Brevet FR2002214A1 — publié le 19691017

La présente invention a pour objet un support réglable pour un instrument d'obturation optique, de préférence pour un microscope binoculaire, De tels supports et instruments d'obervation sont utilisés par des neuro-chirurgiens pour l'exéoution d'interventions, et par exemple la fermeture de vaisseaux sanguins endommagés, car les organes manipulés et les instruments utilisés ont des dimensions tellement petites qu'ils ne peuvent autre vus qu'au moyen d'appareils d'agrandissement optique correspondants, et de préférence des dispositifs stéréo- scopiques Dans certains supports connus de ce type l'instrument d'observation est monté, par cardan, sur un support articulé, réglable en hauteur, de façon qu'il puisse titre déplacé dans chaque plan de réglage et qu'il puisse être orienté dans tous les cas vers le lieu d'observation soutlaitéo bur effectuer ce réglage, il est nécessaire que le chirurgien interrompe l'opération et réalise ce réglage en utilisant ses mains. De plus, après avoir réalisé la nouvelle orientation de l'instrument d'observation, on doit tcujours régler à nouveau la mise au point optique* De tels réglages nécessitent beaucoup de temps et il est souhaitable qu'ils puissent autre effectués sans que le chirurgien soit obligé d'utiliser ses mains. L'invention a pour objet un support réglable pour instrument d'observation optique, caractérisé par un appui de tête, $relié mécaniquement à l'instrument d'observation, des organes de commande pour des unités d'entrainement d'élémente du support étant montés dans l'appui de T8te de telle façon qu'ils soient actionnés en dépendance des mouvements de tige corres pondants, par rapport aux organes de commande, pour mettre en e.r- cuit les unitée d'entraînement commandées, en vue d'obtenir des mouvements de l'instrument d'observation suivant des degrés de liberté correspondants. Suivant une autre caractéristique, le support réglable, de préférence pour mierescope binoculaire, est caractérisé par ce que l'instrument d'observation est susceptible d'être réglé sur un point de visée réglable en translation par rapport au support, dans au moins l'une des directions de coordonnées X, Y, Z, ce réglage étant obtenu sous l'effet de mouvements de telle de l'observateur ar rapport à l'appui de tête qui est relié mécaniquement à l'instrument d'observation, lequel est déplaçable autour du point de visée réglo, comme centre de rotation, dans au moins une direc- tion de rotation. Il est ainsi possible, pour l'observateur, d'examiner la zone d'opération uniquement par un déplacement correspondant de la tête, pour avoir un autre axe de visée, plus avantageuse, la mise au point restant la même, le basculement de l'instrument d'observation s'effectuant autour d'un centre de rotation,qui est constitué précisément par l'endroit examiné ou point de visée ( endroit de l'opération), Afin que l'instrument d'observation puisse être mis au point sur d'autres distances, sur le mEme lieu d'observation, le support,sur lequel est monté l'instrument dtob- servation avec l'appui pour la tête, est avantageusement réglable en mise au point dans la direction de l'observation, c'est-à-dire dans la direction de l'axe optique, par déplacement autour de deux axes de rotation dirigés sur le point de visée et faisant entre eux un certain angle. Suivant un mode de réalisation sijm- ple du dispositif selon l'invention, mode de réalisation qui toutefois ne satisfait pas à toutes les conditions, le support de l'instrument , constitue par un bras coudé, est susceptible de basculer autour d'un palier dont l'axe est dirigé vers le point d'obervation. le bras coudé est susceptible de basculer autour d'un palier dont l'axe est également dirigé vers le point d'observation, et il est monté sur un élément de support susceptible autre déplace en translation dans au moins une des directions de coordonnées. Selon un mode de r6alisation préférentiel, le support de l'instroment constitue un côté d'un parallélogramme articul, dont le coin fictif constitue le point de visée, et qui peut pivoter autour de ce point dans le plan du parallélogramme On peut prévoir avec avantage que, d'une part, le mouvement de rotation du support de l'instrument autour du point de visée réglé, et d'autre part, le mouvement pour le déplacement du point vis6e, soient obtenus au moyen d'un groupe d'organes de blocage commandés, ayant un effet d'en semble, organes qui peuvent libérer l'ensemble ou le bloquer.Les seule mouvements de rotation du suppor d'instrument ou da l'instrument d'observation autour de deux axes de rotation se croisant au point de visée dans la mesure où des mécanismes d'équilibrage sont prévus, peuvent d'obtenir sans difficultés particulières, directement par l'action de la tête sur l'appui de tête. Par contre, il n'est pas aussi simple pour réaliser le réglage sur un autre point de visée par un déplacement en translation du support de l'inetrument. Le réglage du point de visée peut être obtenu par le déplacement d'éléments du support dans trois directions,ou par le pivotement d'éléments de support dans au moins deux directions, en combinaison avec un mouvement dans la direction d'observation. Les dessins joints représentent des exemples de réalisation de 11 objet de l'invention. - la figure 1 représente une vue en élévation d'un support suivant un premier mode de réalisation; - la fi.gure 2 représente une vue en élévation complète d'un mode de réalisation, de façon mi-sch6mati- que; - la figure 3 représente Une vue en plan partielle suivant la ligne IIIZIII de la figure 2;; - la figure 4 représente un schéma de prinoipe électrique pour la commande des moteurs de la figure 2, Selon la figure 1, un élément de bi de machine I est au moins mobile en translation (par des moyene non représentée), dans au moins l'une des directions des coordonnées X - Y - X représentées, relativement à un socle fixe de supporte Un bras coudé 3 est mobile autour de l'axe AD palier 2 solidaire de l'élément de bâti i. A l'extrémité libre de ce bras coudé 3, se trouve un palier 4 pour le porte- outil 5 d'un instrument d'ob- servation 6, si bien que le porte-outil 5 et l'instrument d'obser vation 6 peuvent pivoter autour de l'axe de rotation A5 # L'axe de rotation A3 du bras ocudé 3 et l'axe de rotation A5 du porte-outil 5 so oroisent au point 0 qui constitue le point de viade. Un rail de guidage 7 est fixé au porte-outil 5, de telle façon qu'un mioroscope binoculaire 6, conetituant l'instrument d'observation, monté dans une reinure de ce rail de guidage 7, ainsi que l'appui de toute 8, également soli daire du porte-outil commun 60, puissent être déplacés dans la direotion de la flèche P8, c'est-à-dire dans une direction se rapprochant et s'écartant du point de visée Ce mouvement peut s'obtenir de façon connue par l'intermédiaire dXune crémaillère et d'une roue de réglage 70. Le microscope binoculaire 6 reste continuellement dirigé et mis au point sur le point de visée 0, lors de la rotation du porte-outils 5 autour de l'axe A5 et du bras coudé 3 autour de l'axe A3. L'appui de tette 8 permet l'intro- duction de la tte de l'observateur dans le bombement de forme correspondante, et l'exécution des mouvements de rotation souhaités du microscope binoculaire, autour du point de visée 0 choisi comme point de rotation,s'effectue directement par la transmission des mouvements de tête correspondants, sur l'appui de tête 8 et sur le rail 7 du porte-outil 5. Il est ainsi possible à un chirurgien de choisir une direction de visée sur l'endroit où il opère, constituant le point de visée 0, sans utiliser les mains. Dans un mode de réalisation selon les figures 2 - 4,un socle fixe de support 10 comporte un chariot 11, susceptible d'être déplacé en translation, a l'aide d'une broche 112. dans la direction de l'axe de coordonnées X. Le moteur 13 et une transmission 130 à freinage automatique permettent l'entraine- ment de la broche 12. Aussi longtemps que le moteur 13 ne tourne pas, les mouvements de translation du chariot il ne sont pas possibles, du fait de la transmission 130 à freinage automatique. On peut renoncer à une telle transmission 130 dans la mesure où le moteur est un moto freins qui ne permet des rotations de son arbre d'entrainement que s'il est mis en eircuit.De façon générale, dans ce qui suit, on désignera, comme unité d'entrainement commandée, un entraînement ayant la propriété de ne se mettre en oeuvre que sur commande. Une telle unité d'entrainement pourrait également êre hydraulique ou pneumatique. Un deuxième chariot 14 est monté dans la rainure de guidage du chariot 11, il peut se déplacer dans la direction Y, en allées et venues, grêce à une unité d'entraî- nement 15 commandée. Le chariot 14 porte un tube de guidage verti- cal 16, dans lequel est mobile une crémaillère 18, dans la direction verticale 7, dans un mouvement ascendant et descendant, roue à une troisième unité d'entrainement 17 commandée. A l'extrémité supérieure do la cré- maillère 18, se trouve un bloc d'appui I muni d'un palier 20 pour le logement d'un arbre 21 libre en rotation La rotation de l'arbre 21 autour de son axe 3 B, ctest-à-dire une variation de l'angle de rotation B, est obtenue par une unité d'entrallnement commandée, comportant un moteur 22, une transmission intermédiaire 220 auto-freinante, et une transmission à roue dentée 221.L'arbre 21 constitue9 avec les deux prolongements 211, 212, un côté dtun parallélogramme articulé, qui est complété par les éléments de tiges parallèles 23 et 24, ainsi que les éléments de tiges 25, 26 parallèles entre eux, dont la direction rencontre celle des premiers, et qui porte le contrepoids 250, 260. Pour modifier l'angle du parallélo- gramme, entre les éléments de tige 21 et 25 articulés entre eux, on utilise une unité d'entratnement 27 commandée. Selon le plan de la figure 3, les extrémités droites des éléments de tige 23, 24 ont la forme de fourches, et sont articulés avec une enveloppe hémicylindrique 29, les articulations 230, 240 étant alignées deux à deux. Cette enveloppe constitue ainsi un cOté du parallélogramme reliant les deux cOtés 25 et 26 parallèles. Le plan commun C-C des articulations 240 et 230 coupe l'axe de rotation B de l'arbre 21, ou le plan du parallélogramme, au point de visée 0, qui constitue le coin fictif du parallélogramme articulé 21 - 23 - 24 - 25 - 26 29. Une tige de guidage 30, munie d'un appui de tête 32 solidaire de la précédente, constitue le porteoutil proprement dit pour le microscope binoculaire 31. Cette tige de guidage 30 est solidaire de l'enveloppe hémi-cylindrique 29, parallèlement au plan C, passant par les articulations 230 - 240. Le microscope binoculaire peut être déplacé en translation, par l'intermédiaire d'une roue de réglage 33 dans cette tige de guidage 30, dans la direction du point de visée 0, pour la mise au point optique. Des commutateurs S1, S2 S3, S4 sont montés dans l'appui de tête 32 en forme de casque, la construction et la fonction de ces commutateurs étant précisées en relation avec la figure 4. Il est indiqué, à titre provisoire , qu'ils sont destinés, sous l'action des mouvements de tête de l'observateur ou du chirurgien , à commander des mouvements de basculement du microscope binoculaire 31 autour de l'axe B et des mouvements de rotation autour du point de visée 0 dans le plan basculant C, ou des translations du point de visée 0 dans l'une ou plusieurs des directions x Y - Z, grâce aux unités d'entrainement commandées correspondantes. La référence 40 se rapporte i une table d'opération sur un socle 41. Un patient 42 est représenté sur la table d'opération, une intervention devant autre effectuée à la tête, à l'endroit O. On règle le microscope binoculaire 31 sur cet endroit 0. Un commutateur à pédale S P; fixé au sol, est représenté sur les figures 2, 3 et 4. Le levier de commande de ce commutateur peut être actionné par le pied de l'observateur dans l'une des trois positions D, f, T (figures 3, 4). La position de base F du commuta- teur S P bloque tous les mouvements du microscope binoculaire 31. Dans la position D, il est possible d'exécuter des mouvements de rotation du microscope binoculaire autour du point de visée 0, alors que les mouvements de translation sont bloqués. Dans la position T, tous les mouvements de rotation du microscope binoculaire 31 autour du point de visée 0 sont bloqués; alors que les mouvements de translation du bloc support 19get ainsi du point de visée 0, sont libres dans les direotions X, Y, Z. Dans la figure 4,on a représenté trois moteurs MX MY MZ pour l'exéoution des déplacements en translation de la crémaillère 18, du bloc support 19pde l'arbre 21 du parallélogramme articulé; dans les directions Y, Z (fi- gure 2), ainsi que deux moteure M&gamma;et Msspour les mouvements de rotation du microscope binoculaire 31 autour du point de visée 0. POur la commande de ces moteurs, on utilise les quatre commutateurs S1, S2, S3, S4, solidaires de l'appui de tête 31 (figure 4), ainsi que le commutateur à pédale SP, à trois positions de commutation D, F, T. Le boninage primaire U1 d'un trans formateur U est branché sur un réseau de courant alternatif. Les bornes de sortie de l'enroulement secondaire U2,, symétriques par rapport à la masse, permettent l'obtantion de deux tensions alternatives, en opposition de phase ,V,R. Lorsque le commutateur à pédale SP est dans sa position de repos représentée, aucun des moteurs ne peut autre mis en mouvement par l'applieation de Sa tension V ou R ,car le cirouit électrique passant par le point moyen du bobinage secondaire U est interrompu. Dans la position T du commutateur S. P. les trois moteurs de translation, MX, MY, MZ, sont reliés, au point moyen, à la masse de l'enroulement U2, et dans la position D, les sorties des deux moteurs de pivotement M et M sont ainsi mis à la masse. Les commutateurs S comportent chacun une bielle mobile axialement, recouverte deune enveloppe en caoutchouc 4, afin que,par une pression plus ou moins grande de la tête contre un commutateur de l'appui de tête 32, le ommute- teur correspondant puisse être commuté à partir de la position représentée. Les commutateurs S1 et S2 sont de simples commutateurs d'ouverture et de fermeture. Lorsque la tête appuie vers la droite pour la mise en oeuvre du commutateur les entrées V des moteurs MX et M sont mis sous tension V (marche en avant) mais ils n'avancent effectivement que lorsque la sortie des moteurs est reliée au point moyen du bobinage U2. Inversement, une action de la tête vers la gauche met en oeuvre le commutateur S1, c'est-à-dire l'alimentation des entrée R des moteurs correspondants MX et M à la tension R (mouvement de retour). Les commutateurs S3 et S4 sont des commutateurs à piles doubles, qui, sous l'influence d'une pression moyenne, restent dans la position ouverte représentée, alors que, pour une pression supérieure, ils appliquent une tension V à l'entrée V des moteurs commandés et, pour une pression plus faibles ils appliquent une tension R, opposée en phase, aux entrées R des moteurs commandés.On voit facilement que le commutateur S3, soli- daire de la partie inférieure de la sotte de l'appui de tête 32 entourant le orâne de l'observateur, commande le moteur M2 pour les mouvements verticaux (direction Z) du bloc d'appui 19 de l'arbre 21 du parallélogramme artioulé, le commutateur S4 est, selon la figure 2, monté sur la face inférieure de la voüte de l'appui de tête appliquée sur le front de l'observateur, Ce com mutateur a été représenté, dans la figure 4, dans une position renversée afin de rendre le schéma de commutation plus simple, Il est évident que de nombreuses autres possibilités de réalisation sont possibles, dawta le cadre de l'invention, Ainsi, il peut être avantageux de prévoir pour les mouvements de rotation de l'instrument de l'observateur dans l'appui de tête 32, à la place de commutateurs du type cui- non, du type avance-point mort-retour, un indicateur de commande analogique, pour des servomoteurs ou par exemple des organes de commande particuliers, dans l'appui de têtes pour obtenir des mouvements de rotation. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et repré- sentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Support réglable pour instrument d'observation optique, caractérisé par un appui de tête, relié mécaniquement à l'instrument d'observation muni intérieurement d'organes de commande pour des unités d'entraînement d'éléments du support de telle façon qu'ils soient actionnés en fonction des mouvements de tête correspondants, par rapport aux organes de commande, pour mettre en circuit les unités d'entraînement commandées, en vue d'obtenir des mouvements de l'instrument d'observa- tion suivant des degrés de liberté correspondants, ce qui dispense complètement de l'intervention des mains de l'opérateur. 20) Support réglable, de préférence pour microscope binoculaire, conforme à la revendication 1, caractérisé par ce que l'instrument d'observation est susceptible d'être sur un point de visée réglable en translation, par rapport au support, dans au moins l'une des directions de coordonnées X,Y Z, ce réglage étant obtenu sous l'effet de mouvements de têts de l'observateur par rapport à l'appui de tête qui est relié mécani. quement à l'instrument d'observations lequel est déplaçable autour du point de visée réglé, comme centre de rotation, dans au moins une direction de rotation. ) ) Support selon la revendication 2, caractérisé par ce que le porte-outil, auquel est fixé l'instrument d'observation, ainsi que l'appui de tête, sont réglables pour la mise au point sur le point de visée, en étang basculables autour de deux axes de rotation qui se coupent au point de visée a 4 ) Support selon la revendication 2 caractérisé par ce que le porte outil peut basculer autour d'tin palier porté par un bras coudé, palier dont l'axe est dirigé vers le point de visées le bras coudé pivotant également lui-même au- tour d'un palier dent l'axe est dirigé vers le point de visée e* étant d'autre par supporté par un élément susceptible d'être deux placé en translation au moins dans l'une des directions de coordon- nées X, Y, Z. 5 ) Support selon la revendication 3, caractérisé par ce que le porte-cutil constitue un côté d'un parallélogramme articulé, qui est constemment dirigé vers le point de visée constituant le coin fictif du parallélograeme, ce côté du parallélogramme étant mobile dans le plan du perallélogramme autour de ce coins 6 ) Support selon la revendication 4, caractérisé par ce que le plan du parallélogramme peut basculer, autour d'un axe, dans un palier d'un élément de supports consti tuant un côté du parallélogramme articulé et dirigé vers le coin fictif. 70) Support selon les revendications 2 et 3, caractérisé par ce que d une part, les mouvements de rotation du support porte-intrument autour du point de visée ré- glé, et d'autre part, les mouvements pour le déplacement de rdglaa ge du point de visée, peuvent être obtenus ou interdits, au moyen d'un groupe d'organes de commande, ayant un effet commun