Brevet FR2660714A1 — publié le 19911011

Bras à rotule inclinée et appareil de traitement thérapeutique, en comportant application. La présente invention concerne essentiellement un bras à rotule inclinée, ainsi qu'un appareil de traitement thérapeutique, en comportant application. Il est connu par le document FR-A-2 502 485 un appareil d'exploration à sonde pour le diagnostic par ultrasons, comprenant un bras essentiellement rigide ayant deux extrémités, une première extrémité articulée relativement à un bâti support par au moins un axe d'articulation, et de préférence par au moins deux axes d'articulation, et une deuxième extrémité comprenant deux axes d'articulation perpendiculaires supportant un deuxième bras à l'extrémité libre duquel il est prévu un élément support d'une sonde d'exploration. La sonde d'exploration montée sur ce bras ne peut pas être translatée à l'extrémité du bras, ce qui constitue un inconvénient dans le cadre de certaines applications thérapeutiques, en particulier dans le cas d'exploration médicale, notamment par la voie endorectale. On connaît aussi par le document FR-A-2 598 073 du même déposant un dispositif de positionnement dans l'espace d'une sonde d'exploration occupant un volume limité. Le dispositif de positionnement est particulièrement adapté pour le repérage de lithiase dans le cadre de la lithotritie. Cependant, ce dispositif, bien que donnant entièrement satisfaction dans le cadre de la lithotritie, nécessite l'emploi de six axes d'articulation pour l'obtention du maximum de degrés de liberté, comme dans le cas du document précédent FR-A-2 502 485. En outre, le blocage en position des articulations n'est pas toujours extrêmement précis, et est réalisé d'une manière relativement compliquée. La présente invention a pour but de résoudre le nouveau problème technique consistant en la fourniture d'un dispositif d'articulation à rotule capable d'être bloquée de manière efficace, précise et fiable, à une position quelconque. La présente invention a également pour but de résoudre le nouveau problème technique consistant en la fourniture d'un dispositif de positionnement dans L'espace d'un instrument, offrant un maximum de liberté de positionnement dans L'espace de cet instrument, d'une conception simple, de fabrication aisée, et relativement peu coûteuse à l'échelle industrielle, comportant des dispositifs d'articulation de type rotule à blocage précis, efficace et fiable. Ces problèmes techniques sont résolus pour la première fois simultanément par la présente invention. Ainsi, selon un premier aspect, la présente invention fournit un dispositif d'articulation à rotule, comprenant un élément fixe et un elément mobile monté mobile en rotation relativement à l'élément fixe, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de blocage provisoire de l'élément mobile relativement à l'élément fixe, par déplacement relatif des éléments respectivement mobile et fixe de ladite articulation à rotule. De préférence, ces moyens de blocage par déplacement relatif sont de type pneumatique ou hydraulique. Selon un mode de réalisation avantageux, les moyens de blocage précités comprennent au moins un passage interne auxdits éléments fixe et mobile, ainsi que des moyens d'amenée d'un fluide pneumatique ou hydraulique dans ledit passage interne lors de l'activation du blocage. Selon un mode de réalisation préféré, les moyens d'amenée d'un fluide sont des moyens d'amenée de ce fluide sous pression, de préférence a une pression comprise entre 4 et 7 bar. Selon une autre caractéristique préférée du dispositif d'articulation à rotule selon L'invention, l'élément fixe comporte un organe de liaison qui forme un angle aigu par rapport à L'axe de symétrie de l'élément fixe, avantageusement de L'ordre de 20 à 650, de préférence de L'ordre de 350 à 600, en particulier environ ##0 Selon une autre caractéristique avantageuse du dispositif d'articulation à rotule selon L'invention, celui-ci comprend un joint d'étanchéité au moins au niveau du contact entre élément fixe et élément mobile. De préférence, ce joint d'étanchéité assure simultanément un frottement.Ainsi, de préférence, le joint d'étanchéité est réalisé en un matériau de nature différente de celui de l'élément mobile pour augmenter le frottement entre la surface du joint d'étanchéité et la surface de l'élément mobile. Selon un mode de réalisation préféré, ce joint d'étanchéité est réalisé en PVC, tandis que l'élément mobile est réalisé en matière plastique, telle qu'un acétal, en particulier le polyoxyméthylène. Selon un deuxième aspect, la présente invention fournit également un dispositif de positionnement dans l'espace d'un instrument, comprenant au moins un dispositif d'articulation, à rotule, caractérisé en ce que ledit dispositif d'articulation à rotule est tel que défini précédemment. Selon un mode de réalisation avantageux, ce dispositif de positionnement dans L'espace comprend deux bras articulés entre eux par un dispositif d'articulation à rotule, chaque extrémité libre de chacun des deux bras comprenant également une articulation à rotule, le dispositif de positionnement comprenant ainsi au total au moins trois dispositifs d'articulation à rotule. Selon un mode de réalisation préféré de ce dispositif de positionnement dans l'espace, les dispositifs d'articulation à rotule sont de diamètres différents, avantageusement de diamètres décroissants depuis l'extrémité du dispositif de positionnement opposée à l'instrument, jusqu'à L'instrument. Selon un troisième aspect, la présente invention couvre également un appareil de traitement thérapeutique, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif d'articulation à rotule tel que précédemment défini, ou un dispositif de positionnement dans l'espace d'un instrument tel que précédemment défini. Selon un mode de réalisation avantageux de cet appareil de traitement thérapeutique, l'instrument précité est un instrument de visualisation, en particulier, une sonde échographique, de préférence de type rectal, permettant une exploration endorectable, avantageusement pour l'exploration de la prostate par voie endorectale. On comprend ainsi que l'on obtient#avec L'invention tous les avantages techniques déterminants précédemment mentionnés, en permettant alors de bloquer chaque articulation en position, d'une manière efficace, sûre et fiable. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaitrant clairement à la lumière de la description explicative qui va suivre faite en référence aux figures annexées représentant un mode de réalisation actuellement préféré des dispositifs d'articulation à rotule selon l'invention, utilisé dans le cadre d'un dispositif de positionnement dans l'espace d'un instrument, lui-même appliqué de préférence dans un appareil de traitement thérapeutique, notamment par hyperthermie. Ce mode de réalisation actuellement préféré est donné simplement à titre d'illustration et ne saurait donc en aucune façon limiter la portée de l'invention. Dans les dessins - la figure 1 est une vue schématique en perspective des parties essentielles d'un dispositif de positionnement dans L'espace d'un instrument, tel qu'une sonde d'exploration, en particulier de type échographique, selon un mode de réalisation actuellement préféré de L'invention, avec un dispositif de translation de l'instrument, montrant très clairement les dispositifs d'articulation à rotule selon l'invention ; ; - la figure 2 est une vue en coupe partielle transversale longitudinale montrant les articulations de type rotule du dispositif d'articulation à rotule selon l'invention, utilisées dans le dispositif de positionnement dans l'espace représenté à la figure 1, le dispositif de translation étant enlevé - la figure 3 est une vue de dessus représentant le dispositif de translation dans deux positions de translation différentes montrant le déplacement par translation de l'instrument supporté par le dispositif - la figure 4 représente une vue en coupe de détails agrandis d'une articulation de type rotule selon L'invention, à savoir l'articulation intermédiaire - la figure 5 représente une vue en coupe selon la ligne de trace V-V de la figure 1 ; et - la figure 6 représente une vue en coupe selon la ligne de trace VI-VI de la figure 1. En référence plus particulièrement aux figures 1 à 3, on a représenté un dispositif de positionnement dans L'espace selon l'invention, représenté par le numéro de référence général 10 permettant le positionnement dans l'espace d'un instrument 12, par exemple une sonde d'exploration, en particulier de type échographique. Le dispositif de positionnement 10 comprend un bras 14 essentiellement rigide ayant une première extrémité 14a, et une deuxième extrémité 14b. La première extrémité 14a est articulée relativement à un bâti support 16 par au moins un axe d'articulation 18, 20, de préférence au moins deux axes d'articulation (18, 20). Par ailleurs, l'instrument 12 est monté sur un élément support 22 relié à la deuxième extrémité 14b du bras 14 par au moins un axe d'articulation 24. Selon la présente invention, ce dispositif de positionnement est caractérisé en ce que l'élément support 22 de l'instrument 12 comprend un dispositif de translation 26 qui est représenté en détail dans la coupe de la figure 5, permettant de réaliser une translation de l'instrument 12 par rapport à la deuxième extrémité 14b du bras 14. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, ce dispositif de translation 26 comprend un élément fixe 28 solidaire de l'articulation 24 de la deuxième extrémité 14b du bras 14 par un organe de liaison 29 et un élément mobile 30, déplaçable en translation relativement à l'élément fixe 28, l'élément mobile 30 supportant l'instrument 12 (voir figure 5). L'élément mobile 30 peut être déplacé en translation relativement à l'élément fixe 28 par tout système mécanique bien connu à l'homme de l'art. Par exemple, il peut s'agir d'un système à crémaillère 90 engrenant avec une roue dentée 92 d'un moteur d'entraînement 94 monté sur une pièce support 100, par exemple en U faisant partie de l'élément fixe 28. Cette pièce support 100 supporte, par exemple, également des galets 98 disposés de part et d'autre d'un rail de guidage 96 solidaire de l'élément mobile 30, afin d'assurer un guidage précis du déplacement en translation de l'élément mobile 30. il peut également être prévu un moyen de mesure de translation 104, pour la mesure de la valeur de la trans lation de l'élément mobile 30. Le moyen de mesure de translation peut, par exemple, comprendre un codeur de type potentiomètre 106 bien connu à l'homme de l'art. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'élément mobile 30 comprend des moyens 32, que l'on voit mieux à la figure 6, de mise en rotation de l'instrument 12 représenté en traits fantômes. Ces moyens de mise en rotation 32 peuvent, par exemple, comprendre un moteur d'entraînement en rotation 34 par un système de roue dentée 36 coopérant avec un élément d'entraînement 38 tel qu'une courroie crantée, entraînant en rotation une roue dentée 40 comportant un orifice central 42 coaxial à la roue 40 à l'intérieur duquel est inséré l'instrument 12, par exemple un instrument de visualisation, en particulier une sonde d'exploration, en particulier une sonde d'exploration échographique de type ultrasonique. Les moyens de mise en rotation 32 peuvent comprendre un organe de débrayage permettant une mise en rotation manuelle de l'instrument 12. Ici, cet organe de débrayage est tout simplement constitué par le système d'entrainement par courroie crantée 38 combinée au moteur 34. On comprend en effet que lors d'une mise en rotation manuelle de la sonde 12, cette mise en rotation manuelle réalise un entraînement en rotation de la roue 40 supportant l'instrument 12, de la courroie 38 et de la roue d'entraînement 36 du moteur 34 de manière tout à fait libre. Selon encore un autre mode de réalisation particulièrement avantageux du dispositif selon l'invention, celui-ci comprend un moyen de mesure de rotation 50, pour la mesure de la valeur du déplacement en rotation des moyens 32, en particulier la roue 40. Ce moyen demesure 50 peut, par exemple, comprendre un potentiomètre 52 pourvu d'une roue dentée 54 engrenant également avec une roue dentée 36a solidaire de la roue 36 du moteur 34, ce qui permet de calculer la valeur du déplacement en rotation de la roue 40, donc de l'instrument 12, à partir du nombre de tours de rotation de la roue 54, comme cela est bien connu à l'homme de l'art. Selon un autre mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, l'élément mobile 30 a une forme en L, comme clairement visible à la figure 1 et à la figure 6 dont une branche 30a se déplace en translation relativement à l'élément fixe 28 et l'autre branche 30b supporte l'instrument 12. Cette autre branche 30b, en raison de la forme en L, est sensiblement perpendiculaire à la branche 30a. Cette autre branche 30b comprend un orifice traversant 31 d'axe sensiblement perpendiculaire à cette autre branche 30b, donc sensiblement parallèle à la branche 30a, dans lequel l'orifice 31 est monté de manière coaxiale à la roue dentée 40 et l'instrument 12.On comprend ainsi que l'axe de rotation de l'instrument 12 est parallèle à la branche 30a, ce qui constitue une caractéristique structurelle avantageuse de L'invention. Selon un autre mode de réalisation actuellement préféré du dispositif de positionnement selon L'invention, au moins certaines des articulations 18, 20, 24 sont de type à rotule. Ici, toutes les articulations 18, 20 et 24 sont de type à rotule. Selon un mode de réalisation particulier, tel que représenté, l'articulation 24 de la deuxième extrémité 14b du bras 14 est de type inverse par rapport à L'articulation 18 de la première extrémité 14a du bras. Dans le mode de réalisation préféré où les articulations 18, 20 et 24 sont de type rotule, ces articulations comprennent respectivement un élément fixe ou berceau, respectivement 18a, 20a, 24a, essentiellement sphérique tronqué, et un élément mobile essentiellement sphérique respectivement 18b, 20b et 24b, l'élément 24b étant clairement visible à la figure 2. L'articulation 24 de la deuxième extrémité 14b du bras 14 étant inversée, l'élément dit fixe 24a supporte l'élément fixe 28 du dispositif de translation 22 auquel il est solidarisé par un élément de liaison 60. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de L'invention, les articulations de type rotule 18, 20, 24 sont conçues de telle façon que L'organe de liaison tel que 60, 62, 64 de chaque élément fixe respectivement 24a, 28a, 20a forme un angle d'inclinaison aigu ~ par rapport à l'axe de symétrie de l'élément fixe. Cet angle d'inclinaison cc peut être différent pour l'axe d'articulation 24 de la deuxième extrémité 14b du bras 14. Avantageusement, cet angle d'inclinaison Cc est compris entre 20 et 650, encore de préférence entre 350 et 650. Un angle d'inclinaison particulièrement préféré est d'environ 550, comme représenté. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, il est prévu un deuxième bras 15, le dispositif de positionnement comprenant alors au total au minimum trois articulations 18, 20, 24, comme représenté. La première extrémité 15a du deuxième bras 15 peut être reliée à l'articulation 20 et la deuxième extrémité 15b à l'articulation 18 commune avec le premier bras 14. Grâce à cette structure, on obtient un dispositif de positionnement particulièrement simple, permettant un maximum de degrés de liberté et dont l'instrument 12 est monté déplaçable grâce au dispositif de déplacement 22. Par ailleurs, il peut également être prévu des moyens 80 de blocage en position des articulations 18, 20, 24. Ces moyens de blocage 80 réalisent un blocage provisoire par déplacement relatif des éléments mobiles et fixes des articulations et sont en particulier de type pneumatique ou hydraulique. Ces moyens de blocage provisoire font partie intégrante de l'invention et sont protégés indépendamment du dispositif de positionnement dans l'espace 10. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, ces moyens de blocage 80 comprennent au moins un passage interne continu 82a à 82i, permettant le passage à l'intérieur du dispositif de positionnement 10 d'un fluide pneumatique ou hydraulique de mise sous pression, lors de l'activation du blocage, les bras 14 et 15 étant alors formés par des tubes. Le fluide pneumatique ou hydraulique est naturellement amené par des moyens d'amenée classiques (non représentés). Ces moyens d'amenée réalisent de préférence une amenée du fluide pneumatique ou hydraulique sous pression 102, de préférence comprise entre 4 et 7 Bars. Il peut avantageusement être prévu vers l'extrémité libre de chaque élément fixe 18a, 20a, 24a de chaque articulation 18, 20, 24 un joint d'étanchéité 84, assurant simultanément un frottement entre les éléments fixes et mobiles des articulations. Pour ce faire, le joint d'étanchéité 84 peut être réalisé en un matériau de nature différente de celui de l'élément mobile de l'articulation pour augmenter le frottement. Par exemple, ce joint d'étanchéité 84 est réalisé en PVC, tandis que l'élément mobile tel que 18a, 20a, 24b est réalisé en une matière plastique telle qu'un acétal, par exemple du polyoxyméthylène (POM). On conçoit ainsi que la structure complète, telle que représentée aux figures 1 à 6, fait partie intégrante de l'invention et fait donc partie intégrante de la présente description. L'invention comprend naturellement tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs diverses combinaisons. Cette structure permet de bloquer simultanément les rotules, ce qui est très pratique et assure un positionnement précis de l'instrument 12. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'articulation à rotule (18, 20, 24) comprenant un élément fixe (18a, 20a, 24a), et un élément mobile (18b, 20b, 24b), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (80) de blocage provisoire de l'élément mobile (18b, 20b, 24b) relativement à l'élément fixe (18a, 20a, 24a), par déplacement relatif de l'élé- ment mobile (18b, 20b, 24b) relativement à l'élément fixe (18a, 20a, 24a), en particulier du type pneumatique ou hydraulique. 2. Dispositif d'articulation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de blocage (80) comprennent au moins un passage interne (82a à 82i) continu, ainsi que des moyens d'amenée d'un fluide (102) pneumatique ou hydraulique lors de l'activation du blocage. 3. Dispositif d'articulation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens d'amenée d'un fluide (102) réalisent l'amenée de ce fluide sous pression, de préférence à une pression comprise entre 4 et 7 Bars. 4. Dispositif d'articulation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément fixe (18a, 20a, 24a) comprend un organe de liaison (tel que 62, 60) monté selon un angle aigu (~) par rapport à l'axe de symétrie de l'élément fixe (18a, o 20a, 24a), avantageusement compris entre 20 et 65 , de préférence entre 350 et 600, et en particulier d'environ 5. Dispositif d'articulation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un joint d'étanchéité (84) entre l'élément fixe et l'élément mobile. 6. Dispositif d'articulation selon la revendication 5, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité assure simultanément un frottement et est de préférence réalisé en un matériau de nature différente de celui de l'élément mobile (18b, 20b, 24b) pour augmenter le frottement. 7. Dispositif d'articulation selon la revendication 6, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité (84) est réalisé en PVC, tandis que l'élément mobile (18b, 20b, 24b) est réalisé en un matériau plastique, tel qu'un acétal, en particulier du polyoxyméthylène. 8. Dispositif de positionnement (10) dans l'espace d'un instrument (12), comprenant au moins une articulation de type rotule (18, 20, 24), caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'articulation à rotule tel que précédemment défini à l'une quelconque des revendications 1 à 7. 9. Dispositif de positionnement selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend deux bras (14, 15) articulés entre eux par au moins un dispositif d'articulation à rotule précité, ainsi qu'à chacune de ses extrémités libres (15a, 14b respectivement), soit au total trois dispositifs d'articulation de type rotule (18, 20, 24). 10. Dispositif de positionnement selon la revendication 9, caractérisé en ce que les dispositifs d'articulation de type rotule précités sont de diamètres différents, allant en décroissant, depuis une extrémité (1Sa) opposée à l'instrument (12) jusqu'à l'extrémité (14b) supportant L'instrument (12). 11. Appareil de traitement thérapeutique, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'articulation à rotule tel que précédemment défini à l'une quelconque des revendications 1 à 7, ou un dispositif de positionnement dans l'espace d'un instrument (12), tel que précédemment défini à l'une quelconque des revendications 8 à 10. 12. Appareil de traitement thérapeutique selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'instrument précité (12) est un instrument de visualisation, en particulier une sonde échographique, de préférence de type rectal, permettant une exploration endorectale, avantageusement pour l'exploration de la prostate par voie endorectale.