Brevet FR2958416A1 — publié le 20111007

L'invention concerne un instrument endoscopique présentant des caractéristiques telles qu'il est un instrument endoscopique comportant une portion d'instrument distale déployable qui est reliée à un élément d'actionnement disposé côté proximal de l'instrument à l'aide d'au moins un câble de commande. Les instruments endoscopiques sur lesquels une portion d'extrémité distale peut être déployée transversalement à l'axe longitudinal de l'instrument constituent le point de départ de l'invention. Le déploiement exact de cette portion est commandé par des câbles Bowden. Ces câbles Bowden sont solidaires en déplacement des roues de commande tournantes qui sont disposées sur les poignées de ces instruments. Sur ces instruments, le déploiement des portions d'extrémité distales est provoqué par une rotation des roues de commande et par un effort de traction qui en résulte sur les câbles Bowden. On a constaté qu'une manipulation non conforme des roues de commande, c'est-à-dire une rotation trop énergique des roues de commande, peut éventuellement entraîner la rupture soit d'un câble Bowden lui-même qui y est raccordé soit d'une de ses zones de fixation à la portion d'extrémité distale déployable de l'instrument, ce qui rend l'instrument immédiatement inutilisable et nécessite des travaux de réparation assez complexes et donc coûteux. On connaît par le document US 6 236 876 B 1 un instrument médical dans lequel une portion d'extrémité distale peut être déployée à l'aide de câbles Bowden dont chacun est couplé à un moteur d'entraînement électrique. Pour empêcher que des forces de traction trop importantes ne s'exercent sur les câbles Bowden, chacun des arbres d'entraînement des moteurs est couplé par une roue de friction, sous forme d'un accouplement à glissement, à un disque, disposé de façon à pouvoir tourner, auquel sont fixés deux câbles Bowden. Le document JP 11-113 838 A décrit un endoscope dont la portion d'extrémité distale peut être déployée à l'aide de câbles de guidage, dans lequel des ressorts en spirale sont disposés à l'intérieur des câbles de guidage pour empêcher la surcharge des câbles de guidage. Dans ce contexte, l'invention a pour objet de créer un instrument endoscopique générique qui présente une plus grande sécurité de fonctionnement et exige moins de réparations que les instruments connus de ce type. Cet objet est atteint par un instrument endoscopique présentant des caractéristiques telles qu'entre le câble de commande et l'élément d'actionnement est disposé un accouplement de sûreté servant de moyen limiteur de force qui limite une force exercée par l'élément d'actionnement sur le câble de commande, une commande à courroie formant l'accouplement de sûreté. Des caractéristiques décrites dans la présente demande ainsi que les dessins illustrent des perfectionnements avantageux de cet instrument. En accord avec l'invention, les caractéristiques mentionnées à la suite et dans la description, soit en elles-mêmes soit aussi en combinaison appropriée, peuvent perfectionner la solution en accord avec l'invention. Parmi ces caractéristiques ont mentionne plus particulièrement : 2 - l'élément d'actionnement et le moyen limiteur de force qui sont disposés sur ou dans une poignée prévue côté proximal d'une tige, - le câble de commande qui est fixé à un élément de fixation disposé sur ou dans la poignée de façon à pouvoir tourner, qui, par le biais de l'accouplement de sûreté, est rendu solidaire en déplacement de l'élément d'actionnement également logé dans la poignée de façon à pouvoir tourner, - l'axe de rotation de l'élément de fixation qui est à distance de l'axe de rotation de l'élément d'actionnement, - la commande à courroie qui est conçue sous la forme d'une commande à courroie dentée, - la commande à courroie dentée qui comporte une roue dentée reliée en rotation à l'élément d'actionnement et qui, dans une portion de périphérie, est entourée par un guidage pour la courroie dentée, - la commande à courroie dentée qui comporte une roue dentée reliée en rotation à l'élément de fixation et qui dans une portion de périphérie est entourée par un guidage pour la courroie dentée, - un guidage qui est à une distance radiale d'une des roues dentées telle que la courroie dentée de la commande à courroie dentée ne peut pas être libérée de la roue dentée, - un guidage qui est à une distance radiale d'une des roues dentées telle que la courroie dentée peut être libérée de la roue dentée en cas de dépassement d'une force donnée. L'instrument endoscopique en accord avec l'invention comporte une portion d'instrument déployable. Par principe, le déploiement de cette portion d'instrument se fait dans une direction quelconque. La portion d'instrument est de préférence déployable au moins transversalement ou obliquement par rapport à l'axe de l'instrument. Pour ce faire, la portion d'instrument est reliée par l'intermédiaire d'au moins un câble de commande ou d'un câble Bowden à un élément d'actionnement disposé du côté proximal de l'instrument. De façon appropriée, sur la portion d'instrument déployable, deux câbles de commande peuvent aussi se rattacher à deux côtés diamétralement opposés de la portion d'instrument, chacun de ces deux câbles de commande étant solidaire en déplacement de l'élément d'actionnement quant au mouvement. Cette conception permet de déployer dans une première direction la portion d'instrument par un effort de traction sur un premier câble de commande et dans une direction qui lui est opposée par un effort de traction sur l'autre câble de commande, ou en sens inverse. La portion d'instrument déployable peut en outre aussi être déployée dans deux plans perpendiculaires l'un par rapport à l'autre. Dans ce cas, une première paire de câbles de commande qui est reliée à un premier élément d'actionnement peut être prévue pour déployer la portion d'instrument dans un premier plan, tandis qu'une deuxième paire de câbles de commande qui est reliée à un deuxième élément d'actionnement sert à déployer la portion d'instrument dans un plan perpendiculaire à ce premier plan. En accord avec l'invention, entre le câble de commande, au moins au nombre de un, et l'élément d'actionnement est disposé un accouplement de sûreté servant de moyen limiteur de force qui limite une force exercée par l'élément d'actionnement sur le câble de commande. L'accouplement de sûreté interrompt sans destruction, c'est-à-dire de manière réversible, la force qui passe de l'élément d'actionnement au câble de commande avant qu'une force transmise par l'élément d'actionnement au câble de commande n'atteigne une valeur critique qui entraînerait un arrachement du câble de commande sur la portion d'instrument à déployer ou une rupture du câble de commande lui-même. En ce sens, sur l'instrument en accord avec l'invention, une manipulation énergique inappropriée de l'élément d'actionnement ne peut pas endommager l'instrument, contrairement aux instruments de ce type connus jusqu'à présent. L'instrument en accord avec l'invention est de préférence un endoscope flexible, médical ou technique, qui comporte une tige à introduire dans une ouverture du corps, dans une cavité ou équivalent. Sur cet instrument, l'élément d'actionnement et l'accouplement de sûreté sont disposés de façon avantageuse sur ou dans une poignée prévue côté proximal de la tige. Pour actionner une portion de tige qui peut être commandée côté distal, l'élément d'actionnement est disposé sur le côté extérieur de la poignée tandis que l'accouplement de sûreté se trouve de préférence à l'intérieur de la poignée. Dans un perfectionnement de cette conception, le câble de commande peut être avantageusement fixé à un élément de fixation logé dans la poignée de façon à pouvoir tourner, que l'accouplement de sûreté rend solidaire en déplacement de l'élément d'actionnement également logé dans la poignée de façon à pouvoir tourner. L'élément de fixation peut être par exemple un disque tournant auquel est fixé, dans la zone de la périphérie extérieure, le câble de commande, au moins au nombre de un, ou une paire de câbles de commande en fonction de l'endroit où est fixé le ou les câbles de commande sur la portion d'instrument déployable. L'élément d'actionnement logé de façon à pouvoir tourner peut être conçu sous la forme d'un levier ou de façon plus ergonomique encore d'une roue d'actionnement. L'accouplement de sûreté permet de transmettre à l'élément de fixation un couple de rotation exercé à la main sur l'élément d'actionnement, ce qui provoque l'effort de traction sur le câble de commande, au moins au nombre de un. L'accouplement de sûreté est typiquement conçu de façon telle qu'il interrompt la transmission du couple de rotation depuis l'élément d'actionnement vers l'élément de fixation quand on atteint un couple de rotation donné dont le dépassement entraînerait un effort de traction critique sur le câble de commande. Dans l'instrument endoscopique en accord avec l'invention, l'axe de rotation de l'élément de fixation est distant de l'axe de rotation de l'élément d'actionnement. Il en résulte que l'axe de rotation de l'élément de fixation et l'axe de rotation de l'élément d'actionnement 4 sont disposés de préférence l'un à côté de l'autre à distance dans la direction longitudinale de la poignée. Une commande à courroie forme l'accouplement de sûreté. En conséquence, tant l'élément d'actionnement logé de façon à pouvoir tourner que l'élément de fixation logé de façon à pouvoir tourner peuvent être respectivement couplés à une poulie à courroie, les deux poulies à courroie étant solidaires en rotation grâce à une courroie. À cet effet, on peut utiliser par principe tout type de courroie, comme par exemple des courroies plates ou des courroies trapézoïdales. II est particulièrement avantageux que la commande à courroie soit conçue sous la forme d'une commande à courroie dentée. Pour que la commande à courroie dentée puisse accomplir sa fonction d'accouplement de sûreté, on peut de façon appropriée utiliser des courroies dentées dont l'élasticité soit suffisamment élevée pour que l'engrènement entre la courroie dentée et une roue dentée de la commande à courroie dentée, qui peut être couplée à l'élément d'actionnement ou à l'élément de fixation, puisse être libéré en cas de surcharge grâce à la déformation de la courroie dentée et/ou de ses dents. À cet effet, la courroie dentée utilisée peut par exemple être constituée d'un matériau synthétique ou de caoutchouc d'une élasticité correspondante. Cette élasticité est typiquement sélectionnée de façon telle qu'en dessous d'une charge critique, la courroie dentée permet à l'élément d'actionnement de devenir solidaire de l'élément de fixation par combinaison de formes. II est en outre avantageux que la roue dentée reliée en rotation à l'élément d'actionnement et celle reliée en rotation à l'élément de fixation soient chacune entourée, dans une portion périphérique, par un guidage pour la courroie dentée. En conséquence, dans ce perfectionnement, un corps de guidage qui a de préférence une forme de segment annulaire ou de U peut par conséquent être disposé côté extérieur de la périphérie de ces roues dentées. Pour permettre un mouvement sans obstacle de la courroie dentée tendue sur ces roues dentées, un jeu correspondant assez grand est prévu entre les roues dentées et le côté du guidage orienté vers les roues dentées. Pour ce faire, le guidage est de préférence cependant à une distance radiale d'une des roues dentées telle que la courroie dentée de la commande à courroie dentée ne peut pas quitter cette roue dentée. En d'autres termes, la distance radiale entre la roue dentée et le guidage est de préférence inférieure à la hauteur des dents de la courroie dentée ou de la roue dentée. De façon appropriée, l'un des guidages qui entoure les roues dentées, pour former un accouplement de sûreté, se trouve à une distance radiale d'une des roues dentées telle que la courroie dentée peut quitter cette roue dentée quand une force donnée est dépassée, de sorte que dans ce cas, l'élément d'actionnement est désolidarisé de l'élément de fixation jusqu'à ce que la force exercée retrouve de nouveau une valeur inférieure à une valeur critique. La distance entre la roue dentée et le guidage qui entoure cette roue dentée est donc de préférence sélectionnée de façon à ce que l'espace intermédiaire entre la roue dentée et le guidage puisse accueillir entièrement la courroie dentée qui n'est pas en prise avec la roue dentée et empêche un glissement sur le côté. On explique par la suite l'invention à l'aide d'un exemple de réalisation représenté sur 5 les schémas. Les schémas montrent : figure 1 représentation schématique en vue latérale d'un instrument endoscopique comportant une portion d'instrument déployable ; et figure 2 coupe longitudinale d'une poignée de l'instrument selon la figure 1. L'instrument endoscopique représenté à la figure 1 est un endoscope flexible, médical 10 ou technique, comportant une tige 2 qui peut être introduite dans une ouverture du corps. À la tige 2, exécutée sous la forme d'une tige creuse, fait suite côté distal une poignée 4 qui forme une pièce de préhension munie des principaux éléments d'actionnement de l'instrument. Côté proximal de la poignée 4, un tuyau 6 est fixé à la poignée 4. Ce tuyau 6 sert à recevoir un câble à fibre optique et les raccords électriques depuis une partie de boîtier 10 vers une tête 15 d'instrument 12 disposée au niveau de l'extrémité distale de la tige 2 et contient les composants optiques et électroniques. La tige 2 comporte une portion de tige 14 flexible qui se raccorde directement à la poignée 4. Côté distal de la portion 14 se raccorde une portion 16 de la tige 2 qui peut se déployer dans deux plans orthogonaux l'un par rapport à l'autre, transversalement ou 20 obliquement par rapport à l'extension longitudinale de la portion 14. Pour déployer la portion 16, on prévoit deux paires de câbles de commande guidées dans la tige 2 et fixées dans la zone de l'extrémité distale de la tige 2. Pour actionner les paires de câbles de commande, deux éléments d'actionnement 18 et 20 sont disposés sur la poignée 4 sous forme de roues en étoile, chacune solidaire en déplacement d'une paire de câbles de 25 commande, ce qui sera décrit ultérieurement plus en détail en relation avec la figure 2 à l'aide de l'élément d'actionnement 18. L'élément d'actionnement 18, non visible à la figure 2, est fixé sur un arbre 22 logé dans la poignée 4 de façon à pouvoir tourner. Une roue dentée 24 est aussi reliée en rotation à l'arbre 22. Parallèlement à l'arbre 22 et à distance de l'arbre 22 en direction proximale, un autre 30 arbre 26 est logé dans la poignée 4 de façon à pouvoir tourner. Une roue dentée 28 ainsi qu'un disque tournant 30 sont également fixés sur cet arbre 26. Le disque tournant 30 forme un élément de fixation 30 pour une paire de câbles de commande constituée des câbles de commande 32 et 34 qui sont fixés à des points diamétralement opposés sur la périphérie extérieure du disque tournant 30 et sont guidés depuis l'extrémité distale de la poignée 4 hors 35 de celle-ci dans la tige 2. Pour actionner les câbles de commande 32 et 34, les roues dentées 24 et 28 forment avec une courroie dentée 36 tendue par-dessus une commande à courroie dentée qui permet de rendre solidaires en déplacement l'élément d'actionnement 18 et le disque tournant 30 et les câbles de commande 32 et 34 qui y sont fixés. Cette commande à courroie dentée permet de transmettre au disque tournant 30 le mouvement de rotation de l'élément d'actionnement 18, moyennant quoi, en fonction de la direction dans laquelle tourne l'élément d'actionnement 18, un effort de traction qui provoque un déploiement correspondant de la portion 16 de la tige 2 s'exerce soit sur le câble de commande 32, soit sur le câble de commande 34. Sur son côté extérieur éloigné de la roue dentée 28, la roue dentée 24 est entourée d'un guidage 38 arqué en forme de U. La distance entre le guidage 38 et la courroie dentée 26 située au-dessous est sélectionnée de façon telle que la courroie dentée 36 ne peut pas sauter latéralement de la roue dentée 24. Un guidage 40 qui entoure extérieurement, en formant un segment annulaire, la courroie dentée tendue sur la roue dentée 28 est également disposé sur le côté extérieur de la roue dentée 28 éloigné de la roue dentée 24. La commande à courroie dentée est conçue sous la forme d'un accouplement de sûreté pour empêcher qu'une manipulation trop énergique de l'élément d'actionnement 18 n'arrache ou ne rompe les câbles de commande 32 et 34 qui en sont solidaires en déplacement. À cet effet, la courroie dentée 36 a une élasticité telle qu'en cas de manipulation trop énergique de l'élément d'actionnement 18, la courroie dentée 36 peut être libérée à un endroit adapté de la commande à courroie dentée. Cette libération peut se produire sur la roue dentée 28 dans l'exemple de réalisation représenté. À cet effet, une surface de guidage, orientée vers la périphérie extérieure de la courroie dentée 36, du guidage 40 est éloignée dans la direction radiale de la roue dentée 28, du côté extérieur, opposé à la roue dentée 28, de la courroie dentée 36 d'une distance telle que l'espace intermédiaire ainsi formé entre la courroie dentée 36 et le guidage 40 peut accueillir pour ainsi dire entièrement la courroie dentée libérée. II est possible de remplacer facilement dans la poignée 4 la courroie dentée 36 quand elle est usée du fait d'une manipulation incorrecte et répétée de l'élément d'actionnement 18. II convient de remarquer pour finir que, bien que le dessin ne le montre pas, de façon comparable à l'élément d'actionnement 18 dans la poignée 4, l'élément d'actionnement 20 lui aussi est rendu solidaire en déplacement, à l'aide d'une deuxième commande à courroie, d'un autre élément de fixation et d'une deuxième paire de câbles de commande qui y est fixée. Liste des références 2 Tige 4 Poignée 6 Tuyau 8 Câble de fibre optique 10 Partie de boîtier 12 Tête d'instrument 14 Portion de tige 16 Portion 18 Élément d'actionnement 20 Élément d'actionnement 22 Arbre 24 Roue dentée 26 Arbre 28 Roue dentée 30 Disque tournant, élément de fixation 32 Câble de commande 34 Câble de commande 36 Courroie dentée 38 Guidage 40 Guidage REVENDICATIONS, 1. Instrument endoscopique comportant une portion d'instrument distale déployable qui est reliée à un élément d'actionnement (18) disposé côté proximal de l'instrument à l'aide d'au moins un câble de commande (32, 34), caractérisé en ce qu'entre le câble de commande (32, 34) et l'élément d'actionnement (18) est disposé un accouplement de sûreté servant de moyen limiteur de force qui limite une force exercée par l'élément d'actionnement (18) sur le câble de commande (32, 34), une commande à courroie formant l'accouplement de sûreté. 2. Instrument endoscopique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément d'actionnement (18) et le moyen limiteur de force sont disposés sur ou dans une poignée (4) prévue côté proximal d'une tige (2). 3. Instrument endoscopique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le câble de commande (32, 34) est fixé à un élément de fixation (30) disposé sur ou dans la poignée (4) de façon à pouvoir tourner, qui, par le biais de l'accouplement de sûreté, est rendu solidaire en déplacement de l'élément d'actionnement (18) également logé dans la poignée (4) de façon à pouvoir tourner. 4. Instrument endoscopique selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'axe de rotation de l'élément de fixation (30) est à distance de l'axe de rotation de l'élément d'actionnement (18). 5. Instrument endoscopique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la commande à courroie est conçue sous la forme d'une commande à courroie dentée. 6. Instrument endoscopique selon la revendication 5, caractérisé en ce que la commande à courroie dentée comporte une roue dentée (24) reliée en rotation à l'élément d'actionnement (18) et qui, dans une portion de périphérie, est entourée par un guidage (38, 40) pour la courroie dentée (36). 7. Instrument endoscopique selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que la commande à courroie dentée comporte une roue dentée (28) reliée en rotation à l'élément de fixation (30) et qui dans une portion de périphérie est entourée par un guidage (38, 40) pour la courroie dentée (36). 8. Instrument endoscopique selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce qu'un guidage (38) est à une distance radiale d'une des roues dentées (24, 28) telle que la courroie dentée (36) de la commande à courroie dentée ne peut pas être libérée de la roue dentée (24, 28). 9. Instrument endoscopique selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'un guidage (40) est à une distance radiale d'une des roues dentées (24, 28) telle que la courroie dentée (36) peut être libérée de la roue dentée (28) en cas de dépassement d'une force donnée.