INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Une autre électrovanne deux voies 62 est montée sur la conduite 22, en aval des réservoirs 42 et 44, et contrôle le flux F1 de boue à gazéifier en aval de ces réservoirs et en amont d’un préchauffeur 64, autrement dit d’un échangeur de chaleur permettant de préchauffer la boue du flux F1. Ce préchauffeur 64 comprend une cuve 66 dont la base 68 est traversée par un écoulement E de gaz de synthèse G S sortant de la chambre de gazéification 8 et transitant par une conduite d’évacuation 70.
Ce gaz de synthèse G S , qui est parfois appelé « syngas » ou « syngaz », est composé majoritairement de monoxyde de carbone et de dihydrogène et est combustible.
Deux clapets anti-retour 72 et 74 sont montés sur la conduite 22, respectivement en amont et en aval du préchauffeur 64 et évitent une possible inversion du sens de l’écoulement F1 dans la conduite 22.
Le préchauffeur 64 est équipé d’une sonde de pression 76 et d’une sonde de température 78 dont les signaux de sortie sont fournis à l’unité électronique de contrôle 28 et qui permettent de contrôler le préchauffage du flux de boue F1.
En pratique, le débit du flux F1 au sein du préchauffeur 64 peut être régulé grâce aux organes 26 et 62 et en tenant compte du débit et de la température de l’écoulement E de gaz de synthèse G S pour que la température du flux de boue F1 en sortie du préchauffeur 64 soit supérieure ou égale à 50 degré Celsius (°C).
Une soupape de sécurité 80 est installée sur une conduite 82 qui relie le préchauffeur 64 à un réservoir de sécurité 84. Si la pression P64 au sein du préchauffeur 64, détectée par la sonde 76, dépasse une valeur de seuil prédéterminée V76, l’unité électronique 28 peut piloter la soupape de sécurité 80 à l’ouverture pour évacuer une partie de la boue présente dans le préchauffeur 64 en direction du réservoir de sécurité 84 et abaisser ainsi la pression P64 au sein du préchauffeur 64.
Une électrovanne deux voies 86 est disposée sur la conduite 22, entre le clapet anti-retour 74 et l’injecteur 24 et permet de contrôler l’alimentation de l’injecteur en boue à gazéifier.
Selon un mode de réalisation, l’objet à imager est déduit de l’autocorrélation moyennée pour tous les motifs d’éclairage par résolution de l’équation suivante :
où définit une position de balayage dans la face d’entrée de la fibre optique multimode à section carrée avec et les coordonnées dans la face d’entrée de la fibre optique multimode à section carrée, représente les coordonnées de la face de sortie de la fibre optique multimode à section carrée, est l’autocorrélation moyenne des N motifs d’éclairage, est l’autocorrélation d’un objet test X, est l’autocorrélation moyennée pour tous les motifs d’éclairage et est l’estimation obtenue de l’objet (O) à imager.
Selon un mode de réalisation, l’objet à imager est déduit de l’autocorrélation moyennée pour tous les motifs d’éclairage par un réseau de neurones préalablement entraîné sur une classe d’objets définie, le réseau de neurones fournissant une estimation de l’objet à imager à partir de l’autocorrélation moyennée, par comparaison de l’autocorrélation moyennée connue par le réseau de neurones sur les objets de la classe définie à l’autocorrélation moyennée calculée pour l’objet à image.
Un réseau de neurones de type U-NET peut par exemple être utilisé comme réseau de neurones. La méthode utilisée est par exemple décrite dans la publication scientifique « Compensating for visibility artefacts in photoacoustic imaging with a deep learning approach providing prediction uncertainties » (Compensation d’artéfacts de visibilité en imagerie photoacoustique avec une approche apprentissage profond fournissant des incertitudes de prédiction), Guillaume Godefroy, Bastien Arnal, Emmanuel Bossy, Photoacoustics, 21 :100218, 2021. 4.
L’ensemble de données d’entraînement pour le réseau de neurones avec cette méthode est constitué par d’une série d’objets test connus et de leur fonction d’autocorrélation moyenne (connue également). Les objets de la série doivent appartenir à une classe d’objets définie (par exemple une série de caractères manuscrits, des populations de cellules, des vaisseaux sanguins), et le réseau permettra de reconstruire un objet inconnu sous réserve qu’il fasse partie de la famille à partir de laquelle le réseau a été entraîné. Un exemple de classe d’objets connus très utilisée est donnée par la base de données MNIST de chiffres manuscrits (https://en.wikipedia.org/wiki/MNIST_database).
Selon un mode de réalisation, la fibre optique multimode à section carrée est souple. L’invention permet ainsi une imagerie avec une fibre souple, avec possibilité que la forme de la fibre optique multimode à section carrée change entre deux mesures, pour autant qu’elle ne change pas pendant une mesure donnée, permettant plus de souplesse pour le procédé d’imagerie et donc une plus grande facilité d’utilisation.
Selon un mode de réalisation, la fibre optique multimode à section carrée comprend une gaine recouvrant une âme de section carrée, l’âme ayant des dimensions comprises entre 10 µm*10 µm et 1 mm*1 mm, de façon préférée comprises entre 50 µm*50 µm et 200 µm*200 µm, de façon davantage préférée comprise entre 100 µm*100 µm et 150 µm*150 µm. L’objectif de miniaturisation de l’invention est ainsi atteint avec des diamètres de fibres 20 à 30 fois inférieurs aux faisceaux de fibres monomodes de l’état de la technique.
L’invention a également pour objet un endoscope pour l’imagerie d’un objet à imager, caractérisé par le fait qu’il comprend un dispositif d’éclairage, un système optique, au moins une fibre optique multimode à section carrée, le système optique couplant optiquement le dispositif d’éclairage à l’entrée de l’au moins une fibre optique multimode à section carrée, l’objet à imager étant configuré pour être placé en sortie de l’au moins une fibre optique multimode à section carrée, un dispositif de mesure de signal généré par l’objet à imager et un dispositif de calcul pour mettre en œuvre le procédé tel que décrit ci-dessus.
Etant donné le diamètre de la fibre optique multimode à section carré, l’endoscope selon l’invention est ainsi minimalement invasif et ne nécessite aucune phase préalable de calibrage, réduisant grandement le temps d’imagerie.
Selon un mode de réalisation, le système optique comprend un dispositif de translation pour translater un motif d’éclairage généré par le dispositif d’éclairage sur tout ou partie du plan d’entrée de l’au moins une fibre optique multimode à section carrée, le dispositif de translation étant configuré pour translater le motif d’éclairage dans un plan parallèle au plan d’entrée de l’au moins fibre optique multimode à section carrée, le dispositif de translation étant l’un parmi un modulateur spatial de lumière à base de cristaux liquides, un modulateur spatial de lumière de type matrice de micro-miroirs (DMD), un diffuseur optique associé à une platine de translation, un diffuseur optique associé à des miroirs galvanométriques. Les diffuseurs optiques peuvent notamment être un verre diffusant.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de mesure de signal est constitué par au moins l’un parmi :
- l’au moins une fibre optique multimode à section carrée associée à un capteur optique en entrée de la fibre optique multimode à section carrée pour capter un signal optique réfléchi par l’objet à imager, le système optique comprenant alors un diviseur de faisceau pour envoyer le signal généré par l’objet à travers l’au moins une fibre optique multimode à section carrée vers le capteur optique,
- au moins une fibre optique auxiliaire associée à un capteur optique du côté entrée de la fibre optique multimode à section carrée de l’endoscope pour capter un signal optique réfléchi par l’objet à imager,
- un hydrophone à fibre optique pour capter le signal photoacoustique de l’objet à imager, associé à un dispositif de détection photoacoustique.
L’au moins une fibre optique multimode à section carrée sera de préférence accolée, le cas échéant, à la fibre optique auxiliaire ou à la fibre optique d’hydrophone à des fins de réduction d’encombrement pour rendre le caractère intrusif minimal pour l’extrémité de l’endoscope.
Selon un mode de réalisation, lorsque l’objet à imager est fluorescent, le dispositif de mesure de signal est constitué par au moins l’un parmi :
Ainsi, lorsqu’il est exposé au rayonnement de référence, la valeur Y du signal transmis par le capteur de surveillance est reliée à la valeur de référence X associée au rayonnement de référence par la relation suivante : Y = a.X+b, où a est le coefficient de correction associé à ce capteur et b l’écart de mesure dû au bruit de fond mesuré par le capteur lorsqu’il n’est pas exposé au rayonnement de référence.
La méthode de calibration selon l’invention vise à déterminer le coefficient de correction a et l’écart de mesure b propres à chaque capteur de surveillance. Ces deux valeurs a et b sont stockées dans la table de correction pour chaque capteur de surveillance calibré avec la méthode selon l’invention et sont utilisées via une interpolation linéaire lors de la surveillance d’un bain de fusion pour corriger la valeur du signal transmis par chaque capteur et la faire correspondre à une valeur corrigée, sans unité et représentative à la fois de la puissance lumineuse du rayonnement du bain de fusion en cours de surveillance et de la température de couleur du rayonnement de ce bain de fusion en cours de surveillance.
Pour déterminer l’écart de mesure b, on mesure le signal transmis par le capteur de surveillance lorsqu’il n’est pas exposé au rayonnement de référence, de préférence avec l’enceinte de fabrication 12 de la machine fermée et la source lumineuse calibrée éteinte ou disposée à l’extérieur de l’enceinte de fabrication.
Pour la détermination du coefficient de correction a, on expose le capteur de surveillance au rayonnement de référence auquel est associé la valeur de référence X, et on utilise la valeur Y transmise par ce capteur de surveillance lorsqu’il est exposé à ce rayonnement de référence, l’écart de mesure b de ce capteur de surveillance ayant déjà été mesuré, le coefficient de correction a est donné par la relation suivante : a = (Y-b)/X.
Comme la source lumineuse calibrée 58 est choisie de façon à ce que son pic de rayonnement corresponde sensiblement au spectre d’émission du rayonnement émis par le bain de fusion qui doit être surveillé, la valeur de référence X, sans unité, peut être librement choisie. Toutefois, elle doit être choisie de manière à faciliter la lecture et la visualisation des valeurs transmises par le ou les capteurs de surveillance via un logiciel et sur un écran de surveillance par exemple.
Par exemple, la table de correction associée à un capteur de surveillance est enregistrée dans le système de surveillance d’un bain de fusion dont fait partie ce capteur de surveillance. Un système de surveillance d’un bain de fusion comprenant une carte d’acquisition 191,192, la table de correction du ou des capteurs de surveillance de ce système de surveillance est par exemple stockée dans cette carte d’acquisition.
Avantageusement, le coefficient de correction associé à un capteur de surveillance est calculé par la carte d’acquisition du système de surveillance dont fait partie ce capteur de surveillance.
Avantageusement, la méthode de calibration selon l’invention peut être mise en œuvre avec un système de surveillance d’un bain de fusion, et notamment avec un capteur de surveillance d’un bain de fusion, qui n’offre pas de possibilité de réglage, du gain du capteur par exemple.
Dans le cas où le gain électronique du capteur de surveillance est réglable, la méthode de calibration selon l’invention prévoit de régler ce gain électronique à une valeur prédéfinie avant les étapes de mesure et d’enregistrement des valeurs du signal transmis par ce capteur. Par exemple, le gain électronique du capteur de surveillance 38 est réglé à son maximum avant les étapes de mesure et d’enregistrement des valeurs du signal transmis par ce capteur. Toutefois, si le capteur de surveillance offre un niveau de signal suffisant lorsqu’il est réglé à son gain minimal, le gain électronique du capteur peut être laissé à sa valeur minimale afin de maximiser la bande passante de mesure du capteur.
La méthode de calibration selon l’invention est plus particulièrement destinée à être mise en œuvre avec différents capteurs de surveillance.
Selon un premier exemple, la méthode de calibration peut être mise en œuvre avec au moins deux capteurs de surveillance appartenant à une même machine de fabrication additive.
Selon un deuxième exemple, la méthode de calibration peut être mise en œuvre avec au moins deux capteurs de surveillance appartenant à des machines de fabrication additive distinctes.
Selon un troisième exemple, la méthode de calibration peut être mise en œuvre dans plusieurs machines de fabrication additive comprenant chacune plusieurs capteurs de surveillance d’un bain de fusion.
Dans ces différentes situations, pour la calibration d’au moins deux capteurs de surveillance 38 d’un bain de fusion, la méthode comprend au moins les étapes suivantes : - mesure et enregistrement de la valeur du signal transmis par chaque capteur de surveillance 38 lorsqu’il n’est pas exposé à un rayonnement de référence 72, - exposition de chaque capteur de surveillance au rayonnement de référence 72, - mesure et enregistrement de la valeur du signal transmis par chaque capteur de surveillance lorsqu’il est exposé au rayonnement de référence, - calcul d’un coefficient de correction pour chaque capteur de surveillance à partir d’une valeur de référence associée au rayonnement de référence et des valeurs du signal transmis par ce capteur de surveillance lorsqu’il n’est pas soumis au rayonnement de référence et lorsqu’il est soumis au rayonnement de référence, - enregistrement dans une table de correction du coefficient de correction propre à chaque capteur de surveillance et de la valeur du signal transmis par chaque capteur de surveillance 38 lorsqu’il n’est pas exposé à un rayonnement de référence 72.
Enfin, et comme indiqué en début de description, la méthode de calibration selon l’invention est particulièrement destinée à être appliquée à un ou des capteurs de surveillance d’un bain de fusion dans une ou des machine(s) de fabrication additive par dépôt de lit de poudre et fusion sélective.
UNE TÊTE D’UN DISPOSITIF DE COUPE ET DISPOSITIF DE COUPE EQUIPE DE LADITE TÊTE Au moins un mode de réalisation concerne une tête d’un dispositif de coupe comprenant une base destinée à être fixée sur une machine-outil et une buse d’aspiration cylindrique solidaire de la base. Au moins un autre mode de réalisation concerne un dispositif de coupe équipé de ladite tête.
Une valve 5 unidirectionnelle est montée sur l’orifice de sortie 11 d’air de la chambre 33, et permet à l’air comprimé de s’échapper sous certaines conditions.
Le volume de la chambre 33 est ainsi variable grâce au déplacement du piston 3.
Le déplacement du piston 3 est opéré via la vis sans fin 6 centrale entraînée en rotation par un moteur 17 situé dans l’unité 4 de contrôle et de commande. La vis 6 est emboîtée dans l’arbre 35 du moteur 17.
Le piston 3 avance ou recule en fonction du sens de rotation de l’arbre 35 moteur.
L’unité 4 de contrôle et de commande consiste en un boîtier 4 comprenant différents éléments, comme le moteur 17, ou encore des pièces électroniques 19, un écran 18, des capteurs, etc.
Il communique avec la valve 5 en boucle fermée ou boucle ouverte pour autoriser ou non l’échappement de l’air comprimé dans la chambre 33.
Ce boîtier permet de régler la quantité d’oxygène à administrer au patient. En particulier, il est possible de régler le débit réel d’air, le volume d’air injecté en instantané sur une durée déterminée, et la vitesse d’éjection, tout cela en fonction de la fréquence respiratoire du patient, qui est connue grâce à un capteur de pression et/ou de débit d’air localisé au niveau de la valve 5.
Le fonctionnement de cette unité 4 de contrôle et de commande ne sera pas détaillé dans la présente invention, car il ne fait pas l’objet de l’invention.
La valve 5 consiste en une valve 5 unidirectionnelle, du type LSR.
Elle a pour rôle essentiel de permettre une séparation de l’air expiré (dioxygène CO2) et de l’air inspiré (oxygène O2).
Cette valve 5 d’isolement est connectée à une tubulure reliée à un masque de respiration.
Ce type de valve est connu. La valve comporte une membrane déformable
Lorsque le moteur 17 tourne dans un premier sens, il fait avancer le piston 3 en direction du couvercle 7, ce qui a pour effet de comprimer l’air et de créer une surpression dans la chambre 33. Lorsque le patient inspire de l’air, la valve 5 autorise l’air comprimé à transiter depuis la chambre 33 jusqu’au masque.
Lorsque le patient expire de l’air, la valve 5 interdit le transit et l’air expiré par le patient est directement rejeté dans l’environnement extérieur. Pendant l’expiration, le piston 3 revient en début de course pour augmenter le volume de la chambre 33, créant une dépression dans la chambre 33, ce qui permet à de l’air neuf de pénétrer dans la chambre 33.
Puis lors de l’inspiration, le piston 3 coulisse à nouveau en direction du couvercle 7 pour comprimer l’air et l’envoyer vers le patient.
L’unité 4 commande la valve 5 en fonction des paramètres mesurés, et commande la rotation du moteur dans un sens et dans l’autre.
Selon un deuxième art antérieur, par exemple décrit dans l’article en langue anglaise ayant pour titre « Automatic control of cardiac ablation catheter with deep reinforcement learning method », il est connu un système de navigation automatique dans un robot pour un instrument médical souple allongé, mais cet instrument médical souple allongé est d’un type particulier qui possède une extrémité distale qui est dirigeable (« steerable catheter » selon la terminologie anglo-saxonne), qui est en fait un cathéter d’ablation à pointe dirigeable, ce qui rend bien sûr la navigation automatique plus facile à réaliser pour cet instrument médical souple allongé possédant une extrémité distale dirigeable. De plus, pour déterminer la trajectoire à suivre par cet instrument médical souple allongé possédant une extrémité distale dirigeable, la méthode de navigation utilise une méthode d’apprentissage par renforcement en réseaux profonds (DQN, pour « Deep Q-Learning » en langue anglaise), laquelle méthode présente deux inconvénients qui sont d’abord la nécessité d’entraînement préalable et ensuite la difficulté de généralisation à tout type de topologie et de géométrie d’artères d’un patient.
Selon un troisième art antérieur, par exemple décrit dans l’article en langue anglaise ayant pour titre « Reinforcement learning for guidewire navigation in coronary phantom », il est connu un système de navigation automatique dans un robot pour un instrument médical souple allongé, mais cette navigation n’est réalisée que dans un espace à deux dimensions (2D), la possibilité de l’adapter pour une navigation automatique dans un espace à trois dimensions (3D) restant purement hypothétique, ce qui ne fait pas de cette navigation automatique un bon candidat pour évoluer en trois dimensions (3D) dans un réseau de circulation sanguine réel. De plus, pour déterminer la trajectoire à suivre par cet instrument médical souple allongé possédant une extrémité distale dirigeable, la méthode de navigation utilise une méthode d’apprentissage par renforcement en réseaux profonds (DQN, pour « Deep Q-Learning » en langue anglaise, ou DDPG pour « Deep Deterministic Policy Gradient » en langue anglaise), laquelle méthode présente deux inconvénients qui sont d’abord la nécessité d’entraînement préalable et ensuite la difficulté de généralisation à tout type de topologie et de géométrie d’artères d’un patient.
Dans l’ensemble de l’art antérieur considéré, l’invention constate qu’il n’existe aucun système de navigation automatique capable à la fois :
d’être efficace pour une famille plus large d’instrument médical souple allongé, et en particulier celle dont l’extrémité distale est libre, c’est-à-dire n’est pas dirigeable (au contraire par exemple des endoscopes dont la pointe est souvent dirigeable, notamment par plusieurs câbles fixés à cette pointe), d’être facilement utilisable et applicable à une large gamme de réseau de circulation sanguine pour de nombreux patients, ou même à une large gamme de portions de réseau de circulation sanguine d’un patient, d’assurer un asservissement efficace, rapide et sécurisé à une trajectoire optimisée, et ceci, au sein d’un réseau de circulation sanguine d’un patient, intrinsèquement imbriqué, vaste et complexe.
OBJETS DE L’INVENTION Le but de la présente invention est de fournir un robot cathéter, un système de navigation et un procédé de navigation palliant au moins partiellement les inconvénients précités.
Plus particulièrement, l’invention vise à fournir, pour ce faire, un système de navigation d’instrument médical souple allongé d’un robot cathéter implémentant un procédé de navigation automatique, ainsi que le robot cathéter associé et le procédé de navigation automatique associé, qui réalise :
une modélisation particulière, adaptée aux instruments médicaux souples allongés sans extrémité distale dirigeable, basée sur un suivi minutieux de l’évolution de cette extrémité distale libre pas dirigeable, en particulier lors de son interaction potentielle avec une paroi de vaisseau sanguin dans le réseau de circulation sanguine du patient, de manière à obtenir une navigation automatique qui soit performante (parcours rapide et court dans le réseau de circulation sanguine) et sécurisée (sans risque de traverser la paroi d’un vaisseau sanguin), une planification d’une séquence de commandes de déplacement de l’instrument médical souple allongé qui assure un suivi effectif d’une trajectoire déterminée de manière optimisée dans le réseau astucieusement modélisé, basée sur une méthode qui s’est révélée particulièrement simple et efficace pour ce type de parcours dans un réseau vaste aux multiple embranchements, dérivations et recroisements, qui est la recherche arborescente, de manière à obtenir une navigation automatique qui soit performante (parcours rapide et court dans le réseau de circulation sanguine) et stable (pas de besoin permanent ou trop fréquent de correction d’erreur, ou même de recalcul complet pour cause de divergence).