La présente invention concerne un appareillage de traitement thé¬ rapeutique par ultrasons. La thérapie du corps humain par des ondes acoustiques est bien connue dans le domaine de la rhumatologie, de la médecine sportive, en rééducation, etc.

Les DE-C-928 379 et US-A-4 530 360 décrivent, entre autres documents, des exemples connus d'appareillages permettant d'effectuer de tels traitements thérapeutiques.

Ces appareils comprennent un générateur de signal à fréquence ultrasonore alimentant un transducteur piézoélectrique transformant l'énergie électrique en vibrations mécaniques ; le transducteur est monté à l'intérieur d'une tête qui est couplée à la région à traiter, soit par contact (en utilisant un gel ou une huile permettant la transmis¬ sion des ultrasons), soit dans l'eau par émission des vibrations à faible distance de la région à traiter.

Ces appareils fonctionnent soit en émission continue des ultrasons, soit en émission puisée pour éviter réchauffement des tissus traités

tout en disposant d'une puissance instantanée maximale. Dans ce der¬ nier cas, comme cela est par exemple décrit dans les antériorités pré¬ citées, un générateur de signal (par exemple d'impulsions) à fréquence sonore vient moduler le signal produit par le générateur à fréquence ultrasonore.

A cet égard, ici et dans toute la suite de la description, on entendra par "fréquence ultrasonore" une fréquence supérieure à quelques cen¬ taines de kilohertz, typiquement comprise entre 800 kHz et 3 MHz, une fréquence de 1 MHz étant une valeur couramment utilisée en pratique dans l'art antérieur. Les ondes acoustiques (vibrations de l'air, de l'eau ou de tout autre milieu matériel) à fréquence ultrasonore présentent par rapport aux ondes de fréquence plus basse telles que les ondes à fréquence sonore les propriétés suivantes bien connues — qui sont d'ailleurs d'autant plus marquées que la fréquence est élevée : propa- gation rectiligne, densité d'énergie rayonnée élevée et absorption importante par le milieu de propagation.

De la même façon, on entendra par "fréquence sonore" une fré¬ quence du spectre couvrant aussi bien le domaine des sons audibles (de l'ordre de 40 Hz à 12 kHz) que les fréquences inférieures à ce domaine (infrasons) et supérieures, la fréquence pouvant aller dans ce dernier cas jusqu'à quelques centaines de kilohertz.

Outre les appareils de thérapie par ultrasons, on connaît égale¬ ment des appareils de thérapie par vibrations à basse fréquence, com¬ me cela est par exemple décrit dans le DE-A-37 15 269, où un géné- rateur de signal électrique oscillant à une fréquence de 60 à 400 Hz alimente un transducteur électromécanique tel qu'un électro-aimant venant entraîner une masselotte appliquée contre la région à traiter.

La pratique médicale montre que les deux modes de traitement thérapeutique, par vibrations ultrasonores et par vibrations à basse fréquence, présentent chacun des effets thérapeutiques avantageux, mais différents.

L'auteur de la présente invention a cependant constaté que ces effets thérapeutiques différents pouvaient être complémentaires entre eux, et qu'il pouvait être souhaitable d'appliquer simultanément les deux traitements afin d'en combiner les avantages respectifs.

L'un des buts de la présente invention est donc de proposer un appareillage permettant de produire avec une seule et même tête de traitement à la fois des vibrations à fréquence ultrasonore et des vibra¬ tions à fréquence sonore, afin d'en combiner les effets thérapeutiques. Selon un premier aspect de l'invention, on produit séparément un signal à fréquence ultrasonore et un signal à fréquence sonore, et l'on ajoute ces signaux pour les appliquer conjointement à un même trans¬ ducteur.

On notera que, pour pouvoir combiner les effets des deux types de vibrations, il y a lieu d'additionner les amplitudes des signaux, en con¬ servant donc en principe une puissance moyenne appliquée sensible¬ ment constante, à l'opposé des appareils de traitement à ultrasons à signal modulé où la puissance moyenne de la vibration appliquée varie au rythme de la modulation et ne procure donc pas les avantages d'un traitement par une vibration à fréquence sonore. En effet, dans ces ap¬ pareils connus, la fréquence sonore est une simple fréquence de modu¬ lation, qui définit l'enveloppe du signal ultrasonore mais ne délivre au¬ cune énergie mécanique à la fréquence sonore. Il est toutefois possible de prévoir, sans sortir du cadre de la présente invention, un signal dont la composante ultrasonore comporte déjà une modulation, cette modu¬ lation venant en supplément de l'addition du signal à fréquence sonore, addition qui est indispensable à l'obtention des effets avantageux de l'invention, qui ne seraient pas obtenus par une simple modulation. Selon un autre aspect de l'invention, pour permettre la production simultanée de deux vibrations à la fois sonore et ultrasonore par une seule et même tête et un transducteur unique, il est proposé une struc¬ ture mécanique de tête de traitement permettant, outre la résonance propre à fréquence ultrasonore du transducteur piézoélectrique, d'obte¬ nir une résonance à fréquence sonore et donc la production effective de vibrations mécaniques susceptibles d'être transmises à la région corpo¬ relle à traiter.

Plus précisément, l'appareillage de traitement thérapeutique de l'invention, qui est d'un type semblable à celui décrit dans les DE-C- 928 379 et US-A-4 530 360 précités, c'est-à-dire un appareillage de traitement thérapeutique par ultrasons comportant : un premier géné-

rateur de signal, délivrant une tension alternative ou redressée à fré¬ quence ultrasonore ; un second générateur de signal, délivrant une tension alternative ou redressée à fréquence sonore ; et une tête de traitement, destinée à être appliquée contre une région corporelle à traiter, comportant un transducteur piézoélectrique alimenté par les signaux produits par les premier et second générateurs.

Selon l'invention, cet appareillage est caractérisé en ce que : il comporte des moyens d'addition des signaux des premier et second gé¬ nérateurs pour appliquer les signaux ainsi combinés au transducteur ; la fréquence propre de résonance du transducteur correspond à la fré¬ quence ultrasonore produite par le premier générateur ; et le transduc¬ teur est monté dans la tête de manière à provoquer, lorsque celui-ci est monté dans la tête, une résonance du transducteur à une fréquence correspondant à la fréquence sonore produite par le second générateur, cette résonance n'étant pas substantiellement affectée par la mise en contact de la tête avec la région corporelle à traiter.

Dans une forme de réalisation particulièrement avantageuse, le transducteur est monté dans la tête sur la face interne d'une paroi de fond de celle-ci, la face externe de cette paroi étant destinée à venir en contact avec la région corporelle à traiter, la face interne de cette paroi étant uniforme et le transducteur reposant sur cette dernière sur la majeure partie ou la totalité de son étendue et avec interposition d'une masse homogène de matériau intercalaire.

Selon un certain nombre de caractéristiques préférentielles : en direction radiale, l'étendue de la masse de matériau intercalaire est supérieure à celle du transducteur ; la liaison du transducteur à ses fils de connexion est une liaison galvanique, notamment une liaison sou¬ dée, réalisée entre chacune des faces du transducteur et un fil de con¬ nexion respectif ; la face du transducteur opposée à la paroi de fond porte une masse de métal d'apport de soudure s'étendant, en direction radiale, sur la majeure partie ou la totalité de l'étendue du transduc¬ teur ; la face du transducteur en vis-à-vis de la face interne de la paroi de fond porte une soudure noyée dans la masse homogène de matériau intercalaire précitée. 0

D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-dessous d'un exemple de réalisation de l'in¬ vention, faite en référence aux dessins annexés.

La figure 1 est un schéma par blocs de l'appareillage de l'invention, avec ses circuits électroniques et sa tête de traitement.

La figure 2 illustre une variante de mise en œuvre des circuits de la figure 1.

La figure 3 est une coupe verticale de la tête de traitement de l'ap¬ pareillage selon l'invention. La figure 4 montre l'allure du signal produit par le circuit électro¬ nique de l'appareillage et appliqué à la tête de traitement de la fi¬ gure 3.

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On a représenté schématiquement sur la figure 1 l'appareillage 1 selon l'invention, qui comporte un boîtier électronique 2 relié à un transducteur électro-acoustique 3 par l'intermédiaire d'un conducteur de liaison 4. Ce transducteur est appliqué à une région corporelle à traiter 5, soit directement avec un gel ou huile de contact, soit à courte distance (quelques centimètres) dans un milieu bon conducteur des ondes acoustiques tel que l'eau.

Le boîtier électronique 2 contient un premier générateur de signal 6 délivrant une tension V _j à fréquence ultrasonore, de préférence une fréquence de l'ordre de 2 MHz (cette fréquence particulière étant choi- sie de préférence à la fréquence usuelle de 1 MHz utilisée dans les appareils de traitement par ultrasons de l'art antérieur). Le signal V _l est par exemple un signal carré. Pour permettre un accord fin du signal produit sur la fréquence de résonance de l'élément piézoélectrique du transducteur 3, la fréquence du générateur 6 est de préférence ajus- table.

Un second générateur 7 produit un signal V ₂ à fréquence sonore, par exemple de l'ordre de 50 à 100 Hz. Cette fréquence sonore peut être fixe, réglable ou variable dans le temps. Dans un exemple particulier, il peut s'agir, comme illustré figure 4, d'impulsions rectangulaires de 1 ms de largeur avec une fréquence de récurrence de 200 Hz.

Il est également possible de choisir pour cette fréquence sonore l'une des fréquences particulières (au nombre de deux ou trois, situées dans la plage 5 kHz - 10 kHz et déterminables par l'expérimentation), qui produisent en espace libre un fort son audible qui est arrêté par le contact sur la peau ; ce phénomène permet de vérifier très aisément le couplage correct de la tête avec la région corporelle à traiter.

Bien entendu, les diverses valeurs de fréquences données ci-dessus n'ont aucun caractère limitatif et dépendent essentiellement des carac¬ téristiques du transducteur de l'appareillage, ainsi que des effets thérapeutiques souhaités. Le générateur 6 peut ainsi produire une fré¬ quence quelconque dans le domaine ultrasonore, de même pour le générateur 7 qui peut produire une fréquence quelconque dans le do¬ maine sonore, les valeurs données ici n'étant qu'indicatives.

Les deux signaux V _j et V ₂ sont combinés dans un étage addition- neur 8 dont la sortie est appliquée en entrée d'un étage amplificateur 9 pilotant le transducteur 3 soit directement soit par l'intermédiaire d'un transformateur d'impulsions.

Le signal reçu par ce transducteur a la forme illustrée par exemple figure 4, à savoir un signal non modulé et alternatif (c'est-à-dire com- portant des alternances positives et négatives). Mais il pourrait s'agir aussi bien d'un signal dont la composante ultrasonore comporte une modulation (cette modulation venant en supplément de l'addition du si¬ gnal à fréquence sonore, addition qui est indispensable à l'obtention des effets avantageux de l'invention, qui ne seraient pas obtenus par une simple modulation) et/ou d'un signal redressé, ne comportant que des alternances positives ou bien négatives, c'est-à-dire par exemple comportant un décalage continu par rapport au signal figure 4.

Dans l'exemple illustré figure 4, la composante de tension à fréquence ultrasonore V _χ est de l'ordre de 20 V à vide et de 200 V à l'accord, c'est-à-dire quand l'on branche la tête 3 en sortie de l'amplifi¬ cateur 9. Le transducteur piézoélectrique de cette tête résonant à la même fréquence que le signal appliqué et les transducteurs de ce type présentant un facteur de surtension élevé, la tension de sortie de l'am¬ plificateur augmente dans des proportions importantes lorsque le transducteur est couplé au circuit électronique. Pour la même raison, la

forme rectangulaire à vide du signal V. va se transformer en une forme proche d'une sinusoïde du fait de l'effet de filtrage introduit par le composant piézoélectrique en résonance. Toujours dans cet exemple, la composante de tension à fréquence sonore V ₂ observée aux bornes du transducteur présente une amplitude de l'ordre de 9 V, avec des impul¬ sions de période de récurrence T^ = 5 ms et de durée T ₂ = 1 ms.

Les divers circuits composant le boîtier électronique 2 sont en eux- mêmes des circuits connus et ne seront pas décrits plus en détail. On peut simplement noter que l'on peut prévoir en variante, au lieu de l'étage additionnel distinct 9, un générateur 6 de fréquence ultrasonore comportant directement une entrée d'addition de signal à laquelle est appliqué le signal V ₂ produit par le générateur 7 à fréquence sonore. Ceci permet de simplifier le schéma d'ensemble du circuit électronique de l'appareillage, toute choses égales par ailleurs. On va maintenant décrire, en référence à la figure 3, la structure de la tête de traitement 3 permettant de produire conjointement les vibrations sonores et ultrasonores.

Cette tête 3 comporte un transducteur piézoélectrique 10 en forme de lame de céramique ou de quartz permettant de transformer en vibrations mécaniques les signaux électriques produits par le boîtier électronique et transmis par le conducteur 4.

Ce transducteur 10 est enfermé dans un boîtier 11, par exemple de forme cylindrique en tôle mince d'épaisseur 0,5 mm avec un diamètre de 25 mm et une hauteur de cylindre de 40 à 50 mm. Ces dimensions (qui ne sont que des ordres de grandeur, purement indicatifs) permet¬ tent de disposer d'une tête extrêmement légère, de quelques dizaines de grammes, pouvant être tenue à bout de doigts par le praticien, à l'opposé des têtes de traitement des appareillages de l'art antérieur qui, outre le fait qu'elles ne produisaient que des vibrations ultrasonores, pesaient souvent plusieurs centaines de grammes et nécessitaient la plupart du temps l'emploi d'une poignée.

En ce qui concerne la lame piézoélectrique, on peut utiliser une céramique de 10 mm de diamètre et de 2 mm d'épaisseur résonnant à une fréquence typique de l'ordre de 2 MHz. Le cylindre 11 de la tête de traitement est un cylindre borgne

fermé par un fond plat 12 en partie inférieure et ouvert en partie supé¬ rieure. La face externe 13 de la paroi de fond 12 est destinée à être appliquée contre la région corporelle à traiter, tandis que la face interne 14 de cette même paroi porte le transducteur piézoélectrique 10. De façon caractéristique de l'invention, cette face intérieure 14 est uniforme et la lame piézoélectrique 10 est collée à cette dernière sur toute l'étendue de sa face 15 en vis-à-vis au moyen d'une masse de résine 16, par exemple une résine époxyde. On notera que cette struc¬ ture diffère sensiblement de celle des transducteurs pour appareillages de traitement à ultrasons dans lesquels la lame piézoélectrique repose sur des nervures radiales faisant saillie de la paroi de fond, donc sur une très faible partie de sa surface — ce qui l'empêche de vibrer dans le domaine sonore.

Très avantageusement, la masse de résine 16 s'étend sur un dia- mètre notablement supérieur à celui du transducteur 10, par exemple de l'ordre de 15 à 20 mm, et sur une épaisseur importante, par exemple de l'ordre de 0,5 à 1 mm (on notera que, dans l'art antérieur, cette épaisseur était toujours nécessairement très faible, de l'ordre de 0,1 mm au maximum, pour permettre un couplage capacitif entre la face intérieure du transducteur et le boîtier métallique).

Cette masse élevée de résine a pour effet d'améliorer dans des proportions très importantes la résonance de l'ensemble lame-boîtier dans le domaine sonore, avec en outre un faible amortissement de cette résonance lorsque la tête est mise en contact avec la région corporelle 5 à traiter.

De façon également caractéristique de l'invention, la lame piézo¬ électrique est reliée au conducteur du câble de connexion 4 par une liaison galvanique, avantageusement une liaison soudée : la face infé¬ rieure 15 de la lame piézoélectrique est soudée au fil 17 par une sou- dure (du type brasure à l'argent-étain ou analogue) 18, tandis que la face supérieure 19 est soudée au conducteur 20 par une soudure 21.

Cette structure s'oppose, ici encore, aux modes de connexion classi¬ ques des têtes de l'art antérieur, dans lesquelles la liaison à la face inférieure était généralement une liaison capacitive avec le corps du boîtier (impliquant, comme on l'a dit plus haut, une très faible épais-

seur de colle entre lame piézoélectrique et boîtier), tandis que la liaison à la face supérieure était généralement une liaison par ressort, avec tous les inconvénients corrélatifs.

Dans le cas de l'invention, la liaison soudée procure une fiabilité maximale et permet en outre d'isoler galvaniquement le boîtier métal¬ lique de la tête d'avec les fils d'alimentation du transducteur (la soudu¬ re inférieure 18 étant entièrement noyée dans la masse de résine 16).

En outre et surtout, la masse additionnelle constituée par la sou¬ dure 21, à qui l'on donne délibérément un volume important, permet d'améliorer encore la résonance du système lame-boîtier dans le domai¬ ne sonore. La masse de métal de la soudure 21 peut ainsi avantageuse¬ ment présenter une épaisseur pouvant aller jusqu'à 4 à 5 mm.

L'ensemble des éléments situés dans le fond du boîtier 11 est noyé dans une mousse de polyéthylène 22, neutre sur le plan acoustique et isolante sur le plan électrique, et l'ouverture du cylindre est obturée par une résine de fermeture 23 qui peut être par exemple une résine époxyde.

Le couplage du corps du boîtier et de la lame 10 — qui, seule, ne pourrait pas vibrer dans le domaine sonore — avec interposition d'une masse importante (par rapport à la masse du transducteur seul) de résine 16 et, de façon surabondante, la présence de la masse de métal de la soudure 21 permettent de produire une vibration dans le domaine sonore de la paroi de fond 12 et donc d'appliquer, en plus de l'énergie ultrasonore, une énergie mécanique de niveau thérapeutiquement efficace à fréquence sonore à la région à traiter.

Cette vibration sonore est d'ailleurs en pratique nettement audible à plus de 10 cm de l'oreille, du fait de la forte résonance de la tête dans le domaine sonore, de sorte que le praticien peut aisément se rendre compte du bon fonctionnement de l'appareillage, à la différence par exemple des appareillages de traitement par ultrasons modulés, qui ne produisaient qu'une vibration perceptible très faible.

FEUILLE DE REMPLACEMENT (REGLE 2β)