoir 148. This solenoid valve operates in all or nothing and it is controlled by the microcontroller 150. A second solenoid valve 149b is connected to the output of the first. I1 is a three-way solenoid valve, controlled by the microcontroller 150. The latter is programmed to control the converter 141 and the solenoid valves 149a and 149b so as to change the pressure in the tank according to a predetermined program, selected by l user by means of the microcomputer 170. In the embodiment described, the microcontroller 150 is programmed to establish, in a first operating mode indicated by the microcomputer 170, a static depression evolving cyclically in the tank , as shown in Figure 3A and in a second mode of operation indicated by the microcomputer 170, a sawtooth variation as shown in Figure 3B. In these figures, the time is indicated on the abscissa, and the depression prevailing in the tank on the ordinate.

Pour réaliser l'évolution cyclique de type impulsionnel représentée sur la figure 3A, l'électrovanne 149a est d'abord fermée pour isoler le réservoir tampon 148 et la sonde 100, puis ce dernier est mis à la pression réduite choisie au moyen du convertisseur 141 et l'électrovanne 149a est alors ouverte. La pression dans la cuve s'équilibre d'autant plus rapidement avec celle du réservoir 148 que le volume de ce dernier est important. Dans l'exemple de réalisation décrit, le volume du réservoir vaut 200 cm3. La deuxième électrovanne 149b est passante dans le sens reliant les voies A et B. Pour annuler la dépression régnant dans la cuve, la deuxième électrovanne 149b est actionnée pour faire communiquer les voies B et C et provoquer une mise à pression ambiante rapide de la cuve, la voie C débouchant à l'extérieur. A titre indicatif, dans l'exemple de réalisation décrit, le temps de retour à la pression atmosphérique est d'environ 50 ms. To carry out the cyclic evolution of the pulse type shown in FIG. 3A, the solenoid valve 149a is first closed to isolate the buffer tank 148 and the probe 100, then the latter is brought to the reduced pressure chosen by means of the converter 141 and the solenoid valve 149a is then open. The pressure in the tank equilibrates all the more quickly with that of the reservoir 148 the larger the volume of the latter. In the embodiment described, the volume of the tank is 200 cm3. The second solenoid valve 149b is conducting in the direction connecting the channels A and B. To cancel the vacuum prevailing in the tank, the second solenoid valve 149b is actuated to make the channels B and C communicate and cause a rapid ambient pressure of the tank , track C leading to the outside. As an indication, in the example of embodiment described, the time for return to atmospheric pressure is approximately 50 ms.

Pour réaliser l'évolution en dent de scie représentée sur la figure 3B, la première électrovanne 149a est passante en permanence et la deuxième électrovanne 149b relie en permanence les voies A et B. Le convertisseur électropneumatique 141 est commandé de façon adéquate par le microcontrôleur 150. To achieve the sawtooth evolution shown in FIG. 3B, the first solenoid valve 149a is permanently on and the second solenoid valve 149b permanently connects the channels A and B. The electropneumatic converter 141 is adequately controlled by the microcontroller 150 .

De préférence, des moyens sont placés sur le conduit C' pour piéger d'éventuelles remontées du liquide contenu dans la cuve, risquant d'endommager les moyens d'aspiration 140. I1 s'agit avantageusement d'un filtre à air connu en lui-même et non représenté, équipé d'une purge. Preferably, means are placed on the duct C ′ to trap any rise in the liquid contained in the tank, risking damaging the suction means 140. It is advantageously an air filter known in itself -same and not shown, equipped with a purge.

On a représenté sur la figure 4 une première réalisation de sonde 100 conforme à l'invention. La sonde 100 comporte une cuve 101 destinée à être mise en dépression. Cette cuve 101 présente une forme générale symétrique de révolution autour d'un axe X. La dépression est créée par les moyens d'aspiration 140 précités, reliés à la sonde 100 par le conduit C' débouchant en 104 à l'intérieur de la cuve, à sa partie supérieure. Le volume intérieur 101d de la cuve est partiellement rempli par un liquide L dont la surface S est située en deçà de l'arrivée 104 du conduit C' dans la cuve. De préférence, le liquide L est constitué d'une solution aqueuse. FIG. 4 shows a first embodiment of probe 100 according to the invention. The probe 100 includes a tank 101 intended to be placed under vacuum. This tank 101 has a generally symmetrical shape of revolution around an axis X. The depression is created by the aforementioned suction means 140, connected to the probe 100 by the conduit C 'opening at 104 inside the tank , at its upper part. The interior volume 101d of the tank is partially filled with a liquid L, the surface S of which is located below the inlet 104 of the conduit C 'in the tank. Preferably, the liquid L consists of an aqueous solution.

La cuve 101 présente à sa base un orifice 103 circulaire centré sur l'axe X, destiné à être appliqué contre le tissu à étudier. L'orifice 103 est bordé par une paroi de base 102 plane, annulaire, centrée sur l'orifice 103. Le diamètre de l'orifice 103 délimite la surface du tissu soumis à la dépression. The tank 101 has at its base a circular orifice 103 centered on the axis X, intended to be applied against the tissue to be studied. The orifice 103 is bordered by a flat, annular base wall 102, centered on the orifice 103. The diameter of the orifice 103 delimits the surface of the fabric subjected to vacuum.

Sur la figure 4, le volume intérieur 101d de la cuve 101 est soumis à une dépression de sorte que la peau P se déforme en étant aspirée par l'orifice 103. La paroi latérale de la cuve comprend une partie tronconique 101a divergente vers le haut, s'étendant sur un peu plus de la moitié de la hauteur de la cuve à partir de sa paroi de base 102 et une paroi 101b cylindrique de révolution autour de l'axe X, prolongée supérieurement et transversalement à l'axe X par une paroi supérieure 101c plane, traversée en son centre de façon étanche par un boîtier 109 cylindrique de révolution autour de l'axe X.In FIG. 4, the internal volume 101d of the tank 101 is subjected to a vacuum so that the skin P is deformed by being sucked in through the orifice 103. The side wall of the tank comprises a frustoconical part 101a which diverges upwards , extending over a little more than half the height of the tank from its base wall 102 and a wall 101b cylindrical of revolution around the X axis, extended above and transversely to the X axis by a upper wall 101c flat, crossed in its center in a sealed manner by a cylindrical housing 109 of revolution around the axis X.

Le boîtier 109 est terminé à sa partie inférieure par une cellule 105 de forme générale tronconique convergente vers le bas.The housing 109 is terminated at its lower part by a cell 105 of generally frustoconical shape converging downwards.

Le boîtier 109 loge un moteur M destiné à entraîner en rotation autour d'un axe Y perpendiculaire à l'axe X un bras oscillant 108 monté à rotation sur une articulation J de façon connue en soi. La cellule 105 est rapportée de façon étanche sur le boîtier 109 par tout moyen approprié connu de l'homme de métier et le bras 108 débouche à son extrémité inférieure de façon étanche à l'intérieur de la cellule 105. Ce bras 108 porte à son extrémité inférieure un transducteur ultrasonique connu en lui-même T. The housing 109 houses a motor M intended to drive in rotation about an axis Y perpendicular to the axis X an oscillating arm 108 rotatably mounted on a joint J in a manner known per se. The cell 105 is attached in a sealed manner to the housing 109 by any suitable means known to those skilled in the art and the arm 108 opens at its lower end in a sealed manner inside the cell 105. This arm 108 carries its lower end an ultrasonic transducer known per se T.

Ce transducteur T est relié électriquement aux modules d'émission 110 et de réception 120 précités par des câbles électriques connus en eux-mêmes et non représentés, s'étendant à l'intérieur du bras 108.This transducer T is electrically connected to the aforementioned emission 110 and reception 120 modules by electric cables known in themselves and not shown, extending inside the arm 108.

La cellule 105 est remplie d'un liquide jusqu'à un niveau suffisant pour immerger le transducteur T. De préférence, il s'agit d'une solution aqueuse. La cellule 105 comporte à sa partie inférieure un orifice circulaire centré sur l'axe X, obturé par une membrane souple 106 perméable aux ultrasons, immergée dans le liquide L de la cuve 101, de sorte que la propagation des ultrasons s'effectue en milieu liquide entre le transducteur T et la peau P. Lors du fonctionnement de la sonde, le moteur M entraîne en rotation le transducteur T pour effectuer un balayage sectoriel du tissu selon une technique échographique connue de l'homme de métier sous la dénomination d'échographie mode B. Cette réalisation du dispositif selon l'invention permet d'obtenir des images d'échographie bidimensionnelles et de repérer les différentes structures du tissu soumis à la dépression et permet la mesure simultanée de l'amplitude de la déformation de ces différentes structures. Chaque écho est positionné sur l'écran en fonction de la profondeur de l'interface qui lui a donné naissance et de l'orientation du transducteur. n est représenté sur l'écran du micro-ordinateur 170 par un point dont la brillance est d'autant plus grande que l'énergie réfléchie est importante. The cell 105 is filled with a liquid up to a level sufficient to immerse the transducer T. Preferably, it is an aqueous solution. The cell 105 has at its lower part a circular orifice centered on the axis X, closed by a flexible membrane 106 permeable to ultrasound, immersed in the liquid L of the tank 101, so that the propagation of the ultrasound takes place in the middle liquid between the transducer T and the skin P. During the operation of the probe, the motor M rotates the transducer T to perform a sectoral scanning of the tissue according to an ultrasound technique known to a person skilled in the art under the name of ultrasound mode B. This embodiment of the device according to the invention makes it possible to obtain two-dimensional ultrasound images and to identify the different structures of the tissue subjected to depression and allows the simultaneous measurement of the amplitude of the deformation of these different structures. Each echo is positioned on the screen according to the depth of the interface which gave it birth and the orientation of the transducer. n is represented on the screen of the microcomputer 170 by a point, the greater the brightness the greater the reflected energy.

De préférence, les parois 101a et 101b sont reliées par un filetage étanche de sorte que la partie inférieure de la cuve constituée par la réunion des parois tronconiques 101a et de la paroi de base 102 est amovible et permet à la sonde d'être équipée d'orifices de succion 103 de différents diamètres, en fonction de la surface de tissu que l'on désire soumettre à la dépression. Preferably, the walls 101a and 101b are connected by a sealed thread so that the lower part of the tank formed by the union of the frustoconical walls 101a and the base wall 102 is removable and allows the probe to be equipped with 'suction ports 103 of different diameters, depending on the surface area of the fabric to be subjected to vacuum.

Les variantes de réalisation représentées sur les figures 5 et 6 concernent des sondes dans lesquelles le transducteur T est fixe. Les éléments constitutifs de ces sondes, identiques ou analogues à ceux de la sonde qui vient d'être décrite portent des références identiques et ne seront pas décrits à nouveau Les sondes représentées sur les figures 5 et 6 sont avantageusement destinées au fonctionnement du transducteur T selon une technique échographique connue de l'homme de métier sous la dénomination de mode TM (temps-mouvement), dans laquelle les différents échos sont représentés en fonction de la profondeur sous forme de points lumineux d'autant plus brillants que l'énergie réfléchie est grande et dans laquelle la position en profondeur de chaque écho est enregistrée en fonction du temps. Les structures immobiles sont ainsi représentées par des traits parallèles à l'axe des temps, à profondeur constante. Le transducteur T est monté sur une tige 108' immobile et enregistre le mouvement du tissu suivant une ligne d'exploration choisie, définie par l'orientation du transducteur. La ligne de présentation des échos par le micro-ordinateur 170, sous forme de points lumineux, traduit la mobilité des différentes structures du tissu pendant la déformation qui est appliquée par la sonde. The variant embodiments shown in FIGS. 5 and 6 relate to probes in which the transducer T is fixed. The constituent elements of these probes, identical or analogous to those of the probe which has just been described bear identical references and will not be described again. The probes represented in FIGS. 5 and 6 are advantageously intended for the operation of the transducer T according to an ultrasound technique known to a person skilled in the art under the name of TM (time-movement) mode, in which the different echoes are represented as a function of the depth in the form of light points which are all the brighter as the energy reflected large and in which the depth position of each echo is recorded as a function of time. The immobile structures are thus represented by lines parallel to the time axis, at constant depth. The transducer T is mounted on a stationary rod 108 ′ and records the movement of the tissue along a chosen scanning line, defined by the orientation of the transducer. The line of presentation of the echoes by the microcomputer 170, in the form of light points, reflects the mobility of the different structures of the tissue during the deformation which is applied by the probe.

La sonde représentée sur la figure 5 comprend une cuve 101 reliée par un filetage à sa-partie supérieure à un boîtier 109 et isolée de celui-ci par une paroi 107' plane et perpendiculaire à l'axe X, traversée par un petit tube 107'a vertical formant saillie vers le bas à l'intérieur de la cuve 101. The probe shown in FIG. 5 comprises a tank 101 connected by a thread at its upper part to a housing 109 and isolated from the latter by a wall 107 ′ which is plane and perpendicular to the axis X, crossed by a small tube 107 has a vertical downward projection inside the tank 101.

L'extrémité inférieure de ce tube 107'a se situe au-dessus de la surface S du liquide L dans la cuve. Le niveau de ce liquide est suffisant pour immerger le transducteur T de sorte que la propagation des ultrasons s'effectue en milieu liquide entre le transducteur T et la peau P. Le volume intérieur 109b du boîtier 109 permet de piéger d'éventuelles remontées d'eau lors de la mise brutale en dépression de la cuve. Le conduit C' reliant la cuve aux moyens d'aspiration 140 débouche en 104' dans le volume intérieur 109a du boîtier 109, au voisinage de la paroi de dessus de ce dernier. On a référencé D une broche de sortie traversant la paroi de dessus du boîtier 109 pour permettre la connexion du transducteur T aux modules d'émission 110 et de réception 120.The lower end of this tube 107'a is located above the surface S of the liquid L in the tank. The level of this liquid is sufficient to immerse the transducer T so that the propagation of the ultrasound takes place in a liquid medium between the transducer T and the skin P. The interior volume 109b of the housing 109 makes it possible to trap any rise in water during the sudden depression of the tank. The conduit C 'connecting the tank to the suction means 140 opens at 104' into the interior volume 109a of the housing 109, in the vicinity of the top wall of the latter. D has an output pin passing through the top wall of the housing 109 to allow connection of the transducer T to the transmission 110 and reception 120 modules.

Pour améliorer davantage encore le piégeage d'éventuelles remontées d'eau vers les moyens d'aspiration 140, le volume intérieur 109a du boîtier 109 est avantageusement divisé en deux parties 202 et 203 au moyen d'une paroi 201 s'étendant selon un diamètre du boîtier 109, contenant l'axe
X, de part et d'autre de la tige 108'. Les deux parties 202 et 203 communiquent respectivement avec le tuyau 107' et avec le conduit C' et communiquent entre elles au moyen d'un tube en U 200 ouvert vers le bas et dont le dos traverse la paroi 201. Sur la vue en section de la figure 7, on n'a pas représenté, pour un souci de clarté du dessin, les câbles reliant le transducteur T à la broche de sortie D. Sur la figure 5, à titre d'illustration seulement, le volume intérieur 101d de la cuve est en dépression et la peau P obture l'orifice 103 en se déformant. Sur la figure 6, à titre d'illustration seulement, le volume intérieur 101d de la cuve 101 est à la pression ambiante de sorte que la peau P obture simplement l'orifice 103 sans être déformée.To further improve the trapping of any upwelling of water towards the suction means 140, the interior volume 109a of the housing 109 is advantageously divided into two parts 202 and 203 by means of a wall 201 extending along a diameter of the housing 109, containing the axis
X, on either side of the rod 108 '. The two parts 202 and 203 communicate respectively with the pipe 107 'and with the conduit C' and communicate with each other by means of a U-shaped tube 200 open at the bottom and the back of which crosses the wall 201. In the section view of FIG. 7, for the sake of clarity of the drawing, the cables connecting the transducer T to the output pin D have not been shown. In FIG. 5, by way of illustration only, the internal volume 101d of the tank is in depression and the skin P closes the orifice 103 while deforming. In FIG. 6, by way of illustration only, the internal volume 101d of the tank 101 is at ambient pressure so that the skin P simply closes the orifice 103 without being deformed.

La sonde peut être simplement posée sur le tissu à étudier ou maintenue par un effet de ventouse par l'intermédiaire de l'anneau 102 ou collée sur celui-ci au moyen d'une pastille adhésive double face, ce qui permet alors d'améliorer la reproductibilité des mesures. Cela supprime l'intervention de l'expérimentateur pendant la mesure, ce qui en augmente la reproductibilité. La sonde est avantageusement maintenue avec l'axe X orienté perpendiculairement à la surface du tissu au repos, à l'aide d'un support articulé tel que représenté sur la figure 8. Ce support repose sur un socle 300 et comprend quatre segments 301 à 304 articulés entre eux au moyen de rotules. Le dernier segment 304 est relié au moyen d'une rotule à une pince 305 comprenant des mâchoires 306 destinées à enserrer la sonde. The probe can be simply placed on the tissue to be studied or maintained by a suction cup effect via the ring 102 or glued to it by means of a double-sided adhesive patch, which then makes it possible to improve the reproducibility of the measurements. This eliminates the intervention of the experimenter during the measurement, which increases its reproducibility. The probe is advantageously held with the X axis oriented perpendicular to the surface of the tissue at rest, using an articulated support as shown in FIG. 8. This support rests on a base 300 and comprises four segments 301 to 304 hinged together by means of ball joints. The last segment 304 is connected by means of a ball joint to a clamp 305 comprising jaws 306 intended to grip the probe.

Finalement, l'invention permet l'étude des modifications internes des différentes structures constitutives du tissu, la visualisation de la cinématique de la déformation de ces structures et l'évaluation de la profondeur du tissu concernée par la déformation. Le fait que dans l'invention les ultrasons émis et reçus par le transducteur se propagent en milieu liquide, de préférence aqueux, permet d'utiliser des transducteurs de large bande passante, supérieure à 20 M à - 6 dB et d'obtenir ainsi une bonne résolution axiale, inférieure à 80 ccm. Finally, the invention allows the study of internal modifications of the various constituent structures of the tissue, the visualization of the kinematics of the deformation of these structures and the evaluation of the depth of the tissue concerned by the deformation. The fact that in the invention the ultrasound emitted and received by the transducer propagates in a liquid, preferably aqueous medium, allows the use of transducers with a wide pass band, greater than 20 M at - 6 dB and thus obtaining a good axial resolution, less than 80 ccm.

On peut bien entendu proposer, sans sortir du cadre de la présente invention, d'utiliser des technique échographiques autres que celle de balayage sectoriel mécanique et d'enregistrement temps-mouvement. On peut ainsi proposer, par exemple, un balayage électronique au moyen d'un transducteur adapté. It is of course possible to propose, without departing from the scope of the present invention, to use ultrasound techniques other than that of mechanical sector scanning and time-movement recording. One can thus propose, for example, an electronic scanning by means of a suitable transducer.

Claims

1 / Device for measuring the rheological properties of a soft tissue, in particular the skin (P), this device comprising a probe (100) comprising a tank (101) provided with an orifice (103) to be applied to the tissue, suction means (140) for causing a depression in the tank and deforming by suction a region of skin delimited by said orifice and means for measuring the deformations of said region in response to said depression, characterized in that said means measurement comprise an ultrasonic transducer (T) adapted to operate in transmission / reception according to a determined graphic echo technique, in that the tank contains a liquid (L) so that the propagation of the ultrasound between the transducer and said region takes place in liquid medium and in that the device comprises means (120, 160, 170) for processing the signals delivered by the transducer, adapted to provide information on the amplitude and the kinematics deep deformations of said tissue.

2 / Device according to claim 1, characterized in that said orifice is carried by a removable part of said probe.

3 / Device according to one of claims 1 and 2, characterized in that said suction means (140) comprise an electropneumatic converter (141) connected to a source of air under reduced pressure (143) and to a source d compressed air (145, 146, 147), adapted to deliver a variable pressure as a function of an electrical control signal.

4 / Device according to claim 2, characterized in that the suction means (140) comprise a reservoir (148) connected to said electropneumatic converter (141) and to the tank via an isolation solenoid valve (149a ), said suction means further comprising an exhaust solenoid valve (149b) to allow rapid tank pressure setting.

5 / Device according to claim 4, characterized in that said exhaust solenoid valve is a three-way valve (A, B, C) controlled to communicate in one case said exhaust valve and the tank and in another case the tank and outside at ambient pressure.

6 / Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the probe comprises a lower compartment carrying said orifice and an upper compartment forming a liquid trap, these two compartments communicating by a passage (107'a) located at the base of the upper compartment, the latter being further connected to its upper part by a conduit (C ') to said suction means.

7 / Device according to claim 6, characterized in that the upper compartment is separated according to its diameter into two parts by a wall (201), one of the parts containing the arrival of said conduit (C ') in the upper compartment and the other part containing said passage, these parts communicating with each other through a U-shaped tube (200) open at the bottom and the back of which crosses said wall.

8 / Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that said orifice (103) is circular, bordered by an annular wall (102) of the probe.

9 / Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the transducer (T) is located in a sealed cell (105) containing a liquid and located inside the tank, this cell comprising a flexible wall (106) in contact with the liquid in the tank, on the path of the ultrasonic waves.

10 / Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the translator is mounted at the end of an oscillating arm around an axis (Y) transverse to the perpendicular (X) to the plane of said orifice, so as to perform a sectoral scan of the fabric.