FR2750596A1 - Systeme de bras de support, notamment destine a supporter des instruments medicaux - Google Patents
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Abstract
Un système de bras de support, notamment destiné à supporter des instruments chirurgicaux comprend une unité à changement rapide située côté distal. Cette unité comporte une partie de réception d'instrument (2-4, 7) et une partie de liaison (12) pouvant être accouplée à un segment de bras de support (43) placé à la suite. La partie de liaison peut être reliée de manière aisément démontable, d'une part à la partie de réception et d'autre part à un segment de bras (M) placé à la suite, respectivement par l'intermédiaire d'un premier (7, 9, 10) et d'un second (14) accouplement rapide.
Description
La présente invention concerne un système de bras de support, notanunent
destiné à supporter des instruments médicaux dans la région
d'une opération.
Un tel système de bras de support est connu d'après le document DE-
A 27 00 661. Un système de bras de support, qui convienne pour supporter des instruments chirurgicaux dans la région d'une opération, doit satisfaire les exigences suivantes: - Le système de bras de support doit posséder un dispositif de blocage pouvant être actionné à partir d'un point. A l'aide de ce dispositif de (o blocage, toutes les articulations de bras nécessaires pour faire varier la position de l'instrument chirurgical placé à l'extrémité distale du système de bras de support, doivent pouvoir être immobilisées et à nouveau être
débloquées de manière aisée.
- Chaque point dans la région de l'opération doit pouvoir être atteint 1i à l'aide de l'instrument, par exemple un endoscope, ce qui dépend de la technique opératoire utilisée dans chaque cas considéré. A cet effet, le système de bras de support doit disposer d'un nombre suffisant de segments de bras reliés de manière articulée les uns aux autres, de façon à ce que l'instrument puisse être déplacé au-dessus de la région de l'opération, dans un angle solide le plus grand possible et sur une distance suffisamment
grande depuis le point de fixation du système de bras de support.
- Plus le nombre des bras reliés les uns aux autres de manière articulée est élevé, plus est importante l'exigence selon laquelle le blocage doit traverser de manière fiable et aisément déblocable tous les segments de
bras.
Le dispositif de support pour instruments chirurgicaux, décrit dans le document DE-A 27 00 661 déjà cité, comporte, pour le blocage de ces derniers, un pied articulé à deux branches avec une articulation à pivot
centrale, disposé entre une interface d'organe terminal et un bloc de support.
3<> Ce pied articulé est articulé par l'un de ses côtés sur l'interface d'organe terminal, par l'intermédiaire d'une articulation à rotule, et de l'autre côté, sur un bras, par l'intermédiaire d'une autre articulation à rotule, ce bras pouvant être immobilisé par serrage sur le bloc de support, dans des positions en hauteur et en rotation quelconques par rapport à ce dernier. Le pied articulé est réalisé sous forme tubulaire, et à l'intérieur de ce tube est montée, de manière axialement mobile, une tige de poussée, qui est précontrainte par un ressort, en direction d'un levier de serrage. Pour sa part, le levier de serrage actionnme, pour bloquer le segment de bras suivant, des organes coulissants coniques qui, lorsqu'ils sont déplacés par le levier de serrage, déplacent la tige de poussée en direction de l'articulation suivante, pour qu'un organe de freinage placé ici sur la tige de poussée, produise un blocage de cette articulation. Ce document divulgue également une coiffe stérile, qui en service, recouvre l'ensemble du système de bras de support,
exception faite de l'inteîface d'organe terminal et de l'instrument utilisé.
Le document EP-A-0 293 760 divulgue un autre système de bras de support, qui est constitué de plusieurs segments de bras mobiles de manière relativement libre dans un premier mode de fonctionnement. Les articulations, qui relient ces segments de bras, peuvent, dans un second mode de fonctionnement, être sollicitées par une faible force de résistance, pour qu'un utilisateur puisse, en surmontant une faible force de maintien, régler la position d'un instrument placé à l'extrémité distale du système de bras de support, selon le réglage souhaité, l'instrument restant alors dans
cette position.
Pour solliciter les articulations avec cette force de maintien, des tubes ou des tuyaux souples de pression passent à travers les segments de bras et sont alimentés en pression ou soumis à une dépression par une pompe. Cela signifie que ce système de bras de support ne peut être bloqué
de manière fixe.
Au vu de l'état de la technique qui vient d'être évoqué, le but de l'invention est de fournir un système de bras de support, qui soit en mesure de maintenir de manière fixe et fiable dans sa position, et sans l'intervention d'une force, un instrument ajusté au préalable, de sorte que cette position
bloquée ne peut être modifiée délibérément que par la personne de service.
Ce dispositif de blocage doit pouvoir être actionnlé à partir d'un seul ) point, de manière que toutes les articulations de bras du système de bras de support, nécessaires à la modification de position de l'extrémité distale, puissent être bloquées et débloquées de manière aisée. Le système de bras de support doit, par ailleurs, être conçu de manière telle, que tous les points de la région de l'opération puissent être atteints par un instrument placé à
l'extrémité distale du système de bras de support.
En outre, le système doit garantir qu'une interface d'organe terminal appropriée, réalisée sous la forme d'une unité à changement rapide, satisfasse toutes les exigences sur le plan de l'hygiène de la tecmhnique opératoire considérée. Une exigence conrrespond essentiellement à une séparation du système de bras de support en un tronçon stérile et un tronçon semi-stérile. Conformément à l'invention, le but recherché est atteint grâce à un système de bras de support, notamment destiné à supporter des instruments chirurgicaux interchangeables dans la région d'une opération, et comprenant o un bloc de support proximal, servant à fixer le système de bras de support à un objet en position fixe, et une unité à changement rapide située côté distal, sur laquelle l'instrument peut être mis en place et inmobilisé de manière aisément démontable, le bloc de support et l'unité à changement rapide étant accouplés par l'intermédiaire d'un celtain nombre de segments de bras reliés par des articulations et pouvant être immobilisés dans une position quelconque par un dispositif d'immobilisation, et les segments de bras individuels du système de bras de support ayant des corps extérieurs en fomne de tubes rectilignes, ce système de bras de support étant, en dehors de cela, caractérisé en ce que chaque articulation est réalisée sous la forme d'une articulation à charnière, et en ce que le dispositif d'immobilisation comporte: - un arbre monté en rotation et axialement dans chacun des corps tubulaires de bras, et qui vient chaque fois en prise par des moyens d'interaction frontaux à l'intérieur des articulations à charnière, avec l'arbre voisin, et - sur l'un des segments de bras, une unique manette d'immnobilisation, qui en cas d'actionnement vient en prise mécaniquement avec des moyens de freinage et met ceux-ci en liaison par fiction avec une surface de freinage fixe sui le tube de bras, de manière telle, qu'en coopérant avec les
3>( arbres reliés, l'ensemble du système de bras de support soit bloqué.
Le système de bras de support conforme à l'invention permet notanumment d'obtenir les avantages suivants: - Comme les articulations du système de bras de support sont réalisées sous forme d'articulations à charnlaière, chaque articulation peut, à l'état bloqué, être bloquée dans son ensemble, avec une force de blocage élevée, au moyen des arbres guidés à l'intérieur des tubes de bras de support. - Du fait que les segments de bras de support sont de configuration tubulaire, l'intérieur peut être rendu étanche aux liquides et à la vapeur, et un soufflet de protection formant piège stérile peut être passé par-dessus le système de bras de support, de l'interface d'organe terminal jusqu'au bloc de support. - Conumme le dispositif d'immobilisation comprend une manette réalisée sur un seul segment de bras, une manipulation simple permet de In bloquer et à nouveau de débloquer l'ensemble du système de bras de support. De préférence, les arbres se terminent frontalement, dans chaque segment tubulaire des bras exception faite du segment de bras d'immobilisation, par des roues dentées coniques formant des moyens d'interaction fiables par complémentarité de formes. La manette d'immobilisation est réalisée sous forme d'une poignée d'inmmobilisation de forme sensiblement cylindrique, montée de manière mobile en rotation autour du tube de bras associé. La poignée d'immobilisation vient en prise avec l'arbre dans le bras d'inunobilisation, de sorte que cet arbre tourne lors 2o d'une rotation de la poignée d'immobilisation. Dans une articulation de freinage à charnière placée à la suite du bras d'immobilisation, est monté un organe coulissant, qui est susceptible de coulisser dans la direction axiale de ladite articulation et est déplacé par une rotation de la poignée d'immobilisation, et le déplacement de l'organe coulissant actionne les
moyens de freinage.
Par ailleurs, l'arbre dans le segment de bras d'immobilisation
comporte, sur sa face frontale, des cames disposées de manière excentrée.
L'organe coulissant peut être déplacé dans la direction de l'axe de charnière de l'articulation à charnière placée à la suite, à l'encontre de la force d'un 3o ressort de précontrainte, et la came associée s'engage dans une rainure périphérique de l'organe coulissant de manière telle, que la came en position
excentrée provoque le déplacement axial de l'organe coulissant.
L'organe coulissant présente, sur son côté frontal opposé à la rainure périphérique, une surface conique centrale. Un piston alternatif monté de 3.5 manière centrale dans l'articulation à charnière et axialement coulissant, présente une surface conique de fomi-nie complémentaire à la surface conique de l'organe coulissant et reposant sur la surface conique de l'organe coulissant. Un déplacement de l'organe coulissant produit un déplacement axial correspondant du piston alternatif, qui est transmis à un disque de friction de follne tronconique. Le disque de fiiction s'applique alors par sa surface annmulaire extérieure sur une surface annlmulaire complémentaire d'un étrier de freinage, formée sur le tube de bras, tandis que l'arbre central est
relié par complémentarité de formes au tube de bras, dans l'articulation.
Par ailleurs, l'unité à changement rapide, prévue à l'extrémité distale du système de bras de support, comprend une partie de réception d'instrument et une partie de liaison pouvant être accouplée à un segment de bras de support placée à la suite, la partie de réception d'instrument et la partie de liaison pouvant être reliées l'une à l'autre de manière aisément démontable, par l'intermédiaire d'un premnier accouplement rapide. Par ailleurs, la partie de liaison et le segment de bras de support placé à la suite, peuvent être reliés de manière aisément démontable par l'intermédiaire d'un
second accouplement rapide.
Ce tronçon d'extrémité distale du système de bras de support, constitué de la partie de réception d'instrument et de la partie de liaison, est de préférence conçu pour un usage unique et peut être de dimensions variables pour s'adapter à différents diamètres de corps d'instrument. Pour réaliser une adaptation simple à des diamètres de corps d'instrument faiblement variables, la partie de réception d'instrument comporte, par ailleurs, un corps sphérique qui possède une surface extérieure annulaire d'un contour de forme sphérique, un alésage central destiné à recevoir le corps d'instrument considéré et des fentes longitudinales dans le corps sphérique, disposées de manière régulière radialement autour de l'alésage central, de sorte que le corps sphérique est subdivisé en un grand nombre de segments de sphère individuels reliés de manière élastique, et enserre le
corps d'instrument dans l'alésage central, avec une précontrainte déterminée.
Par ailleurs, la surface extérieure de forme sphérique du corps sphérique est entourée de manière annulaire par un anneau de carter, qui s'applique avec une faible force de friction, mais de manière mobile par glissement, sur cette sur-face extérieure de fonne sphérique de façon telle, que le corps sphérique avec l'instrument qui y est enfiché, puisse pivoter à l'intérieur d'un
angle solide déterminé.
Sur l'annmeau de carter qui entoure le corps sphérique, est avantageusement placée une première partie du premier accouplement rapide, présentant la forme d'un court cylindre arrondi sur ses deux faces frontales, et comportant un creux sur un tronçon de paroi extérieure tourné vers la partie de liaison. Sur la partie de liaison est prévue une seconde partie du premier accouplement rapide, qui a la forme d'une douille d'accouplement cylindrique creuse, dont le contour intérieur est adapté au I) corps cylindrique de la première partie d'accouplement. Dans la seconde partie ou partie de liaison du premier accouplement rapide, est montée axialement mobile, une broche d'arrêt précontrainte par un ressort et s'engageant dans le creux de la périphérie du corps cylindrique, dans l'état accouplé du premier accouplemrent rapide, de sorte que le premier s î accouplement rapide maintient le corps cylindrique fixe, mais aisément déblocable par une pression du doigt. Selon une caractéristique de l'invention, la partie, côté distal, du second accouplement rapide, possède un cône axial, formé d'un seul tenant sur la face frontale proximale de la partie de liaison cylindrique, et un épaulement annmmlaire à l'extrémité distale du cône, qui se raccorde à une rainure annulaire autour de la partie de liaison cylindrique, et la partie proximale du second accouplement rapide présente des mors, dont chacun est précontraint radialement par un ressort de compression, qui forment un logement de réception de cône, et qui possèdent chacun à leur extrémité distale, un mentonnet, ces mentonnets s'encliquetant de manière élastique dans la rainure annulaire, derrière l'épaulement annulaire, lorsque le second accouplement rapide est dans l'état accouplé, et les mors pouvant pivoter vers l'extérieur par pression à l'encontre de la précontrainte des ressorts, en vue d'ouvrir l'accouplement rapide. Ainsi, à l'extrémité, dirigée vers le côté proximal, de la partie de liaison de configuration cylindrique, est formé un cône avec un épaulement
anuulaire, qui constitue une première partie du second accouplement rapide.
Sur le segment de bras suivant du système de bras de support, sont réalisés deux mors sollicités par ressort, qui constituent une seconde partie du second accouplement rapide. Dans l'état accouplé du second accouplement rapide, des mentonnmets formés sur les mors, s'engagent de manière élastique derrière l'épaulement amnnulaire de la première partie du second accouplement rapide. Ce dernier peut être ouvert rapidement par une faible pression exercée sur les mors, de manière à ce que l'épaulement aImulaire
soit libéré des mentonnmlets.
Par ailleurs, on propose conformément à l'invention, un système de bras de support qui comprend: - un bras de support subdivisé en segments de bras et en articulations reliant ces segments de bras, - un bloc de support placé à l'extrémité proximale du bras de support i0 et destiné à fixer le bras de support à un objet en position fixe, les segments de bras comportant: - des segments de tube rectilignes en guise de corps extérieurs, - un arbre monté axialement dans chacun des tubes de bras, en rotation par rapport au tube de bras, et qui, par l'intermédiaire de roues dentées coniques frontales, vient en prise par complémentarité de formes dans l'arbre du segment de bras qui s'y raccorde respectivement, - les articulations étant respectivement conçues sous la forme d'articulations à charnière qui présentent chacune une plage de pivotement prédéterminée, et - un dispositif d'immobilisation pouvant être actionmé à partir d'un seul segment de bras pour bloquer le bras de support, et bloquant, au moyen d'un dispositif de fireinage, un arbre déterminé par rapport au tube de bras associé, de sorte que par la liaison par complémentarité de formes des
arbres, l'ensemble du bras de support est bloqué.
Selon d' autres caractéristiques avantageuses de l'invention, le bloc de support peut être déplacé sensiblement horizontalement et être immobilisé sur une glissière fixe. Par ailleurs, un premier segment de bras, fait suite au bloc de support, forme une colonne verticale pouvant être déplacée verticalement suri le bloc de support. En outre, un deuxième 3 segment de bras, qui fait suite à la colonne verticale, peut pivoter horizontalement sur 360 sur la colomne, par l'intermédiaire d'une première articulation à charnière. Un troisième segment de bras peut pivoter horizontalement sur 340 par rapport au deuxième segment de bras, par l'intennédiaire d'une deuxième articulation à charnière. Un quatrième segment de bras peut pivoter par rapport au troisième segment de bras horizontalement sur 340 et verticalement sur 180 , par l'intennrmédiaire d'une troisième et d'une quatrième articulation à charnière combinées. Un cinquième segment de bras peut pivoter verticalement sur 180 par rapport au quatrième segment de bras, par l'intermédiaire d'une cinquième articulation à charnière. Par ailleurs, le dispositif d'immobilisation est aménagé sur le quatrième segment de bras, sous la forme d'une poignée tournante dont la rotation axiale est transmise à l'arbre disposé dans ce segment de bras et actionnant pour sa part le dispositif de fireinage disposé dans la troisième et
I( la quatrième articulation à charnière combinées successives.
Par ailleurs, un dispositif d'accouplement rapide est prévu à l'extrémité distale du cinquième segment de bras, pour l'accouplement aisément démontable d'un dispositif de réception d'instrument, le dispositif d'accouplement rapide étant conçu de manière à autoriser une possibilité de pivotement aisée d'un instrument s'y trouvant inséré, par rapport au
cinquième segment de bras, ceci dans un angle solide déterminé.
Dans la suite, l'invention va être décrite au regard d'exemples de réalisation non limitatifs représentés sur les dessins annexés, dans lesquels: la figure la montre un système de bras de support conforme à l'invention, selon une vue de côté, dans une première position sur le site opératoire, la figure lb montre le système de bras de support selon la figure la en vue de dessus et dans une autre position représentée en pointillés, la figure c montre le système de bras de support conforme à la figure la selon une vue de côté, le système de bras de support prenant une autre position que sur la figure la, la figure ld montre le système de bras de support selon la figure lc en vue de dessus et dans une position modifiée représentée en pointillés, la figure. 2 montre, en coupe, l'élément de réception sphérique de l'unité à changement rapide, les figures 3 et 4 montrent, en coupe partielle, la partie de liaison et le second accouplement rapide, ce dernier étant montré dans l'état désaccouplé, la figure 5 montre l'élément de réception sphérique, la partie de liaison et le dernier segment de bras côté distal, à l'état accouplé, partiellement en coupe, la figure 6 montre l'extrémité distale du système de bras de support selon la figure 5, en vue de dessus, les figures 7 et 8 montrent une variante de réalisation du premier accouplement rapide, en vue de côté et en vue de dessus, les figures 9 et 10 montrent en coupes longitudinales, l'avant-demrnier segment de bras, côté distal, qui comporte la poignée d'immobilisation, en W vue de côté et en vue de dessus, la figure 1 1 montre en coupe longitudinale, deux articulations à charnière se raccordant au segment de bras d'immnobilisation, et entre lesquelles est monté le dispositif de fireinage, la figure 12 montre une coupe transversale partielle d'une autre articulation à charnière, la figure. 13 montre une coupe de la tête du dernier segment de bras, côté proximal, réalisé sous la forme d'une coloime et comportant la dernière articulation à charnière, les figures 14 et 15 montrent, en vue de côté et en coupe, le bloc de support pouvant être fixé à une glissière de table, les figures 16a et 16b sont des représentations schématiques montrant la mobilité d'un colrps tubulaire d'un instrument, par exemple un endoscope, inséré dans l'élément de réception sphérique, et les figures 17a à 17c montrent une variante de l'élément de réception
sphérique représenté sur les figures 2 à 5.
Tout d'abord, on va expliciter au regard des figures la à ld, la construction extérieure d'un mode de réalisation du système de bras de
support conforme à l'invention, et sa mobilité dans la région de l'opération.
La figure la montre, en vue de côté, un mode de réalisation d'un système de 3(0 bras de support selon l'invention, qui, à l'aide d'un bloc de support B, peut coulisser sur une glissière longitudinale A placée sur le côté d'une table sensiblement horizontale. A l'aide du bloc de support B, l'ensemble du système de bras de support peut être déplacé par coulissement horizontal, le long de la glissière A, sur toute la longueur de la table d'opération. Une ligne de contour indique, de manière schématique, un corps ou un torse T
couché sur la table d'opération.
Le système de bras de support montré sur la figure la, est constitué, en partant du bloc de support B, d'un premier segment de bras C, réalisé sous la forme d'une colonne verticale, qui peut coulisser verticalement dans le bloc de support B, avec des positions d'encliquetage (flèche V). Sur la colomne verticale C est prévue une première articulation à charnière ou un palier D, qui permet un pivotement sur 360 d'un deuxième segment de bras
E, qui s'y raccorde en direction distale.
Une seconde articulation à charnière F se raccorde au second segnent de bras E et permet un pivotement horizontal d'un troisième segment de bras G placé à la suite, sur 340 relativement au deuxième segment de bras E. Au troisièmne segment de bras G succède une combinaison d'une troisième et d'une quatrième articulation à charnière H, J. IS Les axes de pivotement de la troisième et de la quatrième articulation à charnière H, I sont perpendiculaires l'un à l'autre. De ce fait, le quatrième segment de bras K qui s'y raccorde, peut pivoter sur 340 horizontalement et sur 180 verticalement, par rapport au troisième segment de bras G. Le quatrième segment de bras K constitue le bras d'immobilisation évoqué plus loin. Une cinquième articulation à charnière L se raccordant au quatrième segment de bras K, permet un pivotement de l'unité à changement rapide N, dans un plan vertical, sur 180 par rapport au quatrième segment de bras K. L'unité à changenlent rapide N pourrait également être considérée comme sixième segment de bras. Dans l'unité à changement rapide est inséré un instrument O, par exemple un endoscope, son corps étant logé dans un
élément de réception sphérique décrit plus loin.
La figure lb montre, en vue de dessus, le système de bras de support évoqué précédemment et représenté en vue de côté sur la figure la, la position montrée sur la figure la étant représentée en trait plein, tandis
qu'une position différente est représentée en pointillés.
La figure lc montre, en vue de côté, une autre variante de position du système de bras de support de configuration identique à celui de la figure la, ceci étant davantage visible sur la vue de dessus montrée par la figure I d. Cette dernière montre à nouveau deux positions différentes du système de bras de support, d'une part la position représentée sur la figure lc, en Ill trait plein, et d'autre part l'autre position du système de bras de support, en pointillés. Les positions du système de bras de support conforme à l'invention, représentées sur les figures la à ld, ne sont domnnées qu'à titre d'exemple, et il est possible de régler et de bloquer sans difficulté d'autres positions quelconques. Conune on le mentionnera encore plus loin, les segments de bras de support individuels sont réalisés sous la forme de corps tubulaires rectilignes. Un soufflet de protection stérile formant piège, indiqué sur la figure 5 et sur les figures 7 et 8 qui seront décrites plus loin, peut être mis I( en place simplement, en étant tiré de l'unité à changement rapide N jusqu'au bloc de support B, par-dessus tous les segments de bras de support et toutes les articulations. L'ensemble du système de bras de support peut être stérilisé à la vapeur et être préparé mécaniquement. Par ailleurs, en cas d'urgence, l'ensemble du système de bras de support peut être démonté 1.5 rapidement de la table d'opération, ou en être éloigné rapidement par pivotement. Dans la suite, vont être décrits, au regard des figures 2 à 8 et 17, plusieurs modes de réalisation d'une unité à changement rapide réalisée
sous la forme d'un support d'organe terminal.
La figure 2 montre un corps sphérique 2, dont les dimensions sont adaptées au diamètre extérieur d'un corps d'instrument 1 à y insérer. A cet effet, le corps sphérique 2 présente un alésage central 3 et des fentes longitudinales 4 entourant radialement cet alésage 3 et par lesquelles le corps sphérique 2 est subdivisé en un grand nombre de segments de sphère individuels 4a (voir également figure 6). Le corps 1 d'un instrument chirurgical, par exemple le corps d'un endoscope, est maintenu dans le corps sphérique 2, par le fait que l'alésage central 3, à savoir les segments de sphère 4a, enserrent le corps I de l'instrument avec une précontrainte déterminée. Les fentes longitudinales 4, disposées de manière régulièrement répartie, et la profondeur T de ces fentes (voir figure 5), permettent une 3( déviation élastique des segments de sphère 4a, radialement par rapport à la
direction axiale du corps d'instrument 1.
Grâce à une adaptation mutuelle précise des dimensions du diamètre du corps sphérique 2, du diamètre du corps d'instrument 1, de la largeur et de la profondeur des fentes 4 et d'un évidement 6 dans la zone distale de 3.5 l'unité à changement rapide, on obtient une précontrainte déterminée des segments de sphère 4a radialement à la direction axiale du corps d'instrument 1, permnnettant en principe de déplacer le corps d'instrument dans l'alésage 3 de l'élément de réception sphérique 2, mais empêchant de manière fiable un déréglage involontaire de l'instrument, voire sa sortie
intempestive hors du corps sphérique 2.
La surface extérieure sphérique du corps sphérique 2 est entourée d'un anneau de carter 5 qui s'applique de manière glissante sur le contour extérieur sphérique, de manière telle, que le corps sphérique 2 avec l'instrument, puisse pivoter à l'intérieur d'un angle solide déterminé indiqué IM sur la figure 16a (voir les flèches A1 et A2 sur la figure 16a). Par ailleurs, il est possible de faire tourner le corps d'instrument 1 avec le corps sphérique 2 (flèche A4 sur la figure 16b). En outre, il est possible de faire tourner pour sa part, l'ensemble de l'unité à changement rapide dans la direction de
la flèche A3 indiquée sur la figure 16b, tel que cela sera décrit plus loin.
Ces possibilités de pivotement et de rotation de l'instrument sur et dans l'unité à changement rapide, conduisent en conmmnun avec les degrés de liberté du système de bras de support, décrits plus haut au regard des figures la à ld, à un élargissement plus important encore de la liberté de mouvement de l'instrument maintenu à l'extrémité distale du système de
bras de support. Pour expliciter davantage l'unité à changement rapide et le premier et le
second accouplement rapide qui y sont placés, on se référera à nouveau aux figures 2 à 8. Sur l'anneau de carter 5, est formé un corps cylindrique 7 qui possède des surifaces frontales arrondies des deux côtés et un creux 8 dans sa surface périphérique. Sur le côté en regard de la partie de liaison 12 est formée une douille de réception 9 complémentaire au corps cylindrique 7. Par ailleurs, dans la partie de liaison 12 est montée, dans la direction axiale et de manière axialement coulissante, une broche d'arrêTt 10 précontrainte par un ressort 11. Cette broche d'arrêt 10 empêche, dans l'état d'accouplement, la partie de réception d'instrument de se détacher
involontairement de la patile de liaison 12.
La figure 5 montre les patiles du premier accouplement rapide, accouplées l'une à l'autre. Un second accouplement rapide 14 est disposé à l'extrémité proximale de la patile de liaison 12 de forme cylindrique, et permet à la partie de liaison 12 d'être reliée au dernier segment de bras de support 43 (M sur la figure la) côté distal, de manière rapidement démontable. Le second accouplement rapide 14 est constitué, du côté de la partie de liaison 12, d'un cône coaxial 12a et d'une rainure annulaire 18 formée denière le cône sur la partie de liaison cylindrique 12, de sorte que derrière le cône 12a est formé un épaulement annulaire 12b. Du côté du dernier segment de bras 43 est placé un élément de réception de cône constitué de deux mors 16 précontraints chacun par un ressort de compression 15, et présentant chacun, à leur extrémité distale, un mentonnet 17. I() Pour réaliser une liaison rapidement libérable entre la partie de liaison 12 et l'élément de réception de cône, il suffit d'introduire, sous une légère pression, la partie de liaison 12 par son extrémité présentant le cône 12a, dans l'élément de réception de cône, jusqu'à ce que les deux mentonnets 17 vienment s'encliqueter de manière élastique dans la rainure 1i annulaire 18. Une broche 20 montée axialement mobile, qui est repoussée par un ressort 21 vers l'extrémité frontale du cône d'accouplement 12a, provoque l'application de l'épaulement aimulaire 12b sur les deux mentonnets 17. Pour libérer la partie d'accouplement 12, il suffit d'exercer sur les suifaces d'appui de doigts 19 formées sur la face extérieure des mors 16, une force de pression de sens opposé à la force des ressorts 15. Les deux mors 16 avec leurs mentonnets 17 pivotent ainsi radialemnent vers l'extérieur, tel que cela est représenté sur la figure 4. La figure 5 montre l'état d'accouplement du second accouplement rapide, la broche 20 appuyant
contre la surface frontale du cône 12a, sous l'effet du ressort 21.
Commne cela a déjà été évoqué auparavant (voir flèche A3 sur la figure 16b), la partie de liaison 12 peut tourner dans le second accouplement rapide. En outre, l'élément de réception de cône peut pivoter autour de l'axe 23, qui forme la dernière articulation à charnière côté distal (voir L sur la figure la), ceci jusqu'à ce que les surfaces d'appui de doigts
3( 19 viennent buter sur le bras de support 22.
Sur la partie de liaison 12 est fixé, par exemple à l'aide d'une bande adhésive 14a, le soufflet de protection 13 formant piège, tiré par- dessus l'ensemble du système de bras de support à partir du bloc de support, tel que cela est montré sur la figure 5. L'unité stérile, constituée de la partie de liaison 12 et du soufflet de protection formant piège 13 indiqué sur la figure , est reliée, en service, au bras de support, et le soufflet de protection est ensuite replié vers le côté proximal, de sorte que par le recouvrement total du bras de support, il est possible d'exclure une migrations des germes
jusqu'à la partie d'instrument, située côté distal.
La partie distale d'instrument, constituée de l'instrument endoscopique I et de l'élément de réception d'instrument 2 à 8, peut, en vue d'un remplacement de l'instrument, tel que cela a été décrit plus haut, être aisément séparée de la partie de liaison 12, et être remplacée par une autre partie d'instrument. A cet effet, l'élément de réception d'instrument 2 à 8 est I( de préférence réalisé en tant que pièce à usage unique. Conune l'instrument endoscopique 1 interchangeable et l'élément de réception d'instrument 2 à 8 sont stérilisés avant utilisation, il est possible d'empêcher une migration des germes. Sur les figures 17a, b et c est représentée une variante de réalisation de l'élément de réception d'instrument de l'unité à changement rapide. Le
corps sphérique 2 peut être identique à celui montré sur les figures 2, 5 et 6.
L'élément de réception sphérique 80 montré sur les figures 17a, b et c, comporte un anneau extérieur 84 réglable, à l'aide duquel il est possible de régler la force de précontrainte nécessaire sur le corps sphérique 2. Les figures 17b et c montrent conimment la force de précontrainte est transmise, par l'intermnnédiaire d'un excentrique 81 au moyen d'un levier de serrage 82, à l'anneau extérieur 84 de l'élément de réception sphérique. L'anneau extérieur 84 se ressenTe lors du sen'age du levier de serrage 82 sous l'action
de l'excentrique 81, ce qui augmente la précontrainte sur le corps sphérique.
D'autres possibilités diverses pour le réglage et la configuration de l'annmeau extérieur 84 peuvent être envisagées. A titre d'exemple, il est possible, à la place du levier de serrage avec l'excentrique, d'utiliser également une vis de serrage, un filetage conique, une denture, un plan oblique avec un coin, des douilles de serrage et des colliers de senage. Eu0 Les figures 7 et 8 montrent une variante de réalisation du premier accouplement rapide entre l'élément de réception d'instrument 2 à 8
identique à celui montré sur les figures 2, 5 et 6, et la partie de liaison 12.
Par rapport au mode de réalisation selon les figures 3, 5 et 6, le mode de réalisation montré sur les figures 7 et 8 se distingue par le fait que la partie d'accouplement 7 cylindrique formée sur l'élément de réception d'instrument, est enserrée par complémentarité de formes, à l'état accouplé, par des mors de serrage 24, à la manière d'une pince, ces mors de serrage étant actionnés par deux manettes 25. A cet effet, les mors de serrage 24 sont montés pivotants sur deux axes parallèles 28. Sur les manettes 25 sont prévus des éléments de ressort 26, qui s'appuient d'une part sur les manettes
et d'autre part sur le carter 27 du premier accouplement rapide.
L'extrémité proximale de cette variante d'exemple de réalisation, c'està-dire le second accouplement rapide et l'articulation à charnière du segment de bras 43 qui s'y raccorde, est identique au mode de réalisation montré sur les
1( figures 3 à 6.
Les figures 9 et 10 montrent, respectivement en vue de côté et en vue de dessus, le deuxième segment de bras 29 (K sur la figure la) à partir de l'extrémité distale du système de bras de support, qui se raccorde au premier segment de bras 43 et à la première articulation à charnière 22, 23 (L sur la figure la). Ce deuxième segment de bras 29 comporte un corps tubulaire 33, un arbre 34 monté axialement et mobile en rotation dans ledit corps tubulaire et, autour du corps 33, une poignée 30 mobile en rotation autour de l'axe longitudinal, légèrement en forrne de tonnmeau, et à l'aide de laquelle le bras de support peut être bloqué dans toute position quelconque, de sorte que la position choisie de l'instrument est fixée jusqu'au moment o l'on souhaite la modifier, le système de bras de support étant ainsi protégé à
l'encontre de tout déplacement involontaire.
Le blocage du bras de support dans la position choisie ou le déblocage s'effectuent par rotation de la poignée 30 (par exemple d'environ 90 ), ce mouvement de rotation étant transmis, par l'intermédiaire d'un entraineur 31 guidé dans une rainure 32, à l'arbre 34 monté mobile en rotation dans le tube de bras de support 33. Sur les deux faces frontales de l'arbre 34 se trouvent des cames 35 disposées de manière excentrée. L'une des cames 35 appuie, lors de la rotation de l'arbre 34 autour de son axe longitudinal, sur l'un de deux flancs 42 d'une rainure 41 dans un organe coulissant 36, et provoque ainsi un déport latéral de l'organe coulissant, en direction de l'axe d'articulation de l'articulation à charnière 40 se raccordant
au segment de bras de support 29.
L'organe coulissant 36 est chargé élastiquement par deux rondelles-
ressort 37, de sorte qu'après la rotation en retour de la poignée 30, il retourne de lui-même dans une position centrale. Le déplacement axial de l'organe coulissant 36 permet d'obtenir une liaison par friction entre la suiface frontale 38 de l'organe coulissant 36 et la face intérieure 39 de l'articulation à charnière 40, tournée vers cette surface frontale. Cette liaison par fiiction obtenue par l'appui réciproque des deux surfaces 38, 39, peut, en variante, également être renforcée par le fait que les deux surfaces entrant en contact soient munies, par exemple, de dentures frontales pour
venir en prise par complémentarité de formes.
Dans la pratique, il s'est avéré que la liaison par friction évoquée, entre les sui-faces 38, 39, ne permettait pas toujours d'assurer à elle seule un blocage suffisant de l'ensemble du système de bras de support, et que dans le cas de l'utilisation, en variante, de dentures engrenant par complémentarité de formes sur les deux surfaces, le réglage ou le blocage ne pouvait se faire que selon des pas angulaires relativement grossiers. l)5 C'est pourquoi, le déport de l'organe coulissant 36, produit par la rotation de la poignée 30, devra être transmis à un dispositif
d'imunobilisation et de freinage décrit dans la suite au regard de la figure 11.
Cette figure 11 montre deux articulations à charnière 40 combinées, perpendiculaires l'une à l'autre quant à leur direction de pivotement. Ces articulations à charnière 40 correspondent aux articulations désignées par les repères I et H sur la figure la. Sur la figure 10 on peut déjà voir que l'organe coulissant 36 possède, sur son côté frontal opposé à la rainure périphérique 41, un évidement central conique 44. La figure 1l montre qu'un piston alternatif 45 s'appuie sur l'évidement conique 44. Le piston alternatif 45 est monté axialement mobile par quatre chevilles 46 espacées régulièrement dans la direction périphérique, qui pour leur part s'engagent dans des évidements partiellement cylindriques dans le carter de chamrnière, et adaptés aux diamètres des chevilles. De cette maniè'e, un déplacement de l'organe coulissant 36 est transmis par l'intermédiaire du piston alternatif 45, dans la direction axiale, aux quatre chevilles, et ensuite, à un disque de fiiction 48 disposé de l'autre côté des chevilles. Ce disque de fiiction entre alors en liaison de fiiction, par sa surface annulaire extérieure 49, avec une suiface annulaire 50 d'un étrier de fireinage 51, réalisée de manière complémentaire à la suiface annulaire 49. Grâce à une sélection adaptée des matériaux, il est possible d'obtenir une liaison pal friction optimale entre le
disque de friction 48 et l'étrier de fireinage 51.
Dans l'état non fireiné, la suiface ammulaire extérieure, conique, du disque de friction 48 est soulevée de la surface annulaire 50 de l'étrier de freinage 51, de configuration complémentaire, par des organes de ressort disposés de manière centrée, de sorte que la partie inférieure de l'articulation à charnière 40 montrée sur la figure 11, peut tourner librement par rapport à la partie supérieure de l'articulation à charnière 40, dans la
direction axiale de l'arbre 47 qui y est monté.
I( Dans la partie supérieure de l'articulation à charnière 40, l'arbre 47 est relié de manière rigide à une roue dentée conique 54 qui vient en prise, par complémentarité de formes, avec une roue dentée conique 55 complémentaire, qui pour sa part est reliée de manière rigide à un arbre 57 monté en rotation, axialement et de manière centrée, dans le segment de
bras 56 placé à la suite.
Dans l'état freiné, la roue dentée conique 55 du segment de bras suivant 56, se trouvant en prise avec la roue dentée conique 54, est bloquée à l'encontre de toute rotation, parce que l'arbre 47 est relié par complémentarité de formes au carter 52 de l'articulation à charnière, par l'internnédiaire des chevilles 46, et une rotation du disque de fiiction 48 autour de l'arbre 47 est également exclue grâce aux broches 53. De ce fait toutes les articulations et tous les arbres, reliés par des roues dentées coniques firontales, de l'ensemble du système de bras de support, sont bloqués. Ceux-ci comprennent les segments de bras 56 et 58 (G et E sur la figure la) se raccordant à l'articulation à charniè'e 40, et les articulations à charnière (F et D sur la figure la), qui les relient. C'est seulement en surmontant une force déterminée, que l'on peut faire tourner le segment de bras E autour de l'articulation de rotation à charnière D sur la colonne C (voir figure la), parce que, cormine le montre la figure 13, l'arbre 60 dans la 3( colonne 61, est relié par un accouplement à glissement 59 à la roue dentée
conique 54 qui s'y trouve.
Sur la figure 11 sont représentés des roulements à billes 62 qui assurent le montage centré et mobile en rotation des arbres 47 et 57, directement derrière les roues dentées coniques 54, 55. Un autre roulement
à billes 62 se trouve à l'extrémité supérieure de l'arbre 47.
La figure 12 montre l'articulation à charnière F se raccordant au segment de bras 56 (G selon la figure la), et reliant le segment de bras 56 (G) au segment de bras 58 (E). L'arbre 57, monté dans le corps tubulaire du segment de bras 56, est relié par sa roue dentée conique frontale 55, par complémentarité de formes, à un arbre 47 monté perpendiculairement à l'arbre 57, par l'intermédiaire d'une roue dentée conique 54 complémentaire de la précédente. L'arbre 47 comporte pour sa part, sur son tronçon dirigé vers le segment de bras le plus proche en direction proximale, une roue dentée conique 54. Cette roue dentée conique 54 est en prise par in complémentarité de formes avec une roue dentée conique 55 complémentaire reliée frontalement à l'arbre 57, qui est placé perpendiculairement à l'arbre 47 et qui est monté de manière centrale et mobile en rotation dans le segment de bras E suivant. Le montage est à
nouveau effectué par l'intermédiaire des roulements à billes 62.
La figure 13 montre la dernière articulation à charnière D, côté proximal, au niveau de la colomnne 61 (C sur la figure la). L'arbre 57, monté dans le segment de bras 58 (E), comporte également une roue dentée conique frontale 55 en prise par complémentarité de formes avec une roue dentée conique 54 complémentaire, qui est reliée à un arbre 60 dans la
colonne 61 (C), par l'intermnnédiaire d'un accouplement à glissement 59.
Comune cela a déjà été évoqué, l'accouplement à glissement 59 permet, même dans l'état bloqué du système de bras de support, de faire tourner d'une façon limitée, le segment de bras 58 en conummun avec les segments de bras qui suivent en direction distale, autour de la colonne 61. Cela permet, même dans l'état bloqué, de faire pivoter rapidement l'ensemble du système de bras de support hors du champ de l'opération, par l'application d'un fort à-coup. Sur les figures 14 et 15 sont représentés le bloc de support maintenant le système de bras de support sur la glissière de table A, et un 3E dispositif de réglage en hauteur du système de bras de support. Le réglage en hauteur du système de bras de support peut être entrepris après un pivotement d'un levier 64, qui conduit un organe excentrique 65 à faire coulisser vers la gauche un dispositif d'encliquetage 66 à l'encontre de la pression d'éléments de ressort 67, de sorte qu'une denture 68 du dispositif d'encliquetage 66 se libère de sa prise avec la denture correspondante 69 d'une crémaillère 70. La crémaillère 70 est reliée de manière rigide à la
colonne 61.
Pour immobiliser par serrage le système de bras de support sur la glissière de table, on fait tout d'abord pivoter un second levier 63 vers le haut, ce qui conduit un mors inférieur 71 du bloc de support à effectuer un mouvement opposé à la direction du mouvement du second levier 63. Si le système de bras de support se trouve dans la position prévue sur la glissière de table, on fait pivoter le second levier 63 vers le bas, ce qui entraîne le
serrage des mors de serrnage 71, 72 sur la glissière de table.
On remarquera également que grace à des éléments d'étanchéité usuels (par exemple des joints toriques) montrés sur certaines figures, l'intérieur du système de bras de support est rendu étanche vers l'extérieur, de sorte qu'il est possible d'effectuer une stérilisation à la vapeur du système de bras de support, sans que de l'humidité pénètre à l'intérieur du système
de bras de support.
En définitive, on notera encore que l'instrumnent peut également être inséré directement, ou avec interposition d'une douille, dans l'ouverture de la sphère. L'avantage de cela réside dans le fait qu'il est ainsi possible de conserver la forme sphérique, mais notamment également le diamètre de l'ouverture centrale, tandis que des différences de diamètre dans le cas de l'utilisation d'instruments différents, peuvent être compensées par des douilles de compensation ou éléments analogues. Cela permet d'éviter la fabrication et le stockage in situ d'un grand nombre de sphères présentant des ouvertures différentes ption des instruments. La fabrication constitue notamment un point essentiel, parce que dans tous les cas, il est plus simple de fabriquer des douilles de compensation que des éléments de réception sphériques.
Claims (8)
1. Système de bras de support, notamment destiné à supporter des instruments médicaux, et comprenant une unité à changement rapide située côté distal, sur laquelle un instrument peut être mis en place et immobilisé de manière aisément démontable, caractérisé en ce que l'unité à changement rapide comprend: - une partie de réception d'instrument (2 à 8) et une partie de liaison (12) pouvant être accouplée à un segment de bras de support (43) placé à la suite, la partie de réception d'instrument (2 à 8) et la partie de liaison (12) pouvant être reliées l'une à l'autre de manière aisément démontable, par l'intermédiaire d'un premier accouplement rapide (7 à 11), et la partie de liaison pouvant être reliée, également de manière aisément démontable, à un segment de bras (M) placé à la suite, par l'intermédiaire d'un second
accouplement rapide (14).
2. Système de bras de support selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie de réception d'instrument comporte par ailleurs: - un corps sphérique (2) qui possède une surface extérieure annulaire d'un contour de forme sphérique, un alésage (3) destiné à recevoir un corps d'instrument (1) et des fentes longitudinales (4) dans le corps sphérique (2), disposées de manière régulière radialement autour de l'alésage (3), de sorte que le corps sphérique est subdivisé en un grand nombre de segments de sphère individuels (4a) reliés de manière élastique, et enserre un corps d'instrument dans l'alésage (3) avec une précontrainte déterminée, un anneau de carter (5) entourant sous forme annulaire la surface extérieure de forme sphérique du corps sphérique (2) et s'appliquant de manière glissante sur cette surface extérieure de façon telle, que le corps sphérique (2) avec l'instrument (1) puisse y pivoter à l'intérieur d'un angle
solide déterminé.
3. Système de bras de support selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la partie de réception d'instrument comporte une première partie d'accouplement rapide reliée à l'anneau de carter (5), présentant la forme d'un court cylindre (7) arrondi sur ses deux faces frontales, et comportant un creux (8) sur un tronçon de paroi extérieure tourné vers la partie de liaison, en ce que le premier accouplement rapide comprend une seconde partie, côté partie de liaison, qui a la forme d'une douille d'accouplement cylindrique creuse (9), dont le contour intérieur est adapté au corps cylindrique (7) de la première partie d'accouplement, et en ce que, dans la partie de liaison (12), est montée axialement une broche d'arrêt (10) précontrainte par un ressort et s'engageant dans le creux (8) du
corps cylindrique, dans l'état accouplé du premier accouplement rapide.
4. Système de bras de support selon l'une quelconque des
revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la partie, côté distal, du second
accouplement rapide (14) possède un cône axial (12a), formé d'un seul tenant sur la face frontale proximale de la partie de liaison cylindrique (12), et un épaulement annulaire (12b) à l'extrémité distale du cône (12a), qui se raccorde à une rainure annulaire (18) autour de la partie de liaison cylindrique, et en ce que la partie proximale du second accouplement rapide (14) présente des mors (16), dont chacun est précontraint radialement par un ressort de compression (15), qui forment un logement de réception de cône, et qui possèdent chacun à leur extrémité distale, un mentonnet (17), ces mentonnets (17) s'encliquetant de manière élastique dans la rainure annulaire (18), derrière l'épaulement annulaire, lorsque le second accouplement rapide est dans l'état accouplé, et les mors (16) pouvant pivoter vers l'extérieur par pression à l'encontre de la précontrainte des
ressorts, en vue d'ouvrir l'accouplement rapide.
5. Système de bras de support, selon l'une quelconque des
revendications 1 à 4, comprenant un bloc de support (B) proximal servant à
fixer le système de bras de support à un objet en position fixe, le bloc de support (B) et l'unité à changement rapide (N) étant accouplés par l'intermédiaire d'un certain nombre de segments de bras (C, E, G, K, M) reliés par des articulations (D, F, H, I, L) et pouvant être immobilisés dans une position quelconque par un dispositif d'immobilisation, et les segments de bras individuels (C, E, G, K, M) ayant des corps extérieurs en forme de tubes rectilignes, caractérisé en ce que chaque articulation (D, F, H, I, L) est réalisée sous la forme d'une articulation à charnière, et en ce que le dispositif d'immobilisation comporte: - un arbre monté en rotation dans chacun des corps tubulaires de bras, et qui vient chaque fois en prise par des moyens d'interaction frontaux, à l'intérieur des articulations à charnière, avec l'arbre voisin, et - sur l'un des segments de bras, une unique manette d'immobilisation, qui en cas d'actionnement vient en prise mécaniquement avec des moyens de freinage et met ceux-ci en liaison par friction avec une surface de freinage fixe sur le tube de bras, de manière telle, qu'en coopérant avec les arbres reliés, l'ensemble du système de bras de support soit bloqué.
6. Système de bras de support selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif d'immobilisation présente, par ailleurs, la configuration suivante: - les arbres se terminent frontalement, dans chaque segment de bras exception faite du segment de bras d'immobilisation, par des roues dentées coniques formant des moyens d'interaction par complémentarité de formes, - la manette d'immobilisation est réalisée sous forme d'une poignée d'immobilisation de forme sensiblement cylindrique, montée de manière mobile en rotation autour du tube de bras associé, - la poignée d'immobilisation vient en prise avec l'arbre dans le bras d'immobilisation, de sorte que cet arbre tourne lors d'une rotation de la poignée d'immobilisation, - dans une articulation de freinage à charnière placée à la suite du bras d'immobilisation, est monté un organe coulissant, qui est susceptible de coulisser dans la direction axiale de ladite articulation et est déplacé par une rotation de la poignée d'immobilisation, - le déplacement de l'organe coulissant actionne les moyens de freinage.
7. Système de bras de support selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'arbre (34) dans le segment de bras d'immobilisation (29) comporte, sur sa face frontale, des cames (35) disposées de manière excentrée, en ce que l'organe coulissant (36) peut être déplacé dans la direction de l'axe de charnière de l'articulation à charnière placée à la suite, à l'encontre de la force d'un ressort de précontrainte (37), et en ce que la came associée s'engage dans une rainure périphérique de l'organe coulissant (36) de manière telle, qu'en cas de rotation de la poignée d'immobilisation, elle produise le coulissement axial de l'organe coulissant (36).
8. Système de bras de support selon l'une quelconque des
revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l'organe coulissant (36) présente,
sur sa face frontale opposée à la rainure périphérique (32), une surface conique centrale, en ce qu'un piston alternatif (45) monté de manière centrale dans l'articulation à charnière et axialement coulissant, présente une surface conique de forme complémentaire à la surface conique (44) de l'organe coulissant (36) et reposant sur la surface conique (44) de l'organe coulissant (36), en ce que le déplacement de l'organe coulissant (36) produit un déplacement axial du piston alternatif (34), qui est transmis à un disque de friction (48) de forme tronconique, en ce que ce disque de friction (48), qui présente une surface annulaire extérieure (49), s'applique alors par cette surface annulaire (49) sur une surface annulaire complémentaire d'un étrier de freinage (51), formée sur le tube de bras, et en ce que l'arbre central (47) est relié par complémentarité de formes
au tube de bras (52), dans l'articulation.
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