FR2757341A1 - Nouveau transducteur ultrasonique - Google Patents
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Abstract
Un transducteur ultrasonique comprenant un support alvéolé (1) comportant au moins un résonateur ultrasonique constitué d'un cylindre piston (3) muni d'une surface dirigée vers l'extérieur du transducteur à savoir du côté de la transmission des vibrations et d'une surface opposée en contact avec une céramique piézo-électrique (10), ledit cylindre piston (3) étant fixé au support alvéolé (1) à proximité de sa périphérie du côté de ladite surface opposée et d'une céramique piézo-électrique (10) fixée à cette surface opposée, dans lequel le résonateur ultrasonique est entièrement ou presque entièrement encastré dans un alvéole (2) du support alvéolé (1) de telle sorte que la surface du cylindre piston (3) dirigée vers l'extérieur (surface radiante) est située sensiblement dans le plan de la surface du support (1) dirigée vers l'extérieur du transducteur, en ce que le support alvéolé (1) est muni d'une couverture (7) de moins de 4 mm d'épaisseur collée sur plus de 90% de la surface du cylindre piston (3) dirigée vers l'extérieur, ladite couverture (7) formant un barrage à l'accès, par cette surface extérieure, d'un liquide au cylindre piston (3) et donc à la céramique piézo-électrique (10).
Description
La présente invention concerne un nouveau transducteur ultrasonique.
Un transducteur ultrasonique est un appareil comprenant un support muni d'au moins un résonateur ultrasonique, généralement 2 à 10 résonateurs.
On l'utilise par exemple pour masser mécaniquement les tissus, ou pour son action sympatholytique favorisant le drainage lymphatique.
Un résonateur ultrasonique est constitué d'un panneau radiant ou cylindre piston généralement de forme circulaire, de diamètre de 3 à 8 cm, dont une paroi est appliquée sur les tissus à traiter, et une céramique piézo électrique est fixée sur la paroi opposée. Lorsque la céramique piézo électrique est excitée par un courant, elle se dilate et se contracte à une certaine fréquence, en l'occurrence ultrasonique, en transmettant des mouvements au panneau radiant auquel elle est fixée, en le rendant alternativement concave et convexe.
On connaît déjà des transducteurs ultrasoniques à usage médical tels ceux commercialisés par la demanderesse sous les références T 01, T 03, T 04,
T 06, T 10, ou INTEGRAL.
T 06, T 10, ou INTEGRAL.
Les transducteurs ultrasoniques connus ont les résonateurs ultrasoniques installés en relief par rapport à une plaque support ; quelques millimètres de la périphérie du panneau radiant sont encastrés dans ce support.
Malgré la qualité de cet encastrement et la présence de certaines protections installées latéralement par rapport aux éléments radiants pour éviter les salissures, un encrassement et une corrosion des transducteurs se produisent progressivement, dans la mesure où les transducteurs ultrasoniques doivent travailler avec les tissus par l'intermédiaire d'un gel de couplage. A la longue la céramique piézo électrique et les contacts électriques finissent par être altérés et le matériel devient inutilisable.
II serait donc souhaitable de disposer de transducteurs ultrasoniques dans lesquels les éléments radiants et de ce fait les céramiques soient protégés vis-à-vis notamment du gel de couplage. En outre, les pertes d'énergie, c'est à dire de pressions ultrasoniques devraient être très faibles ou même nulles. De plus, les éléments radiants devraient être très fermement maintenus sur leur socle support, tout en étant d'un montage de préférence facile.
II serait également souhaitable de disposer de transducteurs ultrasoniques dont les résonnateurs soient particulièrement protégés contre les chocs même violents.
C'est pourquoi la présente invention a pour objet un transducteur ultrasonique comprenant un support alvéolé comportant au moins un résonateur ultrasonique constitué
- d'un cylindre piston muni d'une surface dirigée vers l'extérieur du transducteur à savoir du côté de la transmission des vibrations et d'une surface opposée en contact avec une céramique piézo électrique, ledit cylindre piston étant fixé au support alvéolé à proximité de sa périphérie du côté de ladite surface opposée et
- d'une céramique piézo électrique fixée à cette surface opposée, caractérisé en ce que le résonateur ultrasonique est entièrement ou presque entièrement encastré dans une alvéole du support alvéolé de telle sorte que la surface du cylindre piston dirigée vers l'extérieur ( surface radiante) est située sensiblement dans le plan de la surface du support dirigée vers l'extérieur du transducteur, en ce que le support alvéolé est muni d'une couverture d'épaisseur de moins de 4 mm collée sur plus de 90% de la surface du cylindre piston dirigée vers l'extérieur, ladite couverture formant un barrage à l'accès, par cette surface extérieure, d'un liquide au cylindre piston et donc à la céramique piézo électrique.
- d'un cylindre piston muni d'une surface dirigée vers l'extérieur du transducteur à savoir du côté de la transmission des vibrations et d'une surface opposée en contact avec une céramique piézo électrique, ledit cylindre piston étant fixé au support alvéolé à proximité de sa périphérie du côté de ladite surface opposée et
- d'une céramique piézo électrique fixée à cette surface opposée, caractérisé en ce que le résonateur ultrasonique est entièrement ou presque entièrement encastré dans une alvéole du support alvéolé de telle sorte que la surface du cylindre piston dirigée vers l'extérieur ( surface radiante) est située sensiblement dans le plan de la surface du support dirigée vers l'extérieur du transducteur, en ce que le support alvéolé est muni d'une couverture d'épaisseur de moins de 4 mm collée sur plus de 90% de la surface du cylindre piston dirigée vers l'extérieur, ladite couverture formant un barrage à l'accès, par cette surface extérieure, d'un liquide au cylindre piston et donc à la céramique piézo électrique.
Le cylindre piston peut être du type à suspension périphérique, ou de préférence du type à suspension nodale. Ces deux types de suspension sont illustrés ci-après dans les figures.
Lorsque l'on dit que le résonateur ultrasonique est encastré dans une alvéole du support alvéolé, I'on entend que celui-ci est installé dans une alvéole de forme analogue à celle du résonateur ultrasonique, et de dimension identique ou légèrement supérieure à celle du résonateur ultrasonique de telle sorte que la périphérie du résonateur ultrasonique soit située à proximité des bords ou contre les bords de l'alvéole. En d'autres termes il y a un jeu limité ou pas de jeu entre les bords des résonateurs ultrasoniques et les bords de l'alvéole. Lorsque l'on utilise un résonateur à suspension nodale, un jeu latéral est indispensable, tandis que dans le cas d'un résonateur à suspension périphérique, un jeu latéral n'est pas nécessaire. Lorsque l'on dit que le résonateur ultrasonique est encastré dans une alvéole du support alvéolé, I'on entend aussi que la surface du ou des cylindres pistons située du côté de la surface radiante affleure à peine la surface du support alvéolé
La surface du support alvéolé située du côté de la surface radiante du ou des résonateurs ultrasoniques est de préférence substantiellement plate, et tout particulièrement plate. De manière avantageuse, cette surface du support alvéolé sera située moins de 2 mm en dessous ou au-dessus de la surface radiante du ou des cylindres-pistons des résonateurs ultrasoniques, notamment moins de 1 mm en dessous ou au-dessus de cette surface radiante et tout particulièrement environ dans le plan de cette surface radiante.
La surface du support alvéolé située du côté de la surface radiante du ou des résonateurs ultrasoniques est de préférence substantiellement plate, et tout particulièrement plate. De manière avantageuse, cette surface du support alvéolé sera située moins de 2 mm en dessous ou au-dessus de la surface radiante du ou des cylindres-pistons des résonateurs ultrasoniques, notamment moins de 1 mm en dessous ou au-dessus de cette surface radiante et tout particulièrement environ dans le plan de cette surface radiante.
Dans le cas des résonateurs à suspension nodale, les côtés des cylindres pistons sont espacés des parois de l'alvéole correspondante de préférence de moins 5 mm, notamment de moins de 3 mm et notamment de 1 mm ou moins.
Selon l'invention, le support alvéolé est muni d'une couverture d'une épaisseur de moins de 4 mm, recouvrant le ou les cylindres pistons ainsi qu'au moins une partie du support entourant chaque piston, pour former un barrage à l'accès d'un liquide aux cylindres pistons.
La couverture pourra être réalisée notamment en métal, en sandwich matière plastique-métal, ou de préférence en matière plastique. La couverture ne devra bien évidement pas être une barrière aux vibrations ultrasoniques c'est -àdire aux pressions ultrasoniques. Elle sera donc choisie de manière à ce que son épaisseur soit à la fois la plus fine possible et sa rigidité la plus importante possible. L'homme de l'art peut facilement, avec quelques expérimentations simples à sa portée, avec du matériel existant, déterminer quelle doit être l'épaisseur de la couverture en fonction du matériau utilisé. Une matière plastique préférée est par exemple celle commercialisée par la société 3M sous la référence LEXAN avec adhésif 467MP Hi Performance Adhesive ; une telle matière plastique offre l'avantage de comporter déjà un puisant adhésif sur l'une de ses faces.
L'épaisseur de cette couverture sera de préférence de moins de 2mm notamment de moins de 1 mm, et tout particulièrement de 0,5 mm ou moins.
Selon l'invention, la couverture est collée sur plus de 90% de la surface du ou des cylindres pistons dirigée vers l'extérieur, notamment sur plus de 95%, et particuliérement sur la totalité de la surface du ou des cylindres pistons affleurant le haut du support de manière à être solidaire desdits cylindres pistons.
Le support peut, autour de la couverture, être en léger relief par rapport au reste de la surface du support, par exemple d'un relief égal à l'épaisseur de la couverture de manière, compte tenu de l'épaisseur de ladite couverture, à former une surface d'ensemble sans relief, substantiellement plane.
Comme on l'a vu, la couverture est fixée sur la surface du support dirigée vers l'extérieur du transducteur dite encore surface radiante , pour former un barrage à l'accès, par cette surface extérieure, d'un liquide au cylindre piston et donc à la céramique piézo électrique. Cette fixation peut être réalisée par toute technique bien connue de l'état de la technique, par exemple par vis ou par rivets et de préférence par collage. Dans ce dernier cas, il est avantageux d'utiliser une couverture en matière, notamment plastique, préencollée, du type décrit ci-dessus par exemple.
II est important que le ou les cylindres pistons soient fermement maintenus au support.
Les cylindres piston comportent habituellement, du côté opposé à la surface radiante, une courte prolongation cylindrique servant à leur fixation, notamment par vissage, sur leur support.
Toutefois dans des conditions préférentielles de réalisation du transducteur ultrasonique selon l'invention, le cylindre piston est fixé par emboîtement forcé sur son support. Pour ce faire, les parois du cylindre opposées à la surface radiante sont de préférence munies d'une gorge venant coopérer avec un élément complémentaire du support. Pour faciliter cet emboîtement forcé, I'extrémité de ces cylindres est avantageusement biseautée.
Des illustrations d'un tel montage figurent ci-après par les figures.
Dans un autre mode de réalisation préféré d'un transducteur ultrasonique selon l'invention, la partie inférieure du support est refermée par un couvercle. La coopération du couvercle avec le support peut être réalisé de toute manière connue fixe ou de préférence amovible, notamment par vissage. Ce couvercle comprend avantageusement un évidement pour l'installation d'un collecteur permettant l'alimentation électrique des céramiques piézo-électriques.
Compte tenu de sa conception, le transducteur ultrasonique selon l'invention comporte des résonnateurs particulièrement protégés contre les chocs même violents.
Dans encore un autre mode de réalisation préféré d'un transducteur ultrasonique selon l'invention, le rapport de la surface radiante à la surface inerte est supérieur à 40 % et notamment supérieur à 50 %. La surface inerte correspond à la différence entre la surface totale du transducteur applicable sur la zone à traiter, et la surface active du ou des résonateurs.
L'invention sera mieux comprise si l'on se réfère aux dessins annexés sur lesquels:
- la figure 1 est une vue de dessus d'un support alvéolé d'un transducteur selon l'invention;
- la figure 2 est une coupe selon A-A' de la figure 1;
- la figure 3 est une coupe selon B-B' de la figure 1;
- la figure 4 est une coupe selon C-C' de la figure 1;
- la figure 5 est une coupe selon C-C' d'un transducteur selon l'invention et
- la figure 6 est une coupe selon A-A' d'un transducteur selon l'invention.
- la figure 1 est une vue de dessus d'un support alvéolé d'un transducteur selon l'invention;
- la figure 2 est une coupe selon A-A' de la figure 1;
- la figure 3 est une coupe selon B-B' de la figure 1;
- la figure 4 est une coupe selon C-C' de la figure 1;
- la figure 5 est une coupe selon C-C' d'un transducteur selon l'invention et
- la figure 6 est une coupe selon A-A' d'un transducteur selon l'invention.
- Enfin, les figures 7 et 8 illustrent les principes de suspension des cylindres piston, ainsi que leur installation selon l'art antérieur.
Sur la figure 1, on distingue un support alvéolé 1 d'un transducteur selon l'invention. Le support alvéolé 1 du transducteur représenté ici est destiné à recevoir dans ses trois alvéoles 2 des cylindres-piston 3 ; ces derniers ne sont pas représentés sur cette figure. Le support représenté ici a une forme rectangulaire arbitraire car il est destiné à comporter trois cylindres pistons alignés. Huit passages 4 de vis sont prévus pour le montage de l'ensemble. Un encastrement (caché sur la figure) est prévu sur le côté gauche au niveau signalé par le repère 5 pour recevoir une fiche de connexion électrique pour l'alimentation des céramiques piézo-électriques L'on observe ici le dessus du support pour transducteur ultrasonique selon l'invention. La bordure 6 de la partie supérieure du support est en léger relief par rapport au reste de la surface supérieure du support. Le contour extérieur de cette figure 1 représente la surface totale du transducteur, dont il y a lieu de retrancher la surface active des résonateurs (3) ci-après pour obtenir la surface inerte .
Sur la figure 2 qui est une coupe selon A-A' d'un support 1 pour transducteur selon l'invention, on peut observer les trois alvéoles 2 ménagées dans le support 1. Sur les côtés du support, la bordure 6 est en léger relief par rapport au reste de la surface supérieure du support 1. A la différence de la figure 1, une couverture 7 est installée et recouvre l'ensemble de la partie supérieure du support 1 situé à l'intérieur de la bordure 6. Ainsi, une fois que la couverture 7 est installée, le dessus d'un transducteur selon l'invention est substantiellement coplanaire. On verra ci-après des détails du support 1 permettant la fixation des cylindres piston 3 à celui-ci.
Sur la figure 3 qui est une coupe selon B-B' de la figure 1, mais sur laquelle, comme dans le cas de la figure 2, on a installé la couverture 7, on peut mieux observer les orifices 4 permettant le passage de vis pour le montage de l'ensemble.
Sur la figure 4 qui est une coupe selon C-C' de la figure 1, I'on observe l'ensemble des mêmes éléments que ceux de la figure 2.
La figure 5 est une coupe selon C-C' d'un transducteur selon l'invention. Sur cette figure 5, I'on distingue le support 1 dont la bordure supérieure 6 est en léger relief par rapport au reste de la surface supérieure du support 1, permettant l'installation dans le creux ainsi formé de la couverture 7, de telle sorte qu'après montage la partie supérieure de l'ensemble est substantiellement plane. Le cylindre piston 3 a été installé sur le support.1. On peut observer que la surface du haut du cylindre piston 3 est au niveau de la surface supérieure du support 1 qui n'est pas constituée par la bordure 6 Dans cette réalisation, on a utilisé comme couverture une matière plastique préencollée de la société 3 M. portant la référence LEXAN 175 microns .Une telle couverture se fixe très fermement aussi bien sur le cylindre support 1 que sur le cylindre piston 3. On observe un espace 8 étroit, prévu entre les parois latérales de l'alvéole 2 et les côtés du cylindre piston 3.
En effet, le cylindre piston 3 représenté ici est dit à suspension nodale , à savoir que le support du cylindre piston est aminci au niveau identifié par le repère 9. Une céramique piézo-électrique 10 est fixée contre la paroi inférieure du cylindre piston. Elle a ici été fixée par collage à l'aide d'une colle de type polyuréthane. On a représenté sur cette figure les détails de réalisation du support qui permettent la fixation du cylindre piston. La partie inférieure du cylindre piston est munie d'une gorge 11 coopérant avec un rebord correspondant installé à la partie inférieure du support. En coupe on observe donc une sorte de L, dont la petite branche vient s'insérer dans la gorge 11 dont est muni le cylindre piston 3. En outre, la partie inférieure 12 du support se prolonge d'une mince lèvre 13 qui assure le blocage du cylindre piston, dans la mesure où la longueur de la lèvre rajoutée à l'épaisseur de la petite branche du L de la base 12 du support a la même dimension ou a une dimension légèrement supérieure à la largeur de la gorge 11 ménagée à la partie inférieure du cylindre piston 3. L'on peut encore observer un couvercle 14 qui vient refermet la partie inférieure du support 1. Ce couvercle 14 est fixé au support 1, par exemple par l'intermédiaire de vis passant par les orifices 4. Un canal 14 est ménagé dans la partie intérieure du couvercle pour permettre l'installation des conducteurs collectant l'alimentation électrique des céramiques piézo-électriques 10, ce collecteur 15 étant ici une barette allongée munie de deux surfaces conductrices 16.
La figure 6 est une figure analogue à la figure 5, mais selon A-A' de la figure 1. On y observe les mêmes éléments que ceux illustrés sur la figure 5.
La figure 7 représente un transducteur ultrasonique selon l'art antérieur dont le cylindre piston répond au principe de la suspension périphérique. On observe en effet que l'amincissement 9 du cylindre piston est situé sur le dessus de celui-ci, et non à sa base. Compte tenu de ce principe, il est évident pour l'homme de l'art que les côtés du cylindre piston n'ont pas besoin d'être écartés du support mais peuvent être au contraire coincés par les côtés de l'alvéole.
La figure 8 pour sa part illustre un transducteur ultrasonique de l'art antérieur mettant en jeu un cylindre piston adoptant, comme ceux représentés sur les figures 1 à 6, le principe de la suspension nodale.
Claims (10)
1. Un transducteur ultrasonique comprenant un support alvéolé (1)
comportant au moins un résonateur ultrasonique constitué
- d'un cylindre piston (3) muni d'une surface dirigée vers l'extérieur du transducteur à savoir du côté de la transmission des vibrations et d'une surface opposée en contact avec une céramique piézo électrique (10), ledit cylindre piston (3) étant fixé au support alvéolé (1) à proximité de sa périphérie du côté de ladite surface opposée et
- d'une céramique piézo électrique (10) fixée à cette surface opposée, caractérisé en ce que le résonateur ultrasonique est entièrement ou presque entièrement encastré dans une alvéole (2) du support alvéolé (1) de telle sorte que la surface du cylindre piston (3) dirigée vers l'extérieur (surface radiante) est située sensiblement dans le plan de la surface du support (1) dirigée vers l'extérieur du transducteur, en ce que le support alvéolé (1) est muni d'une couverture (7) de moins de 4 mm d'épaisseur collée sur plus de 90% de la surface du cylindre piston (3) dirigée vers l'extérieur, ladite couverture (7) formant un barrage à l'accès, par cette surface extérieure, d'un liquide au cylindre piston (3) et donc à la céramique piézo électrique (10).
2. Un transducteur ultrasonique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cylindre piston (3) est du type à suspension nodale.
3. Un transducteur ultrasonique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la surface du support alvéolé (1) située du côté de la surface radiante du ou des résonateurs ultrasoniques est substantiellement plate.
4. Un transducteur ultrasonique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la surface du support alvéolé (1) située du côté de la surface radiante du ou des résonateurs ultrasoniques est installée moins de 1 mm en dessous ou au-dessus de la surface radiante du ou des résonateurs ultrasoniques.
5. Un transducteur ultrasonique selon la revendication 4, caractérisé en ce que la surface du support alvéolé (1) est située environ dans le plan de la surface radiante.
6. Un transducteur ultrasonique selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les côtés des cylindres pistons (3) sont espacés des parois de l'alvéole (2) correspondante de moins de 3 mm.
7. Un transducteur ultrasonique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couverture (7) est de moins de 1 mm.
8. Un transducteur ultrasonique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la couverture (7) est collée sur la totalité de la surface du ou des cylindres pistons (3) affleurant le haut du support (1) de manière à être solidaire desdits cylindres pistons (3).
9. Un transducteur ultrasonique selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le support (1) est, autour de la couverture (7), en léger relief par rapport au reste de la surface du support (1), égal à l'épaisseur de la couverture (7) de manière, compte tenu de l'épaisseur de ladite couverture (7), à former une surface d'ensemble sans relief, substantiellement plane.
10. Un transducteur ultrasonique selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la couverture (7) est fixée par collage sur la surface du support (1) dirigée vers l'extérieur du transducteur.
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9615614A Expired - Fee Related FR2757341B1 (fr) | 1996-12-13 | 1996-12-13 | Nouveau transducteur ultrasonique |
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|---|---|
| FR (1) | FR2757341B1 (fr) |
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1996
- 1996-12-13 FR FR9615614A patent/FR2757341B1/fr not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| FR2757341B1 (fr) | 2001-07-06 |
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