Brevet FR2931599A1 — publié le 20091127

DESCRIPTION La présente invention concerne de manière générale le déplacement en translation dans les deux sens d'un élément allongé, en particulier flexible, notamment dans un conduit ou analogue, par action au niveau d'une extrémité extérieure dudit élément, sous forme de poussée et de traction. Le déplacement contrôlé ou assisté de tels éléments allongés est devenu fréquent dans le domaine médical, compte tenu de l'évolution des techniques d'investigation et d'intervention. En effet, de nouvelles approches dites mini-invasives dans différents domaines (chirurgie, gastro-entérologie, radiologie interventionnelle) consistent à amener un instrument flexible in situ par l'intermédiaire du canal opérateur d'un endoscope flexible ou via un cathéter. L'instrument flexible est habituellement actionné manuellement de l'extérieur sous le contrôle d'images fournies par un capteur visuel à l'extrémité distale de l'endoscope ou bien également à l'aide d'un capteur per-opératoire externe (fluoroscope, échographe, ...). Les mouvements de l'instrument flexible sont principalement des mouvements de translation dans le canal opérateur, de rotation de l'instrument autour de son axe (quand les frottements ne sont pas trop importants) et d'actionnement de l'extrémité distale de l'instrument (ouverture/fermeture pince, actionnement bistouri électrique, activation torche plasma, etc...). La commande manuelle de l'endoscope, parfois suivant plusieurs degrés de liberté, simultanément avec la commande des mouvements de l'instrument flexible dans le canal opérateur, demande une très grande coordination oeil-main, particulièrement difficile et fatigante, même pour un praticien expérimenté. Il existe par conséquent un besoin de libérer le praticien de 30 certaines des manipulations précitées ou au moins de l'assister dans l'exécution de celles-ci. Par les documents US-A-2005/0215983 et "Design of an Endoluminal NOTES Robotic System", Daniel J. Abbott et al., Proceedings of the 2007 IEEE/RSJ, San Diego, CA, USA, Oct. 29 û Nov. 2 2007, on -2- connaît déjà des dispositifs motorisés de déplacement en translation d'instruments flexibles allongés. Dans ces documents, le déplacement en translation de l'instrument sélectionné parmi une pluralité d'instruments disponible est réalisé au moyen d'un chariot coulissant sur deux rails. Il s'agit là d'un système mécanique encombrant, sujet à l'usure, nécessitant un espace dégagé important, monté obligatoirement sur un support spécifique et ne permettant pas une rotation de l'instrument par le praticien. La présente invention a pour but de pallier au moins certains des inconvénients précités. A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif de déplacement contrôlé en translation d'un élément allongé se terminant par une extrémité fonctionnelle frontale, notamment d'un instrument ou d'un outil destiné à être amené au niveau d'un site interne d'un patient, plus particulièrement d'un instrument d'investigation ou d'un outil de chirurgie disposé dans un cathéter ou dans un canal opérateur ou de travail d'un endoscope flexible, ledit dispositif comprenant un actionneur linéaire agissant au niveau de l'extrémité arrière de l'élément allongé située à l'opposée de son extrémité fonctionnelle frontale, dispositif caractérisé en ce que l'actionneur consiste en un moteur linéaire à entraînement direct électromagnétique comprenant un arbre mobile en translation par rapport à un stator et entraînant l'élément allongé. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à des modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : la figure 1 est une représentation schématique partiellement par transparence d'un dispositif de déplacement contrôlé d'un élément allongé selon un premier mode de réalisation de l'invention ; la figure 2 est une vue partielle en perspective d'un système d'endoscope flexible comprenant un dispositif de déplacement tel que représenté sur la figure 1 ; la figure 3 est une vue partielle en perspective d'une variante de réalisation du système d'endoscope représenté à la figure 2, et, la figure 4 est une vue partielle similaire à la figure 3 d'un système d'endoscope flexible comprenant un dispositif de déplacement selon un autre mode de réalisation de l'invention. -3- La figure 1 et partiellement les figures 2 à 4 montrent un dispositif 1 de déplacement contrôlé en translation d'un élément allongé 2 se terminant par une extrémité fonctionnelle frontale 3, notamment d'un instrument ou d'un outil destiné à être amené au niveau d'un site interne d'un patient, plus particulièrement d'un instrument d'investigation ou d'un outil de chirurgie disposé dans un cathéter ou dans un canal opérateur ou de travail 4 d'un endoscope flexible 4', ledit dispositif comprenant un actionneur linéaire 5 agissant au niveau de l'extrémité arrière 3' de l'élément allongé 2 située à l'opposée de son extrémité fonctionnelle frontale 3. Conformément à l'invention, l'actionneur 5 consiste en un moteur linéaire à entraînement direct électromagnétique comprenant un arbre 6 mobile en translation par rapport à un stator et entraînant l'élément allongé 2. Un tel actionneur électrique linéaire 5 ne présente aucune pièce d'usure pour la transmission du mouvement, et ne nécessite aucune pièce supplémentaire pour sa solidarisation fonctionnelle avec l'élément allongé 2. De plus, il est d'une constitution simple et d'un encombrement réduit, permet une commande précise (et sans jeu) et peut être aisément associé ou monté sur un organe ou un appareil existant (Fig. 3 et 4). Préférentiellement, l'élément allongé 2 s'étend à travers le moteur linéaire 5, ce qui facilite grandement son interchangeabilité. La solidarisation de l'élément allongé 2 avec la partie mobile (arbre 6) du moteur linéaire 5 peut être de différentes natures, tout en étant avantageusement toujours directe. En accord avec un premier mode de réalisation de l'invention, ressortant des figures 1, 2 et 3 des dessins annexés, l'arbre mobile en translation 6 consiste en un tube creux pourvu d'aimants permanents et traversé par l'élément allongé 2, ce dernier étant solidarisé par aimantation ou par serrage avec ledit arbre mobile tubulaire 6. Le moteur linéaire 5 peut alors, par exemple, être du type connu sous la désignation LINMOT (nom déposé) par la société NTI AG (Suisse). La liaison par aimantation (entre les aimants de l'arbre 6 et l'élément allongé 2 au moins partiellement ferro-magnétique) présente une force suffisante pour la transmission sans glissement des mouvements de traction/poussée jusqu'à une intensité seuil, tout en permettant un -4- dégagement aisé de l'élément allongé 2 en vue de son remplacement et un coulissement par action manuelle dudit élément 2 dans ledit arbre creux 6. Une liaison par serrage mécanique au moyen d'une bague ou de deux bagues opposées, est également possible en relation avec la mise en oeuvre d'un arbre 6 creux, éventuellement de manière complémentaire avec la liaison magnétique, et en particulier lorsque l'élément allongé 2 est réalisé en un matériau amagnétique ou faiblement magnétique (non représenté). Ce mode de réalisation présente ainsi plusieurs avantages parmi lesquels notamment la possibilité d'utiliser des outils et des instruments standards existants (en un matériau ferro-magnétique ou présentant au moins une partie d'extrémité arrière en un tel matériau, lorsque leur solidarisation avec l'arbre est réalisée par aimantation), la possibilité de changer manuellement de manière simple les instruments et outils 2 et la possibilité d'une manipulation conjointe ou co-manipulation de l'outil ou de l'instrument 2 avec la main et par le moteur linéaire 5. Enfin, la solidarisation entre l'arbre 6 et l'élément allongé 2 s'effectue sur une relative grande longueur de ce dernier, et non pas de manière localisée, ce qui favorise la transmission de l'effort de poussée ou de traction. En accord avec un deuxième mode de réalisation, représenté à la figure 4 des dessins annexés, l'arbre 6 mobile en translation est constitué par une partie 2' de l'élément allongé 2 présentant une constitution adaptée, c'est-à-dire intégrant une pluralité d'aimants permanents en série. Seule la fourniture du stator 6' est alors nécessaire. De manière avantageuse, une portion 7 d'extrémité arrière de l'élément allongé 2 dépasse du moteur linéaire 5, le cas échéant de l'arbre mobile tubulaire 6, ladite portion 7 étant préférentiellement pourvue d'au moins un organe 8, 8' pour la manipulation manuelle en translation et/ou en rotation de l'élément allongé, éventuellement en coopération avec le moteur linéaire 5 ou en soutien de ce dernier (poignée 8, anneau 8'). Afin de contrôler, le cas échéant, la profondeur et/ou la vitesse d'insertion de l'élément allongé 2, le dispositif 1 peut également comprendre un capteur de position de l'arbre mobile 6, associé ou intégré au moteur linéaire 5. Enfin, il peut aussi être prévu que le dispositif 1 comprenne ou soit associé à une unité de commande, automatique ou manuelle assistée, -5- contrôlant le déplacement de l'arbre mobile 6 par l'intermédiaire d'un asservissement en effort ou en vitesse du moteur linéaire et/ou par l'intermédiaire d'un asservissement en position. La commande du dispositif de déplacement 1 peut être automatique dans le cadre d'un système robotisé d'investigation ou d'intervention ou être du type à commande manuelle assistée, par exemple sous la forme d'un organe de commande électrique. La présente invention a également pour objet, comme le montrent partiellement les figures 2 à 4, un système d'investigation et/ou de chirurgie, en particulier système d'endoscope flexible 4', comprenant au moins un instrument ou outil 2 sous forme d'élément allongé flexible. Ce système est caractérisé en ce qu'il comprend également au moins un dispositif 1 de déplacement contrôlé en translation tel que décrit ci-dessus, associé audit au moins un instrument ou outil 2. Le dispositif de déplacement 1 peut constituer un module ou une unité séparé(e), mais il peut également être prévu que le moteur linéaire 5 soit monté sur la ou une poignée de commande 4" du système 4'. Dans ce dernier cas, le moteur linéaire 5 est fixé de manière à ne pas interférer avec les boutons de commande de la poignée 4". Le système d'endoscope flexible 4' peut par exemple consister 20 en un système tel que décrit et représenté dans la demande de brevet PCT n° PCT/FR2008/050312 du 25 février 2008. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers 25 éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS1) Dispositif de déplacement contrôlé en translation d'un élément allongé se terminant par une extrémité fonctionnelle frontale, notamment d'un instrument ou d'un outil destiné à être amené au niveau d'un site interne d'un patient, plus particulièrement d'un instrument d'investigation ou d'un outil de chirurgie disposé dans un cathéter ou dans un canal opérateur ou de travail d'un endoscope flexible, ledit dispositif comprenant un actionneur linéaire agissant au niveau de l'extrémité arrière de l'élément allongé située à l'opposée de son extrémité fonctionnelle frontale, dispositif (1) caractérisé en ce que l'actionneur (5) consiste en un moteur linéaire à entraînement direct électromagnétique comprenant un arbre (6) mobile en translation par rapport à un stator et entraînant l'élément allongé (2). 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre mobile en translation (6) consiste en un tube creux pourvu d'aimants permanents et traversé par l'élément allongé (2), ce dernier étant solidarisé par aimantation ou par serrage avec ledit arbre mobile tubulaire (6). 3) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre (6) mobile en translation est constitué par une partie (2') de l'élément allongé (2) présentant une constitution adaptée. 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une portion (7) d'extrémité arrière de l'élément allongé (2) dépasse du moteur linéaire (5), le cas échéant de l'arbre mobile tubulaire (6), ladite portion (7) étant préférentiellement pourvue d'au moins un organe (8, 8') pour la manipulation manuelle en translation et/ou en rotation de l'élément allongé. 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend également un capteur de position de l'arbre mobile (6), associé ou intégré au moteur linéaire (5). 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une unité de commande, automatique ou manuelle assistée, contrôlant le déplacement de l'arbre mobile (6) par l'intermédiaire d'un asservissement en effort ou en vitesse du moteur linéaire et/ou d'un asservissement en position.-7- 7) Système d'investigation et/ou de chirurgie, en particulier système d'endoscope flexible, comprenant au moins un instrument ou outil sous forme d'élément allongé flexible, caractérisé en ce qu'il comprend également au moins un dispositif (1) de déplacement contrôlé en translation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, associé audit au moins un instrument ou outil (2). 8) Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que le moteur linéaire (5) est monté sur la ou une poignée de commande (4") du système (4').