INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Etat de l’art L’acronyme « UWB » (Ultra Wide Band) désigne des signaux radioélectriques à bande ultra large émis par un ou plusieurs dispositifs émetteurs vers un ou plusieurs dispositifs récepteurs, et dont le spectre fréquentiel instantané est supérieur à 500 mégahertz (à -10 dB par rapport à la puissance maximale dudit spectre fréquentiel instantané.) En outre, un signal UWB est relativement peu sensible au phénomène d’atténuation dû aux trajets multiples empruntés par une onde radio. Un signal UWB peut par conséquent fournir de bonnes résolutions spatiales et temporelles.
Comme visible dans le mode de réalisation illustré en figures 2 et 3, le contrôleur haptique 18 de chaque module d'entraînement 16 comprend un robot à bras pivotant, le robot à bras pivotant présentant une extrémité libre destinée à coopérer avec le système de connexion 35.
Le système de connexion 35 du contrôleur haptique 18 est universel, dans le sens où il permet de connecter au moins deux outils chirurgicaux d’entraînement 36 différents (voir ).
Plus précisément le système de connexion 35 comprend au moins un connecteur à verrouillage 35a de type clé-serrure configuré pour être fixé au contrôleur haptique 18 et à tout outil chirurgical d’entraînement 36 de manière à assurer leur connexion amovible (voir figures 3, 9A et 9B). Les connecteurs 35a, 35b permettent aussi une transmission de la rotation selon l’axe de l’extrémité du contrôleur haptique 18 vers le module d’entraînement 16. Comme visible sur les figures 3, 4A et 4B le système de connexion 35 selon ce mode de réalisation, comprend deux connecteurs à verrouillage 35a, 35b de type clé-serrure : un premier connecteur 35a fixé au contrôleur haptique 18 et configuré pour coopérer de manière amovible avec un second connecteur 35b correspondant fixé à l'outil chirurgical d’entraînement 36. Les deux connecteurs 35a, 35b peuvent tous deux être fixés de manière réversible, soit au contrôleur haptique 18, soit à l’outil chirurgical d’entraînement 36. Les deux connecteurs 35a, 35b, sont obtenus par impression 3D, soit par dépôt de couche, soit par frittage Sur l'exemple des figures 9A et 9B, la représente le premier connecteur 35a (ici la serrure) du contrôleur haptique 18 et la représente le deuxième connecteur 35b (ici la clé) destiné à coopérer avec l’outil chirurgical d’entraînement 36. La fixation du premier connecteur 35a sur le contrôleur haptique 18 peut se faire de plusieurs manières. Dans le cas de l’illustration 9A, une interface jack déjà présente originellement sur le contrôleur haptique 18 a été utilisée pour le fixer. Dans d’autres modes de réalisations, on pourrait envisager de coller le premier connecteur 35a où de s’adapter à un autre contrôleur haptique 18 en créant une forme d’interface spécifique à ce dernier. La fixation du deuxième connecteur 35b à l’outil chirurgical d’entraînement 36 se fait préférentiellement par collage. Il s’agit principalement de collage au niveau de la tige distale de l’outil chirurgical d’entraînement 36. On adapte le modèle 3D du deuxième connecteur 35b en ménageant, sur la face non visible sur la , un perçage correspondant à l’extrémité de la tige distale 360 de l’outil chirurgical d’entraînement 36. Puis la tige distale est collée dans le deuxième connecteur 35b au moyen, par exemple, d’époxy. Ce procédé de fabrication n’est pas le seul qui est mis en œuvre. Selon des modes de réalisations alternatifs, on pourrait aussi imaginer imprimer en 3D une reproduction d’un outil chirurgical d’entraînement 36 dont le modèle contiendrait le deuxième connecteur 35b.
La connexion 35, de type clé serrure assure une contrainte de colinéarité selon l'axe X du connecteur 35a de l’extrémité libre du contrôleur haptique 18. Les deux connecteurs 35a, 35b (et donc l’outil chirurgical d’entraînement 36 et le contrôleur haptique 18) sont donc complètements contraints selon toutes les directions.
Afin de stabiliser la connexion réversible entre le contrôleur haptique 18 et l’outil chirurgical d’entraînement 36, le système de connexion 35 peut comporter, de chaque côté du système « clé-serrure » au moins un aimant 38 (voir , 9B). De préférence, les aimants 38 utilisés, sont des aimants cubiques présentant une force d’aimantation de 1,1kg. Cette valeur permet à la fois une solidité de l’accrochage mais aussi une déconnexion facile de l’outil chirurgical d’entraînement 36, dans l’optique souhaité de créer une interface « plug and play ». En effet, les aimants 38 assurent une contrainte de contact entre les deux connecteurs 35a, 35b. Comme mentionné plus haut, Les deux connecteurs 35a, 35b sont complètements contraints selon toutes les directions, sauf la direction colinéaire à l’axe de l’extrémité du contrôleur haptique 18. L’aimantation permet donc de contraindre/maintenir la connexion également dans cette direction. Toutefois, la force de rupture de cette contrainte (et donc de rupture de la connexion « clé-serrure ») est plus faible selon l'axe X car la force des aimants 38 n'est pas très grande. Le résultat obtenu est donc que les deux connecteurs 35a, 35b se séparent en tirant sur l'outil chirurgical d’entraînement 36 de manière plus forte que ce qu'il faut pour entrainer le mouvement du contrôleur haptique 18. Ainsi, il faut donc maintenir le contrôleur haptique 18 pour parvenir à déconnecter l’outil chirurgical d’entraînement 36. La présence d’aimants 38 facilite la connexion et la déconnexion entre l’outil chirurgical d’entraînement et le contrôleur haptique 18. En effet, les aimants 38 permettent un geste de connexion/déconnexion simple (de type « plug and play ») sans vis ou glissière : l’utilisateur approche l’outil chirurgical d’entraînement 36 du contrôleur haptique 18 et celui-ci se connecte seul par l'action des aimants 38.
Le système de connexion 35 de type clé-serrure selon la présente invention dispose ainsi de trois fonctionnalités distinctes et complémentaires :
il permet un accrochage facile et « plug and play » de l’outil chirurgical d’entraînement 36 à l’aide d’aimants 38, il permet de transmettre le mouvement en rotation selon un axe central au contrôleur haptique 18, il permet, dans certains cas, de connecter électriquement un outil chirurgical d’entraînement 36 module d’entraînement 16.
Le système de connexion 35 présente ainsi une composante électronique. Chacun des connecteurs 35a, 35b comporte ainsi une lumière, une gorge ou un creux 37 destiné à l’insertion d’un connecteur électrique (non représenté sur les figures 9A, 9B). Dans un mode de réalisation préférentiel ce connecteur électrique est un connecteur électrique JST mais d’autres types de connecteurs électriques peuvent être utilisés. De manière préférentielle, la partie mâle du connecteur électrique est insérée dans la lumière 37 du premier connecteur 35a fixé à l’extrémité du bras contrôleur haptique 18. Dans ce mode de réalisation, la partie femelle du connecteur électrique est insérée dans la lumière 37 du deuxième connecteur 35b de l’outil chirurgical d’entraînement 36. Ensuite, comme visible sur les figures 2 et 3, un câble 39 relie les pins du connecteur électrique au système de contrôle 20. Un autre avantage du système de connexion 35 selon la présente invention est la simplicité avec laquelle il est possible de changer l’outil chirurgical d’entraînement 36 au contrôleur haptique 18. Il est nécessaire que ce changement simple et rapide pour ne pas encombrer l’apprentissage de manipulations complexes. Il est donc nécessaire de proposer un dispositif « plug and play », comme le fait la présente invention.
Chaque contrôleur haptique 18 est, en outre, configuré pour mesurer chaque mouvement dans l’espace de l’outil chirurgical d’entraînement 36 une fois celui-ci connecté au contrôleur haptique 18. Chaque contrôleur haptique 18 est ainsi muni d’au moins un capteur de translation ou de rotation externe 19 fixé sur les différents éléments mobiles du contrôleur haptique 18 (voir ), de manière à capter la position et l’orientation tri-dimensionnelle de tout objet connecté au contrôleur haptique 18 du module d’entraînement 16.
Deux catégories de mise en mouvement sont distinguables :
ceux que l’on pourrait qualifier d’externes, communs à tous les outils chirurgicaux d’entraînement 36, et qui correspondent à la position et à l’orientation tri-dimensionnelle de l’outil chirurgical d’entraînement dans l’espace, et ceux que l’on pourrait qualifier d’internes, spécifique à certains outils chirurgicaux d’entraînement 36 dits complexes, présentant un état en repos et au moins un état d’activation, tel que l’enfoncement une gâchette ou la rotation d’un élément et comportant une carte électronique embarquée.
Ces catégories correspondent aux deux types d’outils chirurgicaux d’entraînement compris dans le kit d’entraînement chirurgical selon la présente invention.
Le contrôleur haptique 18 selon la présente invention permet de mesurer les mouvements externes (mouvements dans l’espace) de chaque outil chirurgical d’entraînement 36 connecté.
Dans le cas des outils chirurgicaux d’entraînement 36 complexes, le système de connexion 35 peut également jouer un ou plusieurs autres rôles que l’identification de l’outil chirurgical d’entraînement 36 connecté a contrôleur haptique 18 :
il peut permettre la récupération des informations sur le déplacement d’éléments propres de l’outil, comme l’action d’une gâchette, par exemple. Par ailleurs, et/ou il peut permettre l’alimentation de l’électronique interne de l’outil chirurgical d’entrainement 36 connecté au contrôleur haptique 18, il peut permettre une communication électronique entre l’outil chirurgical d’entraînement 36 et le module d’entraînement 16.
Comme la modularité de la plateforme 10 selon l’invention permet de connecter plusieurs modules d’entraînement 16 entre eux, au module de calibration 14 et au système de contrôle 20, la plateforme 10 permet ainsi de déterminer le positionnement dans l’espace de plusieurs outils chirurgicaux d’entraînement 36 connectés aux différents contrôleurs haptiques 18. Si la console de pilotage 26 comporte plusieurs modules d’entraînement 16, la plateforme 10 permet la détermination du positionnement de plusieurs outils chirurgicaux d’entraînement 36 simultanément, dès que ceux-ci sont connectés à un contrôleur haptique 18.
Une nouvelle chronoampérométrie a ensuite été réalisée à 0 V vs E oc ( (C)). Le courant et l’E oc ont été enregistrés.
Le courant observé est stable à 2.5 µA, ce qui est en accord avec les valeurs obtenues avec l’I-V. De plus, il apparaît clairement qu’une différence de potentiel électrique s’est mise en place à 1.46 V et est stable sur une période de 16h.
Une seconde courbe I-V entre 0 V et 3 V à une vitesse de 5 mV/s a ensuite été réalisée ( (A), ligne pointillée). On peut voir que les valeurs de courant sont supérieures aux valeurs observées lors de la première I-V. Il y a donc eu une activation électrochimique du film de myxine.
Sans vouloir être soutenue par un mécanisme spécifique, les inventeurs font l’hypothèse que l’électro-activation résulte de modifications des protéines dues aux réactions d’oxydoréduction intervenant de part et d’autre du film pendant l’exposition à une différence de potentiel électrique de 3V et ayant induit la création d’un gradient de charges dans le film permettant l’établissement d’une différence de potentiel électrique en présence de vapeur d’eau. Un mécanisme de cette nature a été utilisé pour modifier la distribution de charges dans des feuilles de graphène et ainsi générer de l’électricité à partir de la vapeur d’eau (Wang et al., J. Mater. Chem. A9, 8870-8895, 2021).
Exemple 3 : Production d’énergie par un film activé de fibres amyloïdes conductrices d’ions hydronium et de protéines glycosylées à partir de l’humidité ambiante
Le potentiel électrique en circuit ouvert a ensuite été enregistré en fonction du temps ( (A)). On remarque que l’E OC est stable à 1.30 V pendant plusieurs heures. Durant cette expérience, les connexions aux bornes des électrodes de carbone vitreux ont été inversées. On peut noter que l’E OC devient négative (-1.30 V), ce qui indique que le film de mucines et de protéines de filament intermédiaire est naturellement polarisé en présence d’humidité. Le sens de la polarisation peut être attribué aux polarisations réalisées en début d’expérience (I-V et chronoampérométrie).
Un condensateur chimique a été connecté aux bornes des électrodes en carbone vitreux afin de le charger grâce à l’E OC ( (B)). Le condensateur utilisé est de capacité 470 µF et 16 V. Celui-ci a été chargé deux fois, avec un enregistrement de l’E OC entre les deux charges. Ce dernier était conforme à ce qui a été observé précédemment puisque la tension obtenue était de 1.25 V. Entre les deux tests de charge, le condensateur a été déchargé sur une résistance jusqu’à obtenir une tension nulle. On peut constater que la cinétique de charge suivie par l’évolution de la tension aux bornes du condensateur ne démarre pas à 0 V. Ceci est directement lié à la mise en place de l’expérience et une constante de temps de charge très faible observée (τ = RC = 40 s). En effet, entre le moment où le condensateur a été branché aux bornes du film de mucine et le début de l’enregistrement, quelques secondes s’étaient écoulées. Une tension limite de 1.25 V a été atteinte au bout de 2 min lors de la première charge et de 3 min lors de la deuxième charge. Cette tension limite correspondait bien à l’E OC observée pour le film de myxine. La détermination de la constante de temps de charge τ du condensateur a donné une valeur de 40 s. Si l’on considère qu’un condensateur est chargé au bout de 4 τ, on retrouve bien une valeur de 4 et 5 min. Enfin, à partir de la constante de charge, on peut déterminer une résistance interne du film de l’ordre de 50 kΩ.
Ces résultats démontrent la preuve de concept que des films activés de protéines glycosylées et de fibres amyloïdes, par exemple de mucines et de protéines de filament intermédiaire préparés à partir d’un hydrogel obtenu de poissons telle que la myxine, sont capables de recharger un condensateur en présence d’humidité.
Ici les expériences ont été réalisées à une humidité relative (RH) de 85 % un fonctionnement rapide et facile. Il est bien entendu envisageable de travailler à plus basse humidité (40 %).
On peut constater que le temps de charge du condensateur est très court, ceci étant dû à la résistance interne du film. Il est envisageable de développer une architecture comprenant plusieurs films avec un mélange de films mis en parallèles et séries afin d’augmenter le potentiel électrique de charge (plusieurs Volts).
Procédé de mise en œuvre d’une pile à combustible alimentée avec de l’ammoniac avec recyclage de dihydrogène et installation associée La présente invention concerne un procédé de mise en œuvre d’un système de pile à combustible alimenté avec de l’ammoniac, le procédé comprenant une étape de recyclage du dihydrogène formé au cours du procédé et non consommé dans la pile à combustible.
Le procédé de l’invention est typiquement mis en œuvre dans une installation de pile à combustible permettant la production d’un courant électrique par réaction électrochimique entre du dihydrogène H 2 , et le dioxygène de l’air. Dans le contexte d’une pile à combustible alimentée avec de l’ammoniac, le dihydrogène H 2 utilisé comme fluide combustible est généré au cours du fonctionnement de la pile par décomposition de l’ammoniac NH 3 au niveau de la pile à combustible, notamment au niveau de l’anode de la pile.
La pile à combustible est typiquement constituée d’une ou de plusieurs piles à combustibles fonctionnant, de préférence, à haute température et permettant un craquage interne de l’ammoniac. A titre d’exemples, on peut notamment les piles à combustible à oxydes solides (ou « SOFC » selon l'acronyme anglais de « Solid Oxide Fuel Cells »).
Ces piles sont prévues actuellement essentiellement pour les applications stationnaires avec une puissance de sortie allant de 1 kW à 2 MW.
Dans ces piles, des ions oxygène formés du côté cathode sont déplacés au travers d'un oxyde solide pris comme électrolyte à haute température afin de réagir avec le gaz combustible, notamment du dihydrogène H 2 , du côté anode.
Le système de contrôle 20 de la plateforme 10 selon l’invention comporte en outre un système de reconnaissance 40 de chaque outil chirurgical d’entraînement 36. Le système de reconnaissance 40 de l’outil chirurgical d’entraînement 36 étant configuré pour :
lire la tension issue d’un pont diviseur de tension spécifique à chaque outil chirurgical d’entraînement 36, communiquer avec le système de contrôle 20, de manière à ce que le système de contrôle 20 reconnaisse chaque outil chirurgical d’entraînement 36 connecté au contrôleur haptique 18.
Il est en effet nécessaire d’identifier l’outil chirurgical d’entraînement 36 qui est connecté au contrôleur haptique 18 pour permettre au système de contrôle 20 de générer élément chirurgical virtuel mobile 102 correspondant dans l’espace virtuel 100.
Selon l’outil chirurgical d’entraînement 36 considéré, la plateforme 10 utilise une connexion sans fil et/ou une connexion électrique pour identifier l’outil chirurgical connecté (voir ).
Dans le cas d’un outil chirurgical d’entraînement 36 simple, le système de reconnaissance 40 comprend un microcontrôleur 42 préférentiellement localisé dans la base 30 du module d’entraînement 16, comme visible sur la . Le microcontrôleur 42 est relié à l’outil chirurgical d’entrainement 36 au moyen du système de connexion 35, par le câble 39. Le système de reconnaissance 40, dans le cas d’un outil chirurgical d’entraînement simple comprend en outre, au niveau du système de connexion 35 entre l’outil 36 et le contrôleur haptique 18, un dispositif électronique tel qu’un pont diviseur de tension afin de permettre la reconnaissance de l’outil chirurgical d’entraînement 36.
Dans le cas d’un outil chirurgical d’entraînement complexe, le système de reconnaissance 40 du système de contrôle 20 récupère et analyse les informations issues du microcontrôleur de l’outil chirurgical d’entraînement 36 complexe. Dans ce cas, la communication sans fil suffit à l'identification.
Le système de contrôle 20 de la plateforme 10 est configuré pour :
identifier les différents modules 14, 16, 28 connectés entre eux, recevoir et analyser les données liées au(x) mouvement(s) de chaque outil chirurgical d’entraînement 36 connecté à un contrôleur haptique 18, générer l’environnement virtuel 100, interfacer chaque élément chirurgical virtuel mobile 102 de l’environnement virtuel 100 avec un élément réel correspondant.
Le système de contrôle 20 génère ainsi une image virtuelle de chaque outil chirurgical d’entraînement 36 connecté à contrôleur haptique 18.
Comme déjà mentionné plus haut, l’environnement virtuel 100 comporte également des éléments de décors 106 non déplaçables et/ou non manipulables. Il peut par exemple s’agir d’un écran d'endoscopie 108 ou d’une lampe qui peuvent être manipulés en virtuel par l’utilisateurs avec, par exemple, un clic sur un bouton pour les allumer. Ces éléments de décors 106 n’ont pas d’éléments réels correspondants.
En se basant sur les informations reçues du système de reconnaissance 40 et des informations collectées au niveau du contrôleur haptique 18, le système de contrôle 20 est configuré pour transformer/reproduire chaque mouvement dans l’espace de chaque outil chirurgical d’entraînement 36 connecté à un contrôleur haptique 18 de la console de pilotage 26 en un mouvement virtuel correspondant de son image virtuelle 102 dans l’environnement virtuel 100.
Dans le cas particulier d’une connexion avec un outil chirurgical d’entraînement 36 simple, le système de contrôle comporte :
une unité de mesure (ou microcontrôleur 42) configurée pour : identifier les outils 36 ou les modules 14, 16 connectés, récolter les données de mouvements propres (ou mouvements internes) de l’outil chirurgical d’entraînement 36 connecté, une unité centrale configurée pour : générer l’environnement virtuel 100, recevoir et analyser les données liées au(x) mouvement(s) de chaque outil chirurgical d’entraînement connecté, interfacer chaque outil chirurgical virtuel 102 de l’environnement virtuel 100 avec un élément réel correspondant.
Dans ce cas particulier, comme illustré en figures 1 et 7, l’unité de mesure (ou microcontrôleur 42) fait partie du module d’entraînement.
Le système de contrôle 20 est en outre configurée pour générer un signal de retour permettant au contrôleur haptique 18 de générer à son tour un signal haptique correspondant, en fonction de ce qui se passe dans l’environnement virtuel 100. Ainsi, le système de contrôle 20 conduit le contrôleur haptique 18 à générer un retour haptique spécifique lorsque outil virtuel 102 correspondant à l'outil chirurgical d’entraînement 36 manipulé par l’utilisateur entre en contact avec un autre outil virtuel 102 ou un autre élément virtuel tel qu’un élément de décor 106, de l’environnement virtuel 100. Ceci permet d’accentuer l’aspect immersif de la simulation et de donner un sens de la réalité accru ; les interactions visibles dans l’environnement virtuel 100 sont également ressenties par l’utilisateur.
Comme déjà mentionné ci-dessus, la présente invention comprend également un kit formé par la plateforme 10 selon l’invention et un outil chirurgical d’entraînement 36. Certains de ces outils chirurgicaux d’entraînement complexes 36, comme par exemple celui représenté en , comportent une tige distale 360 rotative. Ces outils 36 disposent ainsi d’une molette permettant la rotation de la tige distale 360 et donc de leur axe. Lorsque cette tige distale 360 est connecté au système de connexion 35, il est alors impossible, pour le système de contrôle 20 de mesurer/déterminer à la fois la position dans l’espace de l’outil chirurgical d’entraînement 36 et la rotation spécifique de la tige distale 360 : il faut en effet transmettre la rotation générale de l’outil chirurgical d’entraînement 36 par rapport à l’axe du contrôleur haptique 18 pour que son jumeau virtuel (outil virtuel 102) puisse être orienté similairement dans l’environnement virtuel 100 sans perdre la rotation spécifique de la tige distale 360 induite par le fonctionnement de l’outil chirurgical d’entraînement 36.
Le second endroit 22 est localisé à distance du loquet 52, par exemple de l’autre côté vis-à-vis du canal de verrouillage 53, pour ne pas interférer avec le loquet 52. Ainsi, lorsque la butée amovible 20 est engagée dans le second endroit 22 sur le châssis 50, la butée amovible 20 est alors dans une position de stockage dans laquelle la butée amovible est éloignée du loquet 52 afin de ne pas interagir avec le loquet 52.
Cette butée amovible 20 peut aussi coopérer avec un verrou 23, comme par exemple un boulon, un circlips ou une goupille de retenue, afin d’éviter sa chute lorsque dans le premier endroit 21 ou dans le second endroit 22.
En référence à la , il est optionnellement envisageable d’équiper le dispositif de levage à double mouflage 1 avec un dispositif de poussée inférieure 10 qui comprend une butée inférieure 11 disposée dans le fond 55 du canal du verrouillage 53, et contre laquelle l’organe de verrouillage 62 peut venir en appui. Cette butée inférieure 11 est montée mobile sur le châssis 50, entre les deux platines 51, et elle est coulissante en translation selon l’axe principal, entre : - une position remontée (visible sur la ) en l’absence de poussée exercée par l’organe de verrouillage 62 sur la butée inférieure, et - des positions descendues en présence d’un effort de poussée exercée par l’organe de verrouillage sur la butée inférieure 11, avec une positon maximale descendue dans laquelle l’organe de verrouillage 62 est en butée contre le fond 55 du canal de verrouillage 53 comme visible sur les Figures 13 et 14.
Ce dispositif de poussée inférieure 10 comprend en outre un organe de rappel élastique inférieur 12 sollicitant la butée inférieure 11 vers sa position remontée et offrant un effort résistant à un effort de poussée exercé par l’organe de verrouillage 62 sur la butée inférieure 11.