Brevet FR2124272A1 — publié le 19720922

La présente invention concerne un appareil d'examen radiologique avec une partie à déplacement par moteur dans lequel la vitesse et le sens de la rotation du moteur peuvent etre commandés. Dans un appareil d'examen radiologique connu, la vitesse du déplacement motorisé est commandée au moyen d'une poignée fixée sur la partie mobile. Cette poignée est rappelée élastiquement par des ressorts dans les deux sens. En fonction de son déplacement par rapport à la position médiane, elle agit sur un poten tiomètre dont la valeur coimnande par amplificateur la vitesse et le sens de rotation. Cet équipement radiologique connu a l1incon- vénient grave que la partie mobile peut être amenée par moteur en collision avec un objet pour le détruire ou se détruire elle mOrne. Ainsi, par exemple, le patient ou le médecin peut dire coincé entre le chariot du sélecteur et la sellette de protection radiologique.De tels appareils présentent en outre l'inconvénient majeur de ne pas donner à l'opérateur la sensation de déplacement de la partie mobile. On conn t par ailleurs un équipement radiologique compor- tant des parties déplacées à l'aide de moteurs dans lequel la puissance motrice est commandée proportionnellement à la force exercée par la main sur la partie à déplacer. Si lton commande la puissance d'entraînement en fonction de l'effort manuel exercé, celle-ci est égale dans les deux sens comme par exemple dans le cas d'une partie mobile verticalement, de sorte que l'on obtient des vitesses de déplacement différentes, c'est-à-dire fonctions de la charge. Le mécanisme indiqué à titre d'exemple de réalisation de cet appareil radiologique connu possède en outre une très grande inertie, puisque le poids du sélecteur est compensé par un contrepoids au moyen d'un fléau de balance.De ce fait, tout le système est affecté d'une masse très importanteet par conséquent d'une grande inertie, ce qui est particulièrement gOnant lorsqu'on déplace la partie mobile contre un objet fixe. De plus,en partie à cause de cette inertie et des moyens de commande indiqués, ltentratnement entre en oscillation à chaque démarrage, de sorte que de tels équipements radiologiques ne sont pratiquement pas utilisables. La présente invention est basée sur deux problèmes voisins. Du fait que les parties mobiles de l'équipement de radiodiagnostic et notamment les sélecteurs deviennent de plus en plus lourds à cause des amplificateurs de brillance y associés et des caméras qui y sont fixées, la force de déplacement à fournir manuellement pourvaincre les frottements et l'inertie devient considérable. L'un des objets de l'invention est de ne pas rendre sensibles pour le médecin ces forces de frottement et d'inertie propre. Un deuxième objet de l'invention est de rendre le dispositif facilement adaptable à des conditions de charge variables. Un tel cas se présente par exemple slil y a un amplificateur de brillance monté sur le chariot de sélecteur sur lequel on peut fixer une caméra amovible. L'invention est prfncipaaanent caractérisée par le fait que pour la commande du moteur en fonction de la force et de la direction de la pression exercée sur la partie mobile dans le sens du déplacement, on utilise un dispositif de mesure des pressions à haute résolution (sensibilité élevée) et à course différentielle pratiquement nulle disposé de manière à mesurer la pression exercée par la main et la composante verticale de la masse de la partie mobile, Par une telle réalisation de ltentratnement avec un dispositif de mesure, on produit, au contact d'un objet fixe, une pression, de sens opposé à la force manuelle, qui arrête immédiatement le moteur.Comme la course de mesure (course différentielle) est pratiquement nulle, le dispositif est extrOmement stable vis à-vis des oscillations. Il est très facile d'augmenter ou de diminuer le poids que le moteur doit compenser puisque le nouveau poids peut Outre introduit simplement par étalonnage dans le dispositif de mesure. Ainsi se trouvent atteints les deux Objets de l'invention. Dans l'esprit de l'invention, on propose de comparer la valeur mesurée fournie par le dispositif de mesure de pression dans un dispositif comparateur avec la valeur correspondant à la composante verticale de la partie mobile, de conférer au moteur une vitesse de consigne correspondant à la valeur différentielle et de rendre réglable la puissance du moteur en fonction de la différence des vitesses réelle et de consigne de la partie mobile, la vitesse réelle étant mesurée par une génératrice tachymétrique. Un tel dispositif est facilement réalisable avec des moyens élec- troniques, par exemple des amplificateurs opérationnels suivis d'amplificateurs de puissance. alle donne l'impression au médecin que seule sa force manuelle est décisive pour les déplacements de la partie mobile. Il en résulte de plus qu'indépendamment du sens de déplacement de la partie mobile, la vitesse de déplacement correspond toujours à la pression exercée par la main. Il peut éventuellement entre désirable de déplacer la partie mobile à une vitesse non proportionnelle à la pression effectuée par la main. Pour obtenir ce résultat, on propose de rendre variable la grandeur de mesure correspondant à la pression de la main, de manière à pouvoir ajuster les valeurs de seuil, le facteur d'amplification ou les allures de courbes de gain. Le réglage du seuil peut devenir nécessaire si la sensibilité du dispositif de mesure est trop grande. Il est apparu favorable de procéder au déplacement de la partie mobile seulement pour une pression manuelle allant de 0,5 à 1 kg. Par ailleurs, le médecin n'est pas sensé exercer une pression d'environ 5 kg pour arriver à la vitesse maximale. On augmentera donc le facteur d'amplification aux pressions plus élevées. La compensation de poids inégaux ou de la dérive thermique de l'amplificateur peut être effectuée dans l'esprit de l'inven- tion en actionnant une touche ou bien automatiquement pour une ou plusieurs conditions d'exploitation de 11 équipement radiologique qui ne nécessitent pas de déplacement de la partie mobile, en utilisant la valeur éventuellement fournie par le dispositif de mesure de pression pour un équilibrage automatique de ce dispositif. il est particulièrement simple d'intercaler des dispositifs de mesure de pression dans l'élément de transmission de l'effort entre le moteur et la partie mobile. On mesure alors automatigue- ment toute pression exercée sur la partie mobile. Pour empêcher dans la plus grande mesure possible de blesser le patient ou le médecin ou d'endommager la partie mobile, on propose dans l'es- prit de l'invention utiliser un moteur d'entratnement de très faible inertie (rotor à disque ou en cloche). Le même effet peut etre obtenu en coup ans une forte motrice, produite, par exemple, par un moteur tournant en permanence à la partie mobile à l'aide d'embrayages électriques de faible inertie. Comme dispositif de mesure des pressions à haute résolution et à course de mesure (course différentielle) pratiquement nulle, on utilise, suivant l'invention, une ou plusieurs jauges extensométriques (de contrainte) collées sur un support. De telles jauges ont une résolution telle qu'à une charge totale de plusieurs centaines de kilogrammes, on puisse encore mesurer une pression de quelques grammes exercée par la main sur la partie mobile. Comme la course différentielle n'est que de quelques millièmes de millimètre, il en résulte une fréquence d'oscillation élevée mécaniquement imperceptible qui peut toutefois outre facilement amortie électriquement. Comme dispositif de mesure des pressions, on peut également utiliser, suivant un mode de réalisation de l'invention, un ou plusieurs quartz piézoélectriques, od la pression initialement exercée par la main est transformée en une tension proportionnelle qui est mise en mémoire. Cette valeur sert de grandeur de réglage à la vitesse de déplacement jusqu'à ce que lton mesure une pression de sens contraire de mdme valeur et une tension correspondant à une tension inverse de la tension mise en mémoire est obtenue. La résolution des quartz piézoélectriques est encore supérieure à celle des jauges à contrainte. Avec un tel dispositif, on peut encore mesurer une force différentielle d'un gramme pour une charge d'une tonne. La mise en mémoire de la pression exercée intialement par la main peut être obtenue par un potentiomètre alimenté en courant constant dont le curseur est entratné par un moteur électrique à très faible inertie qui est commandé par un signal de commande correspondant à cette force manuelle. Un mode d'application préférée de l'invention est le déplacement du chariot de sélecteur le long du panneau d'une table d'examen sur lequel est placé le patient. Le poids de cet ensemble peut atteindre environ 150 kg. L'accélération nécessaire et les frottements sont alors considérables. Si on monte encore sur un tel ensemble un amplificateur de brillance, le poids augmente encore d'environ 60 kg. Les forces nécessaires pour la mise an mouvement de ces masses dépassent ce que l'on peut attendre d'un médecin en régime Journalier.Avec le-système conforme à l'invention, il est possible, dans une réalisation judicieusement dimensionnée de l'entrainement, de deramener la force de déplacement à exercer par le médecin à un ou deux kilogrammes, tout en lui donnant l'impression subjective qu'il n'y ait pas d'entrainement motorisé, mais qu'il déplace un matériel sans pesanteur. Le dispositif selon l'invention présente la partie cularité avantageuse Qu'une pression exercée par le patient en opposition à la pression manuelle du médecin compense cette dernière et arrête le déplacement. Ceci est important par exemple si le médecin a placé un cône de compression sur le patient et déplace le chariot de sélecteur vers le haut.Avec un entraine- ment par moteur uniquement, il y a danger que le médecin enfonce les côtes du malade, le cône de compression étant situé endessous de ses côtes. Dans le système suivant l'invention, la pression sur les côtes est égale seulement à celle exercée par le médecin. Cette sensibilité du dispositif est particulièrement avanta- geuse lorsque l'entraînement conforme à l'invention appliquée au déplacement du chariot de sélecteur est également utilisé pour le compression du patient. ici aussi, la contre-pression itl patient compense la pression manuelle du médecin, de sorte que le médecin doit effectivement exercer la force avec laquelle il désire com primer le patient. Des avantages particuliers résultent aussi de l'invention dans le cas d'une suspension plafonnière support d'une partie d'équipement ou d'accessoires réglable en hauteur. il faut souli- gner ici notamment la solution de l'adaptation facile à des poids différents. La figure unique représente un schéma synoptique d'un exemple de réalisation de l'invention. Sur cette figure, 1 représente un chariot de sélecteur pouvant etre déplacé suivant les flèches 2 et 3. Le chariot de sélecteur repose au moyen de galets 5, 6 sur un chariot longitu dinal 4, afin de pouvoir être déplacé dans le sens de la compression vers le patient. Le chariot 4 peut se déplacer au moyen des galets 7, 8 sur les rails de guidage 9 de lléquipement radiologique le long du panneau de la table non représentée. Un câble ou une chine sans fin 10, renvoyée par les poulies 11, 12, est fixé au chariot longitudinal 4. Un moteur 13 est couplé avec l'une des poulies de renvoi.Un dispositif de mesure de la pression 14 est intercalé dans lsorgane de transmission de force, c1est-à-dire dans le cible ou la channe 10. Il mesure aussi bien le poids G du chariot de sélecteur que la pression exercée par la main désignée par t g. Lorsque + g est nul, c'est-à-dire que la main n'exerce aucune pression sur le chariot de sélecteur, le dispositif de mesure de la pression 14 mesure uniquement le poids G du chariot de sélecteur avec ses moyens de suspension. Dans ce qui suit, on décrit le fonctionnement de 1' installa- tion lorsque par #~nple le médecin agit sur le chariot de sélecteur, o'est-8-dire s'efforce de régler ce chariot en hauteur. La force manuelle - g s'opposerait alors du poids G du chariot de sélecteur. Une grandeur de mesure correspondant à ce poids est fournie par le dispositif de mesure des pressions 14 à un amplificateur 15 dans lequel le signal est suffisamment amplifié pour pouvoir titre traité facilement. Le signal de mesure G - g est comparé dans un étage comparateur 16 avec la valeur connue de G. A la sortie apparat alors la valeur de mesure - g, qui est appliquée de nouveau à un amplificateur comparateur 17 ajustable au moyen d'un circuit 18 (non précisé ici) en ce qui concerne les valeurs de seuil, de gain, etc... La valeur ainsi élaborée de -g est appliquée à un autre amplificateur comparateur 19 et de là à un amplificateur de puissance 20 agissant sur le moteur 13. Une génératrice tachymétrique 21 est couplée mécaniquement au moteur 13, elle produit une tension proportionnelle à la vitesse de déplacement qui est réinjectée dans l'am- ficateur comparateur 19 afin de commander la puissance fournie par 1' amplificateur de puissance 20. En utilisant un entratne- ment sans inertie, l'ensemble du dispositif est tellement sensible que le médecin nta pas l'impression de travailler avec une pièce mobile entratnée par moteur. L'entrée de l'amplificateur 16 est munie d'une résistance variable 22 pour le réglage de la compensation du poids de la partie mobile. Le mouvement de compression est ootenu d'une manière analogue au mouvement longitudinal du chariot de sélecteur. Ici, on a indiqué seulement le crible ou la chaîne 23, le dispositif de mesure 24 et le moteur 25. On peut mentionner encore que l'objet de l'invention s'applique évidemment aussi lorsqutune partie du poids de la pièce mobile est compensée par un contre-poids. Lors de l'utilisation de réducteur à freinage automatique ou d'un frein d'arrdt de préférence fixé sur le moteur, le moteur n'a besoin de tourner que lors d'une variation de la grandeur de mesure et il n t a pas à fournir cons tazrnaent le couple contraire à la charge. Les avantages de la présente invention ne sont d'ailleurs pas limités à la seule application aux équipements de radiologie. Ils apparaissent partout où il s'agit de déplacer à la main de lourdes charges avec une grande sensibilité, un changement de poids pouvant facilement Otre compensé comme il est dit ci-dessus. De telles applications sont imaginables par exemple dans la construction navale où des pièces lourdes sont déplacées sous contrôle manuel et visuel, dans la construction de ponts et sur la channe de fabrication de mixtures lorsqu'il s'agit par exemple de placer des moteurs complets dans le châssis du véhicule. - RGVENDICADIONS 1 - Appareil d'examen radiologique dont une partie mobile est à déplacement par moteur dans lequel on peut commander la vitesse et le sens de rotation du moteur, caractérisé par le fait que, pour commander le moteur en fonction de laibrce et de la direction de la pression manuelle exercée sur la partie mobile dans le sens du déplacement, on utilise un dispositif de mesure de pression de haute résolution à course différentielle presque nulle (fréquence d'oscillation élevée), ledit dispositif étant agencé de façon à mesurer la pression exercée par la main ainsi que la composante verticale du poids de la pièce mobile. 2 - Appareil d'examen radiologique suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qutun dispositif de comparaison compare l'indication du dispositif de mesure de la pression à la valeur correspondante de la composante verticale de la pièce, qu'une vitesse nominale correspondant à cette valeur différentielle est imprimée au moteur et que la consommation du moteur est réglable en fonction de la valeur différentielle entre la vitesse de consigne et la vitesse réelle de la partie mobile, pour laquelle la vitesse réelle de la partie est mesurée par une génératrice tachymétrique. 3 - Appareil d'examen radiologique suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'en appuyant sur un bouton et/ou automatiquement pour une ou plusieurs conditions d'emploi de l'appareil, pour lesquelles il ntest pas nécessaire de déplacer la partie mobile, on peut utiliser la grandeur fournie éventuellement par le dispositif de mesure de pression pour l'équilibrage automatique du dispositif de mesure de pression lui-m8me. 4 - Appareil d'examen radiologique suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le dispositif de mesure de pression est monté dans 11 organe de transmission de force entre le moteur et la pièce mobile. 5 - Appareil d'examen radiologique selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que ltentrainement motorisé est rendu presque sans inertie grâce à l'utilisation d'un moteur avec un faible RD2 (rotor à disque ou en cloche). 6 - Appareil d'examen radiologique suivant uae eiss revendications 1, 2 et 5, caractérisé par le fait qu'on utilise un moteur tournant continuellement dans le meme sens, et que obtient les deux sens de rotation grâce à des accouplements réglables presque sans inertie agissant dans les deux sens. 7 - Appareil d'examen radiologique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on utilise comme dispositif de mesure de pression une ou plusieurs jauges de contrainte collées sur un support. 8 - Appareil d'examen radiologique suivant 1 une des revendications 1 à 6 caractérisé par le fait que l'on utilise comme dispositif de mesure de pression un ou plusieurs quartz piéso- électriques que la tension proportionnelle à la pression exercée par la main apparaissant initialement est mise en mémoire et est utilisée comme grandeur de référence pour la vitesse du déplaco ment Jusqu'à ce que l'on ait mesuré une pression à cette valeur et qu'une tension correspondante soit mise en opposition à la valeur de tension mise en mémoire. 9 - Appareil d'examen radiologique suivant la revendication 8, caractérisé par le fait que lton utilise pour la mise en mémoire un potentiomètre alimenté par un courant constant avec un entra#- nement électronique commandé presque sans inertie par une valeur de consigne correspondant à la force exercée manuellement. 10 - Appareil d'examen radiologique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par l'emploi d'un chariot tube-sélecteur déplaçable par moteur dans le sens longitudinal du panneau porte-patient. il - Appareil d'examen radiologique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par l'emploi d'un cône de compression pouvant tre appuyé par entratnement à moteur sur le corps du patient. 12 - Appareil d'examen radiologique suivant l'une quelconque es revendications précédentes, caractérisé par ltemploi d'une suspension plafonnière réglable en hauteur ou autre accessoire d'un appareil d'examen radiologique. 13 - Appareil d'examen radiologique suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la valeur correspondant à la pression exercée manuellement peut Entre modifiée de façon à pouvoir régler les valeurs de seuil, le facteur d'amplification ou la courbe prédéterminée de l'amplification.