Brevet FR2194401A1 — publié le 19740301

la présente invention concerne un appareil d'examen radiologique å commande assistée et notamment un dispositif assurant l'entratne- ment de la partie mobile d'un appareil d'examen radiologique, du type dans lequel la force exercée par la main de l'utilisateur sur la partie mobile est mesurée et employée pour cette commande. Des commandes assistées pour le déplacement des parties mobiles des appareils d'examen radiographique sont prévues pour éviter les efforts considérables que l'utilisateur devrait déployer pour déplacer les parties mobiles relativement lourdes de ces appareils. En particulier dans la technique des rayons X où certaines parties d'appareils équilibrées par contrepoids, telles que, par exemple, un sélecteur sur lequel se trouve fixé un amplificateur d'image, qui peut présenter un poids d'environ 150kg. Il n'est plus possible d'exiger du radiologue les efforts physiques considérables, nécessaires pour le centrage répété des différentes parties de 1' appa- reil sur l'obJet examiné, en raison des forces considérables b déployer pour vaincre l'inertie et les forces de frottement, de sorte qu'une commande assistée semble indispensable aujourdshui pour de tels appareils. Ires déplacementspar une commande motorisée des différentes parties de l'appareil, doit se faire toutefois par une commande sensible, ctest-b-dire que le déplacement doit se faire de telle sorte que la partie mobile de l'appareil ne puisse pas venir heurter brutalement un objet, en risquant d'endommager ou de détruire l'obJet ou la partie mobile elle-m#me. Dans le cas de l'examen aux rayons X pour le diagnostic médical, il faut veiller à ce que le patient ne risque en aucun cas titre blessé. Un contrôle parfait de l'énergie mise en oeuvre pour la commande ne peut se faire dans ce contexte que si cette énergie dépend de la force appliquée manuellement par l'utilisateur sur la partie mobile de l'appareil , la force antagoniste exercée éventuellement par le patient venant équilibrer la force exercée par 11 utilisateur. De ce point de vue, on connaît depuis un certain temps par le modèle d'utilité allemand 1.728.886, le procédé consistant b prévoir, dans un appareil à rayons X, des moyens grâce auxquels 1' énergie de commande pour le moteur de déplacement est réglée pendant toute la durée du déplacement par un dispositif de réglage actionné proportionnellement à la force de déplacement exercée à la main sur la partie de l'appareil à déplacer.L'inconvénient du dispositif représenté et décrit dans ce mode le consiste dans le fait que l'éner- gie de déplacement est eontrôlée uniquement en fonction de la force exercée å la main, de sorte que l'énergie pour le déplacement d'une partie de l'appareil qui se déplace verticalement est identique dans les deux sens, ce qui donne des vitesses de déplacement différentes dépendant fortement de la charge. En outre, le mécanisme indiqué dans ce brevet pour mesurer la force manuelle déployée pos sède, par suite de la masse importante du système, une très grande inertie, ce qui se manifeste ##d'une façon très gênante, lorsque la partie mobile de l'appareil vient heurter un objet.D'autre part, il faut dans ce dispositif, pour produire un signal de commande agissant sur le moteur de commande assisté, que la partie mobile de l'appareil ait déjà parcouru un trajet mesurable, csest-à-dire que l'utilisateur doit tout d'abord vaincre les forces de frottement existant dans les guidages et glissières indispensables qui sont variables en fonction de la position de la partie mobile de l'appareil, avant que le moteur de la commande assistée ne se mette en route.Etant donné que les forces de frottement pour des parties mobiles très lourdes avec un poids dépassant 150 kg, sont encore de l'ordre de 5 kg force et plutf même avec de bons systèmes de guidage -sur galets, le maniement exige un déploiement de force considérable de la part de l'utilisateur, il ne présente donc aucun avantage par rapport à une partie mobile équilibrée par contrepoids, sans commande assistée, mais apporte uniquement l'inconvdnient d'un prix beaucoup plus élevé. C'est pour cette raison et parce que le système de commande a une forte tendance à osciller par suite de l'inertie du système, qutun tel dispositif nta jamais été appliqué en pratique. Afin d'éviter ces inconvénients, on a déjà proposé dans la demande de brevet français 72.02694 du 27 Janvier 1972 d'assurer le centrale de l'énergie de commande pour une partie mobile servocommandée par moteur sur un appareil d'examen radiologique, par l'intermédiaire d'un dispositif de commande approprié, et d'effectuer la mesure de la force manuelle appliquée à l'aide d'un dispositif de mesure de force à grand pouvoir séparateur mesurant la force pratiquement sans déplacement. La présente invention part d'un tel dispositif en se proposant pour but d'agencer et de combiner le dispositif de commande prévu pour le déplacement de la partie mobile de l'appareil, de telle sorte que la force manuelle exercée par l'utilisateur sur la partie mobile de l'appareil puisse Outre mesurée et exploitée directement d'une façon parfaite, c'est-à-dire avant que l'utilisateur n'ait à vaincre les forces de frottement existant entre la partie mobile de l'appareil et le guidage indispensable sur l'appareil d'examen radiologique. Selon la présente invention, ce but est atteint en prévoyant entre la partie mobile de l'appareil et une partie de l'appareil d'examen radiologique, par l'intermédiaire duquel s'exerce la réaction, deux ou plusieurs éléments de liaison en forme de bande susceptibles de se déplacer facilement uniquement dans le sens du déplacement de la partie mobile, lesdites bandes étant disposuées parallblement les unes aux autres, à une distance aussi grande que le permet la construction de l'appareil, et les unes derrière les autres dans le sens du déplacement de la partie mobile, et en prévoyant en outre, entre la partie mobile de ltappareil et la partie par l'intermédiaire de laquelle a t exerce la force de réac- tion, un appareil de mesure détectant avec une grande sensibilité la force exercée à la main, cela pratiquement sans déplacement, le signal fourni par cet appareil de mesure actionnant le moteur de la commande assistée après une amplification correspondante dans un préamplificateur et un amplificateur de puissance. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, il est prévu que les éléments de liaison formés par des plaquettes métal- liques relativement minces, sont disposés sur les cotée se faisant face et placés l'un derrière l'autre dans le sens du déplacement de l'élément mobile, de deux cadres métalliques rectangulaires parallèles, dont l'un est fixé sur la partie mobile de l'appareil tandis que l'autre est fixé sur la partie de 1 appareil transmettant la force de réaction, ces cadres métalliques étant réalisés de façon à autre indéformables dans le sens de leur diagonale. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, il est prévu de disposer entre le cadre métallique solidaire de la partie mobile et celui qui est solidaire de la partie transmettant la réaction, un système de levier avec un contrepoids permettant de compenser le poids de appareil mobile dans n'importe quelle position de l'appareil d'examen radiologique, l'articulation du système de levier se trouvant au point d'attaque de la force s'exerçant sur 11 appareil de mesure. Selon un perfectionnement de l'invention, il est prévu de combiner le système de levier, avec un dispositif de mesure de force pouvant être réglé à une valeur quelconque, qui actionne un contact interrompant le moteur de la commande assistée dès que la force dépasse la valeur réglée. On comprendra mieux la présente invention à la lecture de la description d'un mode de réalisation préféré, donné ci-après à titre d'exemple non limitatif, et en se reportant au dessin annexe. Sur ce dessin le repère t désigne un sélecteur (partie mobile) d'un appareil d'examen radiologique dont les détails ne sont pas représentés et qui est relié par le dispositif de commande 9, 12 selon l'invention, à un mécanisme de commande 4, 7 provoquant le déplacement du sélecteur 1 le long des glissières 3, c'est-à-dire perpendiculairement au patient P, ce sélecteur 1 étant porté par un chariot à galets 2.Le mécanisme de commande est constitué par un moteur électrique 6 fixé sur le support de la partie mobile I de l'appareil, entratnant par l'intermédiaire d'une transmission 7, un arbre fileté 4 monté dans deux paliers 5 fixés sur les glis sidères.3, cet arbre fileté 4 provoquant le déplacement de la partie mobile 1 lorsque le moteur électrique 6 tourne sous I'influence du dispositif de commande 9, 12 à une vitesse et dans un sens qui dépendent de la force manuelle exercée sur la partie mobile t. Le dispositif de commande 9, 12 luiwmtme est solidaire de la partie mobile 1, ou plus exactement de son support, et s'appuie du côté opposé à la partie mobile 1, par l'intermédiaire de moyens appropriés 14, 16 permettant le déplacement de la partie mobile 1 dans le sens longitudinal par rapport au patient P, sur la partie 15 de #appareil d'examen radiologique, par 1 intermé- diaire de laquelle s'exerce la force de réaction. Le dispositif de commande est constitué essentiellement, d'une part, par deux cadres métalliques rectangulaires et parallèles, reliés entre eux sur leurs deux côtés qui se font face et qui sont perpendiculaires au sens du déplacement de la partie mobile 1, par deux plaques ou bandes métalliques relativement minces Il et, d'autre part, par un organe de mesure 12.Les cadres métalliques 9, 10 ont une forme et des dimensions choisies, de façon à entre indéformables à la torsion et à la flexion. Grssce à cette rigidité et à la liaison des deux cadres métalliques 9, 10 par les deux plaquettes métalliquen 11 disposées parallèlement l'une à l'autre, à une distance aussi grande que le permet la construction, et l'une derrière l'autre par rapport au sens du déplacement de la partie mobile 1, un déplacement des deux cadres métalliques 9, 10 l'un par rapport à l'autre n'est pratiquement possible que dans le sens du déplacement de la partie mobile 1.Entre les deux cadres métalli- ques 9, 10 se trouve disposé un organe de mesure 12 d'une grande sensibilité et permettant une mesure de force pratiquement sans déplacement, qui est fixée par des éléments de fixation appropriés 13, sur les deux coins opposés des cadres métalliques 9, 10, c'est à-dire en diagonale. Pour garantir la sécurité du patient en cas de mauvais fonction nement de l'appareil de mesure 12, il est prévu sur les cadres mé métalliques 9, 10 un système de levier 17 avec contrepoids 18 qui est couplé à un organe supplémentaire de mesure de force pouvant être réglé à volonté, par exemple sous la forme d'un ressort calibré 19, de telle sorte que lorsque la force antagoniste exercée par le patient dépasse la valeur préréglée, le système de levier actionne un contact de commande 20 qui arrête le moteur 6 de la commande assistée. Dans ce dispositif, organe de mesure 12 est relié, d'une part au cadre métallique 9, et d'autre part à l'articulation du système de levier 17. Le fonctionnement du dispositif de mesure de force selon l'in- vent ion est le suivant lorsque l'utilisateur exerce une force quelconque sur la partie mobile de l'appareil qui est équilibré par un contrepoids, dans le sens du mouvement désiré, cette force transmise par le support de l'élément mobile au cadre 10 provoque une flexion des plaquettes métalliques Il selon les lois de la physique, de sorte que la position du cadre 10 se trouve modifiée d'une quantité correspondante par rapport au cadre métallique 9, qui est solidaire de la partie 15 par l'intermédiaire de laquelle s 'exercée la force de réaction.Cela a pour effet de modifier les forces exercées sur l'organe de mesure 12, de sorte que celui-ci fournit un signal proportionnel à la force manuelle exercée, signal qui après amplification dans un dispositif de préamplification et d'amplification de puissance 8 approprié, peut être utilisé pour contrôler la vitesse de rotation et le sens de rotation du moteur 6 de la commande assistée. Si par suite d'une raison quelconque, l'appareil de mesure 12 ne fonctionne par correctement, de sorte que le moteur 6 ne s'arrête pas au moment voulu, la force de réaction exercée par le patient lorsqu'elle atteint une certaine valeur, par exemple 10 kg, provoque un déplacement du système de levier 17 en comprimant le ressort 19, ce qui a pour effet d'actionner un contact 20 qui coupe le moteur 6 de la commande assistée. L'davantage particulier du système de commande selon l'invention réside dans le fait qu'il ney a en pratique besoin d'aucun déplacement pour mesurer la force exercée à la main, c'sst-b-dire que la force exercée à la main est mesurée parfaitement avant que l'opé- rateur n'ait à vaincre les forces de frottement, ce qui permet d'utiliser un système de mesure de forces à grande sensibilité avec des valeurs seuil très faibles. D'autre part, grtce à cette conception de ltappareil, seule la composante de la force agissant dansle sens du déplacement est mesurée par l'organe de mesure, évitant que le signal de commande fourni par l'appareil de mesure qui agit sur le moteur ne soit faussé, D'autre part, une destruction ou une détérioration de la partie mobile de 11 appareil ou de l'obJet, lorsque la partie mobile vient heurter l'objet, est pratiquement exclue, étant donné que la commande se fait en fonction de la force agissant sur l'organe de mesure, c#est-à- dire en fonction de la force qui est la résultante de la force exer- cée à la main et de la force antagoniste présentée par la réaction de l'obJet. Un autre avantage consiste dans le fait que le poids qui doit autre compensé par la commande assistée, peut être augmenté ou réduit à volonté, étant donné que l'organe de mesure peut être étalonné d'une façon très simple en fonction du nouveau poids. Il en résulte qu'en utilisant le dispositif de commande selon 1' invention sur un chariot de sélecteur radiologique, on peut très facilement compenser les variations de poids résultant de la mise en place ou du démonte d'un amplificateur de brillance, d'un appareil photographique, ou une caméra cinématographique. Les considérations qui précèdent ne se rapportent qu'au déplacement du chariot de sélecteur dans le sens perpendiculaire au patient P, c'est-à-dire dans le sens de la compression. Un dispositif de commande analogue peut être évidemment employé, par exemple pour déplacer le sélecteur radiologique dans le sens longitudinal par rapport au patient P. Dans le mode de réalisation donné à titre d'exemple, cela peut se faire avantageusement en reliant le support du chariot porte-6cran 1 au cadre métallique 10 par deux autres plaquettes métalliques 110 relativement minces, et en plaçant entre le support du chariot porte-écran et le cadre métallique 10 un se cond organe de mesure approprié. Comme appareil de mesure pour la mesure proportionnelle de la force manuelle exercée, on peut avantageusement utiliser un support métallique sur lequel on collera des Jauges de contrainte. Lorsque la présente invention est appliquée sur un appareil d'examen radiologique qui peut pivoter, comme c'est l'usage, autour d'un axe horizontal, il faut prévoir un dispositif de comp#n- sation qui tient compte des conditions de poids variables dans le sens des rails de guidage de la partie mobile pour toutes les inclinaisons de l'appareil d'examen radiologique. Comme organe de compensation, on peut utiliser, par exemple, l'appareil de mesure lui-mEme, en utilisant la valeur mesurée en absence de force exercée à la main, pour procéder à un calage du zéro. La force manuelle exercée ultérieurement vient stajouter ou se retrancher du signal de mesure du zéro fourni par l'appareil et actionne la commande du moteur. Si le rapport des bras de levier du système de levier 17 est conçu de telle sorte que le poids du chariot porte-écran agisse sur un bras de levier aussi court que possible, par exemple, si l'on a un rapport d'environ 1 : 50, on peut négliger de faibles variations de charge telles que celles résultant de l'introduction d'une cassette ou de la mise en place ou de l'enlèvement d'une caméra cinématographique pour le réglage du seuil de réponse du dispositif de sécurité 19, 20. - REVENDICADIONS 1 Appareil d'examen radiologique muni d'un dispositif de commande de la vitesse de rotation et du sens de rotation d'un moteur commandant le déplacement d'une partie mobile de l'appareil dans lequel la force manuelle exercée par l'utilisateur sur la partie mobile est mesurée et employée pour la commande des déplacements de celle-ci, cet appareil étant caractérisé par le fait qu'entre la partie mobile (1) de l'appareil et une partie (15) de l'appareil d'examen radiologique par l'intermédiaire de laquelle s'exerce la réaction d'un objet opposé au mouvement de la partie mobile, se trouvent disposés deux ou plusieurs éléments de liaison (11) en forme de bande se déplaçant essentiellement dans le sens du dépla cernent de la partie mobile (1), ces bandes étant disposées parallè- lement les unes par rapport aux autres et à une distance aussi grande que le permet la construction, et en outre les unes derrière les autres par rapport au sens du déplacement de la partie mobile (1), et par le fait qu'entre la partie mobile (1) et la partie (15) par Irintermédiaire de laquelle su exerce la réaction se trouve disposé un organe de mesure (12) détectant la force manuelle exercée avec une grande sensibilité et pratiquement sans déplacement, le signal de cet appareil de mesure étant utilisé après amplification correspondante dans un préamplificateur et un amplificateur de puiss- sance (8), pour contrôler le moteur de la commande assistée (6). 2 - Appareil d'examen radiologique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les éléments de liaison (11) réalisés sous forme de plaquettes métalliques relativement minces, sont disposés sur les deux côtés qui se font face et qui se trouvent placés les uns derrière les autres dans le sens du déplacement de la partie mobile (1) de deux cadres métalliques rectangulaires et parallèles, (9, 10), dont l'un est fixé sur la partie mobile (1), tandis que l'autre est fixé sur la partie (15) par l'intermédiaire de laquelle s'exerce la force antagoniste. 3 - Appareil d'examen radiologique selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les cadres métalliques (9, 10) sont pratiquement indéformables dans le sens de leur diagonale. 4 - Appareil d'examen radiologique selon les revendications 1 à 3 caractérisé par le fait que sur les cadres métalliques (9, 10) solidaires respectivement de la partie mobile (1) et de la partie (15) par l'intermédiaire de laquelle s'exerce la réaction, on a prévu un système de levier (17) permettant d'équilibrer le poids de la partie mobile (i) par l'intermédiaire d'un contrepoids correspondant (18) dans n'importe quelle position de 11 appareil d'examen radiologique, l'articulation du système de levier (17) se trouvant au point d'attaque de la force exercée sur l'organe de mesure (12). 5 - Appareil d'examen radiologique selon les revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le système de levier (17) est combiné avec un organe supplémentaire de mesure de force (19) réglable b une valeur prédéterminée, qui actionne un contact de commande (20) coupant le moteur (6) de la commande assistée, lorsque la force ie- passe la valeur prédéterminée.