EP4262566A1

EP4262566A1 - Sonde robotisee de tele-echographie

Info

Publication number: EP4262566A1
Application number: EP21859322.6A
Authority: EP
Inventors: Gwenaël CHARRON; Eric Lefebvre
Original assignee: Advanced Echo Technology
Current assignee: Advanced Echo Technology
Priority date: 2020-12-17
Filing date: 2021-12-17
Publication date: 2023-10-25
Also published as: FR3118192B1; FR3118192A1; KR20230118815A; US20240050066A1; CA3201495A1; WO2022129812A1

Abstract

L'invention concerne une sonde échographique robotisée, comprenant une enceinte, un module de transducteur ultrasonore (15) comportant un boîtier support (150) monté à une extrémité distale (230) d'un manchon de guidage (23) dans un compartiment étanche (21) de l'enceinte séparé d'un compartiment de commande (22) de ladite enceinte par une cloison transversale étanche (22), et des moyens d'entraînement en déplacement (16) dudit module de transducteur, adaptés à orienter ledit module de transducteur suivant trois axes de rotation pour balayer la surface interne d'une enveloppe d'enceinte (180) du compartiment étanche, lesdits moyens d'entraînement étant motorisés par des actionneurs, au moins une partie desdits actionneurs étant logés dans ledit compartiment de commande, ladite sonde étant caractérisée en ce que lesdits moyens d'entraînement en déplacement du module de transducteur sont agencés dans le compartiment étanche (21) de l'enceinte.

Description

Titre de l’invention : Sonde robotisée de télééchographie

[0001] L’invention concerne le domaine de la télé-échographie, permettant d’effectuer un examen échographique et de poser un diagnostic échographique, à distance et en temps réel. L’invention concerne plus particulièrement une sonde échographique robotisée, comprenant une enceinte, un module de transducteur ul- trasonore comportant un boîtier support monté à une extrémité distale d’un manchon de guidage dans un compartiment étanche de l’enceinte séparé d’un compartiment de commande de ladite enceinte par une cloison transversale étanche, et des moyens d’entraînement en déplacement dudit module de transducteur, adaptés à orienter ledit module de transducteur suivant trois axes de rotation pour balayer la surface interne d’une enveloppe d’enceinte du compartiment étanche, lesdits moyens d’entraînement étant motorisés par des action- neurs, au moins une partie desdits actionneurs étant logés dans ledit compartiment de commande.

[0002] Aujourd’hui, la télé-échographie permet, à partir d’un premier site, à un médecin qualifié de manipuler une sonde échographique robotisée appliquée sur un patient situé dans un autre site distant, l’interprétation de l’examen se faisant en temps réel par le médecin. Au-delà de l'intérêt thérapeutique, la télééchographie apporte une réponse adaptée au problème d’aménagement du territoire en garantissant un même niveau de soins dans un contexte de rationalisation des infrastructures sanitaires, notamment en milieu rural.

[0003] Concrètement, à l’aide d’une sonde fictive, le médecin pilote la sonde échographique robotisée, qui, en temps réel, reproduit les mouvements imprimés par le médecin sur la sonde fictive et lui transmet les images médicales captées au fur et à mesure de l’examen, que le médecin peut consulter sur un moniteur de contrôle.

[0004] La manipulation de la sonde robotisée est donc faite à distance par le médecin et, pour obtenir les coupes voulues, les mouvements de rotation et d’inclinaison de la sonde doivent souvent être très fins. Aussi, la sonde robotisée doit pouvoir reproduire ces mouvements avec la plus grande précision.

[0005] On connaît du document de brevet EP2887878B1, au nom de la demanderesse, un dispositif de sonde robotisée du type précité, comprenant un module de transducteur ultrasonore à éléments multiples, monté dans un compartiment étanche d’une enceinte, séparée d’un compartiment de commande de ladite enceinte par une cloison transversale. L’enceinte est destinée à être appliquée contre le corps du patient en disposant le compartiment étanche logeant le module de transducteur en regard du corps du patient. L’enveloppe d’enceinte du côté du compartiment étanche est telle que le couplage acoustique entre le patient et la face avant du module de transducteur soit optimal et que les caractéristiques acoustiques des faisceaux ultrasonores transmis soient conservées. Pour favoriser encore ce couplage acoustique, le module de transducteur est immergé dans un couplant acoustique, par exemple de l’huile, remplissant le compartiment étanche, de sorte à favoriser la propagation des ondes ultrasonores émises et reçues par le module de transducteur.

[0006] Le module de transducteur est monté mobile dans l’enceinte de sorte à pouvoir balayer toute la surface de l’enveloppe d’enceinte du compartiment étanche, celle-ci restant fixe au niveau de sa zone de contact avec la peau du patient. Cet agencement est particulièrement avantageux pour permettre de réaliser l’examen de télé-échographie sans mouvement parasite au niveau de la zone de contact avec le corps du patient, seul le module de transducteur dans la sonde étant en mouvement.

[0007] Le dispositif de sonde robotisé de ce document est adapté à recevoir des instructions de commande de déplacement du module de transducteur, qui sont issues d’un module de commande, conçu pour calculer ces instructions de commande en fonction du déplacement à distance de la sonde fictive manipulée par le médecin. Ces instructions de commande sont traduites en déplacement du module de transducteur au sein du compartiment étanche de l’enceinte par l’action de moyens d’entraînement motorisés du module de transducteur, logés dans l’enceinte.

[0008] Ces moyens d’entraînement sont conçus pour agir sur une tige support à l’extrémité de laquelle est monté le module de transducteur. Le module de transducteur et ses moyens d’entraînement sont logés respectivement dans le compartiment étanche et dans le compartiment de commande de l’enceinte, la tige support du module de transducteur étant monté libre en rotation dans un tube rapporté au centre de la cloison étanche séparant ces deux compartiments entre eux, la tige s’étendant de part et d’autre de cette cloison, son extrémité côté compartiment étanche supportant le module de transducteur et son extrémité côté compartiment de commande étant entraîné en rotation propre par un actionneur.

[0009] Les moyens d’entraînement motorisés comportent par ailleurs deux arceaux disposés perpendiculairement et montés à pivotement dans le compartiment de commande en surplomb de la cloison étanche, le tube recevant la tige support étant disposé de manière à être entraîné par le pivotement de chacun des deux arceaux, de sorte que le module de transducteur est adapté à se déplacer dans le compartiment étanche de façon pendulaire par rapport au centre de la cloison étanche. Ainsi, l’ensemble des moyens d’entraînement en déplacement du module de transducteur et des actionneurs associés respectivement à chacun des éléments de ces moyens d’entraînement, sont situés dans le compartiment de commande de l’enceinte de la sonde.

[0010] Un tel agencement des moyens d’entraînement et de leurs actionneurs génère un encombrement relativement important en hauteur. Or, il est souhaitable de diminuer le plus possible l’encombrement de la sonde pour faciliter son maniement et ainsi pouvoir réaliser des examens de télé-échographie en particulier dans des conditions d’accès contraint de la zone à examiner.

[0011] Un but de l’invention est donc de proposer une sonde d’échographie robotisée, qui remédie aux inconvénients précités et, en particulier, qui présente une compacité améliorée.

[0012] A cet effet, la sonde robotisée de l’invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu’en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisée en ce que les moyens d’entraînement en déplacement du module de transducteur sont agencés dans le compartiment étanche de l’enceinte.

[0013] Avantageusement, lesdits moyens d’entraînement en déplacement du module de transducteur comprennent un premier mécanisme d’entraînement en rotation propre du module de transducteur sur lui-même autour de son axe.

[0014] Avantageusement, ledit premier mécanisme d’entraînement en rotation propre est actionné par un actionneur logé dans un volume creux du boîtier support du module de transducteur.

[0015] Selon un mode de réalisation avantageux, ledit premier mécanisme d’entraînement en rotation propre comprend une vis sans fin, solidaire en rotation de l’arbre de sortie de l’ actionneur, en engagement avec une roue sans fin montée dans ledit volume creux, solidaire d’un arbre de connexion, pour la connexion, par l’intermédiaire d’un pignon monté sur une extrémité supérieure dudit arbre, avec une roue dentée montée fixe sur une périphérie interne de l’extrémité distale du manchon de guidage.

[0016] Avantageusement, lesdits moyens d’entraînement en déplacement du module de transducteur comprennent un deuxième mécanisme d’entraînement en nutation du module de transducteur, adapté à faire pivoter ledit manchon de guidage autour d’un axe de nutation perpendiculaire à l’axe de rotation propre dudit module de transducteur.

[0017] Selon un mode de réalisation avantageux, ledit manchon de guidage étant monté pivotant entre une paire de flasque solidaire d’une tourelle agencée dans le compartiment étanche, chaque flasque recevant un pivot sur lequel est monté ledit manchon de guidage, ledit deuxième mécanisme d’entraînement en nutation comprend un disque de nutation comportant une rampe circulaire monté coaxialement à rotation autour de ladite tourelle suivant un axe de rotation fixe, perpendiculaire à l’axe de nutation, ladite rampe étant en liaison avec un galet de guidage solidaire, par l’intermédiaire d’un bras de levier, d’un desdits pivots, des sorte que la rotation du disque de nutation force le pivotement dudit pivot autour de l’axe de nutation en fonction de l’angle d’inclinaison de ladite rampe circulaire.

[0018] Avantageusement, ledit galet de guidage est maintenu contre ladite rampe circulaire par un moyen de rappel élastique s’opposant à la force appliquée sur ledit pivot par ledit bras de levier.

[0019] De préférence, ledit disque de nutation est actionné par un actionneur logé dans le compartiment de commande.

[0020] Avantageusement, l’arbre de sortie de l’actionneur est couplé, côté compartiment étanche, à un pignon engrenant avec une courroie dentée engagée sur une couronne dentée agencée sur une partie de périphérie externe dudit disque de nutation.

[0021] Avantageusement, lesdits moyens d’entraînement en déplacement du module de transducteur comprennent un troisième mécanisme d’entraînement en précession du module de transducteur, adaptés pour commander la rotation dudit module de transducteur autour un axe de rotation fixe, perpendiculaire à l’axe de nutation.

[0022] Avantageusement, ledit troisième mécanisme d’entraînement en précession du module de transducteur comprend ladite tourelle, elle-même montée à rotation par rapport au dit axe de rotation fixe.

[0023] De préférence, ladite tourelle est actionnée par un actionneur logé dans ledit compartiment de commande.

[0024] Avantageusement, l’arbre de sortie dudit actionneur est couplé, côté compartiment étanche, à un pignon engrenant avec une courroie dentée engagée sur une couronne dentée agencée sur une partie de périphérie externe de ladite tourelle.

[0025] Avantageusement, ledit module de transducteur comprend un ensemble de patins agencés en saillie sur une face active dudit boîtier support, orientée en regard de ladite surface interne de l’enveloppe d’enceinte, chacun desdits patins étant destiné à venir en contact ponctuel avec ladite surface interne de l’enveloppe d’enceinte, de sorte à constituer une structure d’appui pour ladite enveloppe d’enceinte.

[0026] Avantageusement, lesdits patins sont réalisés en un matériau présentant un faible coefficient de frottement vis-à-vis de ladite surface interne de l’enveloppe d’enceinte, notamment en polytétrafluoroéthylène (Téflon®) ou analogue.

[0027] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :

[0028] [Fig. 1] est une vue schématique d’un système de télé-échographie dans lequel la sonde échographique robotisée peut être mise en œuvre ;

[0029] [Fig. 2] est une vue schématique en perspective d’une sonde échographique robotisée conforme à l’invention ;

[0030] [Fig. 3] est une vue schématique de détail, en coupe en perspective, d’un pre- mier mécanisme d’entraînement en rotation propre du module de transducteur de la sonde robotisée de l’invention ;

[0031] [Fig. 4] est une vue schématique simplifié, vue de dessous, d’un deuxième mécanisme d’entraînement en nutation et d’un troisième mécanisme d’entraînement en précession du module de transducteur de la sonde robotisée selon l’invention ;

[0032] [Fig. 5] est une vue schématique simplifié en perspective illustrant des moyens de transmission du mouvement du deuxième mécanisme d’entraînement en nutation ;

[0033] [Fig. 6] est une vue schématique simplifié en perspective illustrant des moyens de transmission du mouvement du troisième mécanisme d’entraînement en précession ;

[0034] [Fig. 7] est une vue schématique simplifié, vue de dessous, illustrant un détail de la face active du module de transducteur de la sonde selon l’invention.

[0035] La description qui suit est faite en référence à un système de télé-échographie, piloté à distance par un médecin qualifié.

[0036] Un système de télé-échographie est représenté sur la figure 1. Il comporte d’une part, du matériel sur un site A où un médecin qualifié peut diriger à distance l’échographie et, d’autre part, du matériel embarqué dans un site B où se trouve le patient à examiner.

[0037] Le site d’expertise A comporte une sonde fictive 2 que le médecin qualifié peut manipuler en fonction des images échographiques du patient qui sont affichées sur le moniteur de contrôle 4. Les déplacements de la sonde fictive 2 sont mesurés par des capteurs intégrés dans cette sonde et les données de déplacement correspondantes sont transmises à une unité de traitement 6, qui est adaptée pour coder ces données de manière à pouvoir les communiquer depuis le site d’expertise A vers le site patient B, via des modules émetteurs-récepteurs 8 équipant chaque site.

[0038] Le site patient B comporte un dispositif d’échographie télécommandé 10 adapté à réaliser l’échographie sur le patient par l’intermédiaire d’une sonde robotisée 12, pilotée en fonction du déplacement de la sonde fictive sur le site d’expertise A.

[0039] En référence à la figure 2, la sonde robotisée de l’invention 12 comporte un module de transducteur ultrasonore à éléments multiples 15 pour l’acquisition d’images échographiques et des moyens d’entraînement 16 en déplacement de ce module de transducteur 15, partiellement représentés sur la figure 1 et qui seront décrits plus en détail par la suite, le tout étant logé dans une enceinte 17. L’enceinte 17 comporte un dôme sensiblement hémisphérique 18 et un capot de forme sensiblement cylindrique 19, représenté en pointillés pour une meilleure lisibilité, s’étendant de part et d’autre d’une paroi étanche 20, qui s’étend transversalement à l’enceinte 17, sensiblement au niveau de la jonction du dôme 18 et du capot 19 formant l’enceinte, de manière à délimiter à l’intérieur de l’enceinte 17, de part et d’autre de la paroi étanche 20, un compartiment étanche 21 et un compartiment de commande 22. La paroi étanche 20 comporte une jupe 200 s’étendant vers le bas à partir de la paroi 20. Le dôme 18 et le capot 19 sont montés sur cette jupe périphérique 200 de la paroi étanche 20 par l’intermédiaire d’un joint torique d’étanchéité, respectivement 181 et 191, garantissant l’étanchéité entre le compartiment étanche 21 et le compartiment de commande 22.

[0040] Le compartiment étanche 21 correspond au volume interne délimité par la paroi étanche 20, d’une part et par l’enveloppe d’enceinte 180 du dôme hémisphérique 18, d’autre part. L’enveloppe d’enceinte 180 du compartiment étanche 21 dans lequel est logé le module de transducteur 15 est destinée à être appliquée contre le corps du patient, de préférence par l’intermédiaire d’un gel échographique favorisant la transmission ultrasonore. L’enveloppe d’enceinte 180 du compartiment étanche est réalisée en un matériau perméable aux ondes ultrasonores. Le module de transducteur 15 est immergé dans un couplant acoustique, par exemple de l’huile, remplissant le compartiment étanche 21, de sorte à favoriser la propagation des ondes ultrasonores. La paroi étanche 20 assure que le couplant reste confiné à l’intérieur du compartiment étanche 21, sans se déverser à l’intérieur du compartiment de commande 22.

[0041] Le module de transducteur 15 est adapté à être déplacé au sein du compartiment étanche 21 par l’action des moyens d’entraînement 16, partiellement illustrés à la figure 2, qui sont pilotés en fonction du déplacement de la sonde fictive sur le site d’expertise A. Pour ce faire, un module de commande 14, prévu sur le site patient B, est adapté pour recevoir, via les modules émetteurs- récepteurs 8, les données de déplacement de la sonde fictive sur le site expert A et pour calculer, à partir de ces données de déplacement, des instructions de commande du déplacement du module de transducteur 15 de la sonde robotisée. Ces instructions de commande du déplacement du module de transducteur 15 sont destinées à être exécutées par les moyens d’entraînement 16, afin de permettre l’acquisition d’images échographiques similaires à celles qu’aurait obtenu le médecin qualifié s’il avait manipulé directement la sonde robotisée.

[0042] Le principe est donc de générer, via les moyens d’entraînement 16, un déplacement du module de transducteur 15 à l’intérieur du compartiment étanche 21, l’enveloppe d’enceinte 180 du dôme 18 délimitant le compartiment étanche 21 demeurant fixe. La sonde robotisée 12 permet ainsi de réaliser l’opération de télé-échographie sans qu'il y ait de mouvements parasites sur le corps du patient, c’est à dire sans bouger l’enveloppe d’enceinte à son point de contact avec le corps du patient, seul le module de transducteur 15 logé dans le compartiment étanche étant entraîné en mouvement, suivant le même principe que la sonde de l’art antérieur discutée en préambule. [0043] Les images échographiques acquises au moyen de la sonde robotisée sont transmises vers le site expert A pour être affichées sur le moniteur de contrôle 4, afin que le médecin qualifié puisse visionner ces images et adapter le mouvement sur la sonde fictive pour collecter d’autres images, le cas échéant.

[0044] Comme on va maintenant le voir plus en détail, les moyens d’entraînement 16 en déplacement du module de transducteur, intégrés à la sonde robotisée de l’invention, sont conçus pour commander l’orientation du module de transducteur 15 dans toutes les directions par rapport à l’enceinte considérée comme fixe et ce, dans un encombrement le plus faible possible.

[0045] Le module de transducteur 15 est associé à un référentiel, dit référentiel transducteur. Ce référentiel est mobile par rapport au référentiel fixe de l’enceinte. Le module de transducteur 15 peut être orienté, par rapport au référentiel de l’enceinte, selon les angles d’Euler, classiquement utilisés en mécanique du solide pour décrire l’orientation d’un solide en mouvement par rapport à un référentiel de référence considéré comme fixe. Aussi, l’orientation du module de transducteur 15 par rapport au référentiel fixe de l’enceinte peut être commandée selon une première rotation, dite rotation de précession, d’une deuxième rotation, dite rotation de nutation et d’une troisième rotation, dite rotation propre, qui sont les trois rotations utilisées pour passer du repère mobile du module de transducteur au repère fixe de l’enceinte.

[0046] Les moyens d’entraînement 16 intégrés à la sonde sont donc conçus pour commander le déplacement du module de transducteur 15 selon ces trois mouvements de rotation, de façon à permettre de balayer la surface interne de l’enveloppe d’enceinte délimitant le compartiment étanche 21.

[0047] En premier lieu, selon une caractéristique importante de l’invention, les moyens d’entraînement 16, qui agissent sur le module de transducteur 15 pour son déplacement au sein du compartiment étanche 21, sont agencés dans la même partie fonctionnelle de la sonde 12 que le module de transducteur 15, à savoir dans le compartiment étanche 21. Autrement dit, les moyens d’entraînement 16 sont intégralement logés dans le compartiment étanche 21 où se déplace le module de transducteur 15, en utilisant avantageusement l’encombrement existant du volume interne de ce compartiment étanche 21 pour y implanter les moyens d’entraînement 16. Le tout, moyens d’entraînement 16 et module de transducteur 15, étant immergé dans le couplant acoustique remplissant le compartiment étanche 21. Un tel agencement participe à l’obtention d’une sonde particulièrement compacte.

[0048] Comme on le voit mieux sur la vue en coupe de la figure 3, le module de transducteur 15 comporte un boîtier support 150, par exemple de forme globale sensiblement hémisphérique, préférentiellement constitué en deux parties assemblées entre elles de façon étanche, et présentant une face active 151 orientée en regard de la surface interne de l’enveloppe d’enceinte 180 du compartiment étanche 21. Cette face active 151 présente un rayon de courbure donné, légèrement inférieur au rayon de courbure de l’enveloppe d’enceinte 180. Un transducteur à ultrasons incurvé 152 est monté dans le boîtier support 150 de manière à présenter une direction d’émission / réception d’ultrasons traversant une ouverture 153 de la face active 151. Le transducteur à ultrasons incurvé 152 est formé d’une pluralité de transducteurs élémentaires, par exemple des transducteurs piézoélectriques, chaque transducteur élémentaire étant apte à émettre et/ou à détecter une onde ultrasonore. Les transducteurs élémentaires peuvent être arrangés de sorte à former un réseau linéaire de détection sur la face active 151 du boîtier support 150, ou suivant deux dimensions, de sorte à former une matrice de détection sur cette face active 151. Les transducteurs élémentaires peuvent être activés simultanément ou à tour de rôle selon des instructions de commande issues d’un appareil d’échographie (non représenté), qui peut intégrer ou non le module de commande 14 des moyens d’entraînement 16.

[0049] Le module de transducteur 15 est monté sur l’extrémité distale 230 d’un manchon de guidage 23. Le manchon de guidage 23 comprend une extrémité supérieure, opposé à son extrémité distale 230, montée de manière étanche, par l’intermédiaire d’un ou plusieurs joints toriques d’étanchéité, dans une gaine souple 24, traversant une ouverture centrale 25 pratiquée dans la paroi étanche transversale 20, et reliée à un manchon de câble (non représenté) fixé en partie supérieure du capot 19 pour amener dans la sonde la connectique du module de transducteur 15.

[0050] Un capot secondaire 250, situé à l’intérieur du capot 19 délimitant le compartiment de commande 22, vient coiffer de façon étanche l’ouverture centrale 25 de la paroi transversale étanche 20. Aussi, ce capot secondaire 250 est monté sur l’ouverture centrale 25 par l’intermédiaire d’un joint torique d’étanchéité assurant l’étanchéité entre l’intérieur du capot secondaire 250, du côté du compartiment étanche 21 et l’extérieur du capot secondaire 250, du côté du compartiment de commande 22 de la sonde 12. La gaine souple 24 traverse de façon étanche une ouverture pratiquée dans le capot secondaire 250, à l’opposé de l’ouverture centrale 25 de la paroi étanche 20, pour être reliée au manchon de câble.

[0051] Le manchon de guidage 23 est creux de façon à permettre le passage de la connectique du module de transducteur 15, amenée dans la sonde 12 par l’intermédiaire du manchon de câble fixé en partie supérieure du capot 19 et de la gaine souple 24, traversant le capot secondaire 250 et reliée à l’extrémité supérieure du manchon de guidage 23.

[0052] Comme décrit précédemment, le module de transducteur 15 est apte à effectuer un mouvement de rotation propre autour de son axe, soit autour de l’axe du boîtier support 150, lui-même confondu avec l’axe du manchon de guidage 23. Ainsi, le module de transducteur 15 est monté à rotation autour de son axe par rapport à l’extrémité distale 230 du manchon de guidage 23 sur laquelle il est monté.

[0053] Les moyens d’entraînement en déplacement du module de transducteur 15 sont alors adaptés pour commander ce mouvement de rotation propre du module de transducteur 15. Autrement dit, les moyens d’entraînement sont adaptés pour faire tourner le module de transducteur 15 sur lui-même dans les deux sens horaire et antihoraire, en particulier en fonction d’instructions de commande fournies par le module de commande.

[0054] Pour ce faire, les moyens d’entraînement en déplacement du module de transducteur 15 comprennent un premier mécanisme d’entraînement en rotation propre 160 du module de transducteur 15 sur lui-même autour de son axe.

[0055] Ce premier mécanisme d’entraînement en rotation propre 160 est actionné par un actionneur 1601, avantageusement logé dans un volume creux du boîtier support 150 du module de transducteur 15, adjacent à la zone d’intégration du transducteur à ultrasons incurvé 152 dans ce boîtier support 150. Cet actionneur 1601 de type moteur électrique, commande un élément de transmission

1602 de type vis sans fin, en engagement avec une roue sans fin 1603 également montée dans le volume creux du boîtier support 150, solidaire d’un arbre de connexion 1604, pour la connexion, par l’intermédiaire d’un pignon 1605 monté sur l’extrémité supérieure de cet arbre, avec une roue dentée 1606 solidaire de l’extrémité distale 230 du manchon de guidage 23. Cet agencement du premier mécanisme d’entraînement en rotation propre 160 va ainsi dans le sens de la compacité recherché, en utilisant le volume creux existant du module de transducteur.

[0056] Plus précisément, l’axe de l’arbre de sortie de l’actionneur 1601 se trouve dans l’axe de la vis sans fin 1602, qui engrène avec la roue sans fin tangente 1603 solidaire de l’arbre de connexion 1604, qui est perpendiculaire à l’axe de la vis sans fin 1602. L’arbre de connexion 1604 traverse de façon étanche, via un joint tournant 1607 monté autour de l’arbre, une paroi supérieure 154 du boîtier support 150, montée adjacente à l’extrémité distale 230 du manchon de guidage 23, et engrène, par l’intermédiaire du pignon 1605 monté à son extrémité supérieure, qui débouche dans l’extrémité distale 230 du manchon de guidage 23, sur la roue dentée 1606, montée fixe sur une périphérie interne de l’extrémité distale 230 du manchon de guidage 23.

[0057] De la sorte, pendant le fonctionnement de l’actionneur 1601, logé dans le module de transducteur 15, qui entraîne la vis sans fin 1602 et la roue sans fin

1603 en prise entre elles, l’arbre de connexion 1604 engrène sur la roue dentée 1606 via le pignon 1605, entraînant en rotation propre (sur lui-même) le module de transducteur 15 par rapport à la roue dentée 1606, fixe. On peut ainsi aisément réaliser un réglage de la position du module de transducteur 15 autour de son axe de rotation propre, correspondant à l’axe du boîtier support 150, en commandant l’activation du premier mécanisme d’entraînement 160.

[0058] Le système de transmission à vis sans fin 1602 et roue sans fin 1603 et pignon 1605 du premier mécanisme d’entraînement 160 permet d’obtenir de grands rapports de réduction. Autrement dit, le système de transmission assure ici une démultiplication du mouvement suffisante pour permettre l’intégration d’un petit moteur électrique de faible puissance pour tenir le rôle de l’actionneur 1601 du premier mécanisme d’entraînement 160, ce qui est favorable à la compacité.

[0059] Par ailleurs, le premier mécanisme d’entraînement en rotation propre 160 comprend un ou plusieurs capteurs de position angulaire, non représenté, par exemple un capteur de type capteur à effet Hall, qui permet de positionner le module de transducteur 15 dans une position connue (dite position initiale), position à partir de laquelle toutes les consignes de position des moyens d’entraînement sont calculées.

[0060] Comme expliqué précédemment, le module de transducteur 15 peut également être orienté par rapport au référentiel fixe de l’enceinte selon une autre rotation, dite rotation de nutation.

[0061] Comme on le voit mieux sur la vue en perspective de la figure 2, le manchon de guidage 23, supportant à son extrémité distale 230 le module de transducteur 15, est monté pivotant autour d’un axe de rotation X-X, dit axe de nutation, sur une tourelle 26 agencée dans le compartiment étanche 21, cet axe de nutation X-X étant perpendiculaire à l’axe de rotation propre du module de transducteur 15. Autrement dit, l’axe de rotation propre du module de transducteur 15 est apte à suivre un mouvement de balancier autour de cet axe de nutation X-X.

[0062] La tourelle 26 comporte une embase transversale 260, montée à l’intérieur de la jupe 200, sous l’ouverture centrale 25 de la paroi étanche 20. L’embase 260 comprend une ouverture oblongue 261, disposée en regard de l’ouverture centrale 25, pour le passage de la gaine souple 24 s’étendant depuis l’extrémité supérieure du manchon de guidage 23. La dimension de l’ouverture oblongue 261 suivant son plus grand axe correspond à l’étendue de la course de pivotement dans un sens et dans l’autre du manchon de guidage 23 autour de l’axe de nutation X-X.

[0063] L’embase transversale 260 comprend deux flasques 262, 263, entre lesquels le manchon de guidage 23 peut être monté à pivotement autour de l’axe de nutation X-X. Les deux flasques 262, 263 s’étendent perpendiculairement à l’embase 260, et sont disposés à l’opposé l’un de l’autre par rapport à l’ouverture oblongue 261 suivant son plus petit axe. Les deux flasques s’étendent dans des plans parallèles à l’opposé de l’ouverture centrale 25 de la paroi étanche 20.

[0064] La paire de flasques 262, 263 supporte l’axe de nutation sur lequel est monté à pivotement le manchon de guidage 23. Comme on le voit mieux sur la vue de dessous simplifiée de la figure 4, représentant une vue de détail de l’agencement de la tourelle 26, vue du côté du compartiment étanche, sans la gaine souple, le manchon de guidage et le module de transducteur pour une meilleure lisibilité, chaque flasque 262, 263 est percé d’un orifice dans lequel est reçu un pivot 264, 265 s’étendant suivant l’axe de nutation X-X, sur lequel est monté le manchon de guidage 23.

[0065] Les moyens d’entraînement en déplacement du module de transducteur 15 intégrés à la sonde sont alors adaptés pour commander le mouvement de nutation du module de transducteur 15. Autrement dit, les moyens d’entraînement sont adaptés pour faire pivoter le manchon de guidage 23 par rapport à la tourelle 26 sur laquelle il est monté, en particulier en fonction d’instructions de commande fournies par le module de commande.

[0066] Pour ce faire, les moyens d’entraînement en déplacement du module de transducteur 15 comprennent un deuxième mécanisme d’entraînement en nutation 161 du module de transducteur 15.

[0067] Ce deuxième mécanisme d’entraînement en nutation 161 du module de transducteur 15 comprend un disque de nutation 1610, monté à l’intérieur de la jupe 200, coaxialement à la tourelle 26, apte à tourner autour d’un axe de rotation fixe Z-Z, perpendiculaire à l’axe de nutation X-X. Ce disque 1610 comporte une rampe circulaire 1611, s’étendant autour de la périphérie de la tourelle 26, qui présente une certaine inclinaison par rapport à l’axe de nutation X-X. La rampe circulaire 1611 est en liaison avec un galet de guidage 1612, monté solidaire, par l’intermédiaire d’un bras de levier 1613, d’un des pivots 265 montés sur les flasques de la tourelle 26 suivant l’axe de nutation X-X. Le galet de guidage 1612 est avantageusement maintenu plaqué en permanence contre la rampe circulaire! 611 du disque de nutation 1610 par un moyen de rappel élastique s’opposant à la force appliquée sur le pivot 265 par le bras de levier 1613. Ces moyens de rappel comprennent un ressort de rappel 1614 monté sur l’axe de rotation du pivot 265.

[0068] Ainsi, la rampe circulaire 1611 est accouplée par l’intermédiaire du galet de guidage 1612 et du bras de levier 1613 au pivot 265. Aussi, lorsque le disque de nutation 1610 est entraîné en rotation autour de son axe de rotation Z-Z, la tourelle 26 restant fixe, le galet de guidage 1612 roule sur la surface de la rampe circulaire 1611 tout en restant plaqué sur celle-ci par l’intermédiaire du ressort de rappel 1614, ce qui force le pivotement du pivot 265 autour de l’axe de nutation X-X en fonction de l’angle d’inclinaison de la rampe 1611 et partant, entraîne le pivotement du manchon de guidage 23 supportant le module de transducteur 15 autour de l’axe de nutation X-X.

[0069] Le deuxième mécanisme d’entraînement en nutation 161 permet ainsi de commander l’angle inclinaison que peut prendre le module de transducteur 15 dans le plan sagittal de la tourelle 26. [0070] Le disque de nutation 1610, qui est monté mobile en rotation autour de l’axe Z- Z dans le compartiment étanche 21, est actionné par un actionneur 27, de type motoréducteur électrique, logé dans le compartiment de commande 22. Le deuxième mécanisme d’entraînement en nutation 161 comprend des moyens de transmission du mouvement de l’ actionneur 27 au disque de nutation 1610.

[0071] Comme on le voit mieux sur la vue simplifiée de la figure 5, où les éléments de dôme, capot, capot secondaire et paroi étanche notamment ont été escamotés pour une meilleure visibilité, l’arbre de sortie du motoréducteur 27 traverse de façon étanche la paroi étanche et est couplé, du côté du compartiment étanche 21, à un pignon 28 engrenant avec une courroie dentée 29, elle-même engagée, par l’intermédiaire d’un tendeur de courroie 31, sur une couronne dentée 30 agencée sur une partie de périphérie externe du disque de nutation 1610.

[0072] Une telle transmission à courroie du deuxième mécanisme d’entraînement en nutation 161 permet de transmettre le mouvement sans qu’il y ait à prévoir un quelconque arbre de rotation central pour le disque de nutation 1610. Cet agencement permet alors avantageusement de libérer la zone centrale du disque de nutation 1610 pour le passage du manchon de guidage 23 du module de transducteur 15 vers l’ouverture centrale de la paroi étanche.

[0073] Aussi, on prévoit un guidage en rotation du disque de nutation 1610 par des galets périphériques, par exemple au nombre de trois, dont seuls deux sont visibles sur la figure 4 sous les références 1616, 1617. Comme illustré à la figure 4, ces galets périphériques, par exemple montés sur un axe de roulement respectif fixé sur l’embase 260 de la tourelle 26, coopèrent avec une surface cylindrique interne 1615 du disque de nutation 1610, ce qui assure un guidage en rotation du disque de nutation 1610 autour de son axe de rotation Z-Z.

[0074] De surcroît, la couronne dentée 30 en périphérie du disque de nutation 1610, avec laquelle engrène la courroie 29, étant d’un diamètre relativement important, l’engrènement se fait sur un nombre de dents important, ce qui permet de réduire les éventuelles variations parasites de la vitesse de l’arbre de sortie de l’actionneur 27.

[0075] Conformément à l’invention et comme expliqué précédemment, le module de transducteur 15 peut également être orienté par rapport au référentiel fixe de l’enceinte selon un troisième axe de rotation fixe, qui est l’axe Z-Z, dit axe de précession, perpendiculaire à l’axe de nutation X-X.

[0076] Les moyens d’entraînement en déplacement du module de transducteur 15 intégrés à la sonde sont donc également adaptés pour commander la rotation du module de transducteur 15 autour de cet axe de précession Z-Z.

[0077] Pour ce faire, les moyens d’entraînement en déplacement du module de transducteur 15 comprennent un troisième mécanisme d’entraînement en précession 162 du module de transducteur 15.

[0078] Ce troisième mécanisme d’entraînement en précession 162 du module de transducteur 15 est constitué par la tourelle 26, sur laquelle est monté le manchon de guidage 23, la tourelle 26 étant elle -même montée à rotation par rapport à l’axe Z-Z, et par les moyens de transmission d’un mouvement de rotation à la tourelle 26. Ces moyens de transmission sont similaires aux moyens de transmission à courroie du deuxième mécanisme d’entraînement en nutation, prévus pour transmettre le mouvement de l’actionneur 27 au disque de nutation 1610.

[0079] Aussi, la tourelle 26, qui est monté mobile en rotation autour de l’axe Z-Z dans le compartiment étanche 21, est actionné par un actionneur 32, de type motoré- ducteur électrique, monté dans le compartiment de commande 22.

[0080] Comme on le voit mieux sur la vue simplifiée de la figure 6, où comme à la figure 5, les éléments de dôme, capot, capot secondaire et paroi étanche notamment ont été escamotés pour une meilleure visibilité, l’arbre de sortie du motoréducteur 32 traverse de façon étanche la paroi étanche et est couplé, du côté du compartiment étanche 21, à un pignon 33 engrenant avec une courroie dentée 34, elle-même engagée, par l’intermédiaire d’un tendeur de courroie 36, sur une couronne dentée 35 agencée sur une partie de périphérie externe de la tourelle 26.

[0081] De la sorte, en entraînant en rotation la tourelle 26 autour de l’axe de précession Z-Z, tout l’ensemble constitué par le manchon de guidage 23 et le module de transducteur 15 peut être orienté autour de cet axe.

[0082] De la même façon que pour la rotation du disque de nutation 1610, un guidage en rotation de la tourelle 26 est assuré par des galets périphériques. Ainsi, en référence à la figure 4, des galets périphériques, par exemple au nombre de quatre, 266-269, par exemple montés sur un axe de roulement respectif fixé de façon étanche à travers la paroi étanche, coopèrent avec une surface cylindrique externe de la tourelle 26, ce qui assure un guidage en rotation de la tourelle 26 autour de son axe de rotation Z-Z.

[0083] Préférentiellement, les deux motoréducteurs 27 et 32 utilisés pour faire tourner respectivement le disque de nutation 1610 et la tourelle 26 sont entraînés à la même vitesse et dans le même sens.

[0084] Ainsi, si l’on veut commander l’orientation du module de transducteur 15 uniquement autour de l’axe de précession Z-Z, il convient d’activer les deux motoréducteurs 27 et 32 simultanément. Auquel cas, le disque de nutation 1610 et la tourelle 26 sont entraînés en rotation simultanément et à la même vitesse autour de l’axe de précession Z-Z, de sorte que seule l’orientation du module de transducteur 15 par rapport à l’axe de précession Z-Z est modifiée, sans modifier l’inclinaison du module de transducteur 15.

[0085] En effet, c’est la rotation différentielle entre le disque de nutation 1610 et la tourelle 26, qui va permettre de créer le mouvement de rotation du module de transducteur 15 selon l’axe de nutation X-X, pour changer l’angle d’inclinaison du module de transducteur 15 dans le plan sagittal de la tourelle 26.

[0086] Aussi, si l’on veut commander un changement de l’angle d’inclinaison du module de transducteur 15 dans le plan sagittal de la tourelle 26, on commande uniquement en rotation le disque de nutation 1610, tandis que la tourelle 26 demeure fixe.

[0087] Un circuit de contrôle 37, comprenant une carte de circuit imprimé logée dans le compartiment de commande 22 de la sonde, est apte à contrôler les trois ac- tionneurs 1601, 27 et 32, respectivement pour la commande du mouvement de rotation propre, de nutation et de précession, en fonction des instructions de commande reçues du module de commande.

[0088] Comme pour le premier mécanisme d’entraînement en rotation propre, le deuxième mécanisme d’entraînement en nutation et le troisième mécanisme d’entraînement en précession coopèrent avec un ou plusieurs capteurs de position angulaire, non représentés, par exemple un capteur de type capteur à effet Hall, permettant de positionner respectivement le disque de nutation et la tourelle et donc le module de transducteur 15 dans une position connue (dite position initiale), position à partir de laquelle toutes les consignes de position des moyens d’entraînement sont calculées.

[0089] Par ailleurs, indépendamment de la nature des moyens d’entraînement en déplacement du module de transducteur qui sont employés dans la sonde, la qualité de l’examen de télé-échographie réalisé au moyen de la sonde de l’invention va aussi reposer sur la qualité de transmission et de réception des ondes ultrasonores.

[0090] On a vu que le couplant acoustique va permettre de favoriser la propagation des ondes ultrasonores émises et reçues par le module de transducteur 15 logé dans le compartiment étanche 21. Cependant, la transmission des ondes ultrasonores par le module de transducteur 15 peut être inhibée par l’impédance acoustique de l’enveloppe d’enceinte 180 du dôme 18, autrement dit par la résistance de cette enveloppe d’enceinte 180 au passage des ondes ultrasonores.

[0091] On cherche donc à ce que cette enveloppe d’enceinte 180, qui est intercalée entre le module de transducteur 15 et le corps du patient soumis à examen, présente une impédance acoustique adaptée. Cela passe en premier lieu par le choix du matériau employé pour réaliser l’enveloppe d’enceinte 180. On choisira ainsi avantageusement un matériau présentant une impédance acoustique proche de celle du gel échographique.

[0092] On cherche également à ce que l’enveloppe d’enceinte 180 soit dimensionnée suivant une épaisseur la plus faible possible, de manière à diminuer la résistance de cette enveloppe d’enceinte 180 au passage des ondes ultrasonores.

[0093] Cependant, l’enveloppe d’enceinte 180 du dôme doit en même temps présenter des caractéristiques de résistance mécanique élevées. A cet égard, elle doit permettre de reprendre les efforts s’appliquant sur le dôme 18, lorsque ce der- nier est positionné en appui contre le corps du patient pendant l’utilisation de la sonde.

[0094] Un tel compromis entre une épaisseur faible et une résistance mécanique élevée peut s’avérer difficile à atteindre en fonction du matériau employé.

[0095] Aussi, une caractéristique de la sonde de l’invention vise également à permettre de réaliser un dôme de faible épaisseur tout en assurant la résistance mécanique nécessaire.

[0096] L’enveloppe d’enceinte 180 du dôme est préférentiellement réalisée en un matériau polymère thermoplastique.

[0097] Comme on le voit mieux en référence à la figure 7, le boîtier support 150 du module de transducteur 15 est muni sur sa face active 151 orientée en regard de la surface interne de l’enveloppe d’enceinte (non représentée), d’un ensemble de patins faisant saillie, préférentiellement au nombre de quatre, 155-158, chacun étant destiné à venir en contact ponctuel avec la surface interne de l’enveloppe d’enceinte du dôme. L’ensemble de ces patins constitue ainsi une structure d’appui pour l’enveloppe d’enceinte du dôme. Autrement dit, le boîtier support du module de transducteur fait également office de support pour le dôme.

[0098] Cet agencement permet donc de prévoir une enveloppe d’enceinte 180 pour le dôme 18 qui soit particulièrement fine, au bénéfice de la bonne propagation des ondes ultrasonores, dans la mesure où le module de transducteur 15 participe lui-même, via l’ensemble de patins 155-158 faisant saillie de sa face active 151, à la tenue mécanique du dôme 18.

[0099] Les patins 155-158 sont avantageusement réalisés en un matériau présentant un faible coefficient de frottement vis-à-vis de la surface interne de l’enveloppe d’enceinte 180, préférentiellement en polytétrafluoroéthylène (Téflon®) ou analogue, de façon à permettre un glissement optimal lors du balayage de cette surface interne de l’enveloppe d’enceinte du dôme par le module de transducteur.

[0100] En outre, la présence des patins 155-158 en saillie sur la face active 151 du module de transducteur 15, soit la face en regard de la surface interne de l’enveloppe d’enceinte, permet avantageusement d’assurer un jeu prédéfini entre la face active 151 du module de transducteur 15 et la surface interne de l’enveloppe d’enceinte et ainsi, de garantir des conditions de propagations des ondes ultrasonores identiques en tout point de l’enveloppe d’enceinte au cours du balayage de celle-ci par le module de transducteur 15.

[0101] Le boîtier support 150 du module de transducteur 15, via ses patins en saillie sur sa face active 151, peut être monté en appui contre la surface interne de l’enveloppe d’enceinte par l’intermédiaire d’un ressort de rappel, imposant un rappel élastique vers cette position d’appui des patins contre la surface interne de l’enveloppe d’enceinte, de façon à assurer le jeu prédéfini entre la face ac- tive 151 du module de transducteur 15 et la surface interne de l’enveloppe d’enceinte.

Claims

Revendications

[Revendication 1] Sonde échographique robotisée, comprenant une enceinte, un module de transducteur ultrasonore (15) comportant un boîtier support (150) monté à une extrémité distale (230) d’un manchon de guidage (23) dans un compartiment étanche (21) de l’enceinte séparé d’un compartiment de commande (22) de ladite enceinte par une cloison transversale étanche (22), et des moyens d’entraînement en déplacement (16) dudit module de transducteur, adaptés à orienter ledit module de transducteur suivant trois axes de rotation pour balayer la surface interne d’une enveloppe d’enceinte (180) du compartiment étanche, lesdits moyens d’entraînement étant motorisés par des actionneurs, au moins une partie desdits actionneurs étant logés dans ledit compartiment de commande, ladite sonde étant caractérisée en ce que lesdits moyens d’entraînement en déplacement du module de transducteur sont agencés dans le compartiment étanche (21) de l’enceinte.

[Revendication 2] Sonde selon la revendication 1 , caractérisée en ce que lesdits moyens d’entraînement en déplacement du module de transducteur (15) comprennent un premier mécanisme d’entraînement en rotation propre (160) du module de transducteur (15) sur lui-même autour de son axe.

[Revendication 3] Sonde selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit premier mécanisme d’entraînement en rotation propre est actionné par un actionneur (1601) logé dans un volume creux du boîtier support (150) du module de transducteur (15).

[Revendication 4] Sonde selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit premier mécanisme d’entraînement en rotation propre comprend une vis sans fin (1602), solidaire en rotation de l’arbre de sortie de l’actionneur, en engagement avec une roue sans fin (1603) montée dans ledit volume creux, solidaire d’un arbre de connexion (1604), pour la connexion, par l’intermédiaire d’un pignon (1605) monté sur une extrémité supérieure dudit arbre, avec une roue dentée (1606) montée fixe sur une périphérie interne de l’extrémité distale (230) du manchon de guidage (23).

[Revendication 5] Sonde selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que lesdits moyens d’entraînement en déplacement du module de transducteur (15) comprennent un deuxième mécanisme d’entraînement en nutation (161) du module de transducteur (15), adapté à faire pivoter ledit manchon de guidage (23) autour d’un axe de nutation (X-X) perpendiculaire à l’axe de rotation propre dudit module de transducteur.

[Revendication 6] Sonde selon la revendication 5, caractérisée en ce que ledit manchon de guidage étant monté pivotant entre une paire de flasque (262, 263) solidaire d’une tourelle (26) agencée dans le compartiment étanche (21), chaque flasque recevant un pivot (264, 265) sur lequel est monté ledit manchon de guidage, ledit deuxième mécanisme d’entraînement en nutation (161) comprend un disque de nutation (1610) comportant une rampe circulaire (1611) monté coaxialement à rotation autour de ladite tourelle suivant un axe de rotation fixe (Z- Z), perpendiculaire à l’axe de nutation, ladite rampe étant en liaison avec un galet de guidage (1612) solidaire, par l’intermédiaire d’un bras de levier (1613), d’un desdits pivots, des sorte que la rotation du disque de nutation force le pivotement dudit pivot autour de l’axe de nutation en fonction de l’angle d’inclinaison de ladite rampe circulaire.

[Revendication 7] Sonde selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit galet de guidage est maintenu contre ladite rampe circulaire par un moyen de rappel élastique s’opposant à la force appliquée sur ledit pivot par ledit bras de levier.

[Revendication 8] Sonde selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que ledit disque de nutation est actionné par un actionneur (27) logé dans le compartiment de commande (22).

[Revendication 9] Sonde selon la revendication 8, caractérisée en ce que l’arbre de sortie de l’actionneur est couplé, côté compartiment étanche (21), à un pignon (28) engrenant avec une courroie dentée (29) engagée sur une couronne dentée (30) agencée sur une partie de périphérie externe dudit disque de nutation.

[Revendication 10] Sonde selon l’une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisée en ce que lesdits moyens d’entraînement en déplacement du module de transducteur (15) comprennent un troisième mécanisme d’entraînement en précession (162) du module de transducteur, adaptés pour commander la rotation dudit module de transducteur autour un axe de rotation fixe (Z-Z), perpendiculaire à l’axe de nutation.

[Revendication 11] Sonde selon la revendication 10, en combinaison avec la revendication 6, caractérisée en ce que ledit troisième mécanisme d’entraînement en précession (162) du module de transducteur comprend ladite tourelle (26), elle -même montée à rotation par rapport au dit axe de rotation fixe (Z-Z).

[Revendication 12] Sonde selon la revendication 11, caractérisée en ce que ladite tourelle (26) est actionnée par un actionneur (32) logé dans ledit compartiment de commande (22).

[Revendication 13] Sonde selon la revendication 12, caractérisée en ce que l’arbre de sortie dudit actionneur (32) est couplé, côté compartiment étanche (21), à un pignon (33) engrenant avec une courroie dentée (34) engagée sur une couronne dentée (35) agencée sur une partie de périphérie externe de ladite tourelle (26).

[Revendication 14] Sonde selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit module de transducteur (15) comprend un ensemble de patins (155-158) agencés en saillie sur une face active (151) dudit boîtier support, orientée en regard de ladite surface interne de l’enveloppe d’enceinte, chacun desdits patins étant destiné à venir en contact ponctuel avec ladite surface interne de l’enveloppe d’enceinte, de sorte à constituer une structure d’appui pour ladite enveloppe d’enceinte.

[Revendication 15] Sonde selon la revendication 14, caractérisée en ce que lesdits patins sont réalisés en un matériau présentant un faible coefficient de frottement vis-à-vis de ladite surface interne de l’enveloppe d’enceinte, notamment en polytétrafluoroéthylène (Téflon®) ou analogue.