FR3016512A1 - Dispositif d'interface maitre pour systeme endoscopique motorise et installation comprenant un tel dispositif - Google Patents
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Abstract
La présente invention a pour objet un dispositif d'interface maître pour système endoscopique motorisé et installation comprenant un tel dispositif. Dispositif d'interface maître pour la commande à distance d'au moins un instrument monté dans un endoscope. Dispositif d'interface maître caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif de poignée de commande (6, 6') sous la forme d'un sous-ensemble manipulable avec les mêmes degrés de liberté que l'instrument commandé associé et comprenant, d'une part, un manche (8) de préhension et de manœuvre, conçu pour une prise à pleine main par l'opérateur, et, d'autre part, une équerre de montage (10) portant ledit manche (8), et en ce que la translation et le pivotement de l'équerre (10) commandent respectivement la translation et la rotation sur lui-même de l'instrument associé et le pivotement du manche (8) par rapport à l'équerre (10) commande la flexion de l'extrémité de l'instrument concerné.
Description
- 1 - DESCRIPTION La présente invention concerne le domaine de la commande à distance d'instruments à plusieurs degrés de liberté, en particulier d'instruments faisant partie d'un système endoscopique robotisé ou motorisé, et a pour objet un dispositif d'interface de commande maître et une installation médicale endoscopique comprenant un tel dispositif De nombreuses réalisations d'installations médicales endoscopiques sont déjà connues, par exemple par les documents DE 3928532, DE 19918961, EP 1 726 254 et DE 2504663. Afin de limiter les efforts à fournir par l'opérateur et rendre l'utilisation de l'endoscope et de ses instruments plus aisée, plus sûre et plus simple, en particulier durant les interventions précises et de longue durée, il a été proposé de motoriser au moins certaines des manoeuvres et actions, en particulier celles liées à la flexion des extrémités des instruments et à l'actionnement des outils.
De telles réalisations motorisées antérieures sont notamment connues par les documents DE 2504663, EP 0 078 017, DE 4213418, ainsi que par les publications suivantes : "Design of a Telemanipulated System for Transluminal Surgery" (Conception d'un système télémanipulé pour la chirurgie transluminale), B. Bardou et al. : IEEE Engineering in Medicine and Biology Conference (EMBC 2009), Minneapolis, MN, Etats-Unis, septembre 2009 ; "Control of a multiple sections flexible endoscopic system" (Contrôle d'un système endoscopique flexible à sections multiples), B. 25 Bardou et al. : International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS), Taipei, Taïwan, pp. 2345-2350, octobre 2010 ; "Design of a robotized flexible endoscope for natural orifice transluminal endoscopic surgery" (Conception d'un endoscope flexible robotisé pour la chirurgie transluminale par orifice naturel), B. Bardou et 30 al. : Computational Surgery and Dual Training", M. Garbey et al. (Eds.), Chapitre 9, pp. 155-170, Springer, ISBN : 978-1-4419-1122-3, 2010. Une étape supplémentaire dans la motorisation et dans l'augmentation du confort et de l'efficacité d'utilisation de tels endoscopes a été franchie par la réalisation décrite dans le document - 2 - WO-A-2013/132194, ainsi que dans le document : "Introducing STRAS : A New Flexible Robotic System for Minimally Invasive Surgery" ("Présentation de STRAS : un nouveau système robotisé flexible pour la chirurgie mini-invasive") ; A. De Donno, L. Zorn, P. Zanne, F. Nageotte, M. de Mathelin ; IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA 2013), Karlsruhe, Allemagne, mai 2013. Néanmoins, malgré l'assistance fournie par cette motorisation généralisée de l'endoscope et de ses instruments, les systèmes connus précités ne répondent pas de manière optimale aux attentes des opérateurs (généralement des chirurgiens) du fait d'une convivialité et d'une ergonomie insuffisantes des interfaces de télémanipulation disponibles actuellement générant fatigue et raideur en cas d'utilisation prolongée. Ces interfaces connues font souvent également état d'une approche intuitive limitée, voire inexistante et nécessitent de ce fait un apprentissage long et fastidieux.
En outre, les structures de ces interfaces existantes sont généralement relativement complexes et fragiles. Ces inconvénients, ainsi que la présence d'organes de commande souvent mal adaptés au contrôle des instruments, ont notamment été vérifiés par les auteurs du document : "Master / Slave Control of Flexible Instruments for Minimally Invasive Surgery" ("Commande maître / esclave d'instruments flexibles pour la chirurgie mini-invasive") ; Antonio De Donno, Florent Nageotte, Philippe Zanne, Lucile Zorn, Michel De Mathelin ; IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 2013).
Dans ce contexte, la présente invention a pour but essentiel de fournir une interface maître de télémanipulation d'au moins un instrument endoscopique dont l'utilisation est intuitive, ergonomique et aisée, et dont la construction est simple et robuste. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'interface maître pour la commande à distance d'au moins un instrument médical d'investigation ou d'intervention chirurgicale monté dans un endoscope faisant partie d'un système endoscopique, en particulier de type flexible, dans lequel ledit ou chaque instrument présentant trois degrés de liberté motorisés, à savoir une faculté de translation par rapport à l'endoscope, une faculté de rotation sur lui-même et une faculté de flexion de l'extrémité distale opérationnelle de l'instrument, portant l'outil ou l'effecteur analogue, 30165 1 2 - 3 - ledit dispositif d'interface maître étant apte et destiné à délivrer des signaux de commande, de position et/ou de déplacement aux unités d'actionnement contrôlant les trois degrés de liberté de l'instrument ou de chaque instrument concerné, et, 5 ledit dispositif d'interface maître comprenant au moins un dispositif de poignée de commande manuelle et un écran d'affichage d'une image vidéo du site d'intervention ou d'investigation fournie par le système endoscopique, dispositif d'interface maître caractérisé 10 en ce que le ou chaque dispositif de poignée de commande consiste en un sous-ensemble manipulable avec les mêmes degrés de liberté que l'instrument commandé associé et comprenant, d'une part, un manche de préhension et de manoeuvre, conçu pour une prise à pleine main par l'opérateur, et, d'autre part, une console de montage portant ledit manche, 15 par exemple sous la forme d'une équerre, en ce que le manche est solidarisé à la console de montage par une liaison pivot et ladite console est reliée par une liaison avec faculté de pivotement et de translation selon des axes mutuellement parallèles ou confondus à une structure support formant un référentiel fixe, les axes des 20 deux liaisons pivot étant mutuellement sécants, et en ce que la translation et le pivotement de la console commandent respectivement la translation et la rotation sur lui-même de l'instrument associé et que le pivotement du manche par rapport à la console commande la flexion de l'extrémité de l'instrument concerné. 25 L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci- après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : La figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif d'interface 30 maître selon l'invention, comportant deux dispositifs de poignée de commande manipulés par un opérateur ; La figure 2 est une représentation simplifiée d'un exemple de système endoscopique à endoscope flexible et à deux instruments pouvant être commandé et contrôlé, au moins en ce qui concerne les instruments, 35 par le dispositif d'interface maître représenté figure 1 (un tel système endoscopique est, par exemple, connu du document WO-A-2013/132194) ; - 4 - La figure 3 est une vue en élévation latérale et à une échelle différente d'un dispositif de poignée de commande faisant partie du dispositif d'interface maître représenté figure 1, ledit dispositif de poignée étant en position neutre de repos ; Les figures 4A et 4B sont des vues en perspective selon deux directions différentes du dispositif de poignée de commande de la figure 3, dans une configuration obtenue après manipulation par un opérateur (pivotement du manche / translation et pivotement de l'équerre) ; La figure 5 est une représentation symbolique équivalente du dispositif de poignée des figures 3 et 4 illustrant les degrés de liberté entre les différentes parties constitutives dudit dispositif ; La figure 6 est une vue partiellement éclatée au niveau de la liaison à pivot et à guidage linéaire de la console de montage sous forme d'équerre du dispositif de poignée des figures 3 et 4 ; La figure 7 est une vue éclatée de la liaison à pivot du manche faisant partie du dispositif de poignée de commande des figures 3, 4 et 6 ; La figure 8 est une vue éclatée du manche et de sa pièce support représentée figure 7 ; Les figures 9A et 9B sont des vues partielles en perspective de deux extrémités d'endoscopes flexibles, illustrant les degrés de liberté de ces derniers et de l'instrument (figure 9A) ou des instruments (figure 9B) logé(s) dans le canal ou les canaux de travail, et, La figure 10 est une vue similaire à la figure 3 d'un dispositif de poignée de commande avec une variante de réalisation de la console de 25 montage sous forme de C. La figure 1, en relation avec la figure 2, et partiellement les figures 3 et 4 montrent un dispositif 1 d'interface maître pour la commande à distance d'au moins un instrument médical 2, 2' d'investigation ou d'intervention chirurgicale monté dans un endoscope 3 faisant partie d'un 30 système endoscopique 4, en particulier de type flexible, motorisé ou robotisé. Ledit ou chaque instrument 2, 2' présente trois degrés de liberté motorisés, à savoir une faculté de translation par rapport à l'endoscope 3, une faculté de rotation sur lui-même et une faculté de flexion de l'extrémité 35 distale opérationnelle 5 de l'instrument 2, 2' concerné, portant l'outil ou l'effecteur 5' analogue. - 5 - Ce dispositif d'interface maître 1 est apte et destiné à délivrer des signaux de commande, de position et/ou de déplacement aux unités d'actionnement 25, 25' contrôlant les trois degrés de liberté précités de l'instrument ou de chaque instrument 2, 2' concerné.
Le mode de transmission des signaux entre le dispositif d'interface maître 1 (éventuellement à partir du ou de chaque dispositif de poignée de commande 6, 6') et les unités 25, 25' (ou un système de pilotage de ces dernières) est préférentiellement de nature filaire. Toutefois, une transmission sans fil peut également être envisagée.
De plus, en fonction de la nature des signaux transmis et des moyens de traitement présents ou non au niveau du dispositif 1 et/ou des unités 25, 25', lesdits signaux peuvent être directement transmis entre ledit dispositif 1 et lesdites unités 25, 25' ou alors transités par un moyen électronique/informatique intermédiaire d'évaluation des signaux de mesure et de générations de signaux de commande (non représenté) formant alors un système de pilotage desdites unités 25, 25'. Le dispositif d'interface maître 1 comprend aussi au moins un dispositif 6, 6' de poignée de commande manuelle et un écran d'affichage d'une image vidéo du site d'intervention ou d'investigation fournie par le système endoscopique 4 (par exemple : caméra 2" logée dans l'extrémité 3" de l'endoscope 3 dont l'objectif débouche au niveau de l'extrémité 3" dudit endoscope et dont les lignes de transmission de signaux sont disposées dans un canal de l'endoscope - figures 9A et 9B). Conformément à l'invention, il est prévu : que le ou chaque dispositif de poignée de commande 6, 6' consiste en un sous-ensemble manipulable avec les mêmes degrés de liberté que l'instrument commandé associé 2, 2' et comprenant, d'une part, un manche 8 de préhension et de manoeuvre, conçu pour une prise à pleine main par l'opérateur 9, et, d'autre part, une console de montage 10 portant ledit manche 8, que le manche 8 est solidarisé à la console de montage 10 par une liaison pivot 12 et ladite console 10 est reliée par une liaison 13, 14 avec faculté de pivotement et de translation selon des axes PE, TE mutuellement parallèles ou confondus à une structure support 15 formant un référentiel fixe, les axes PM et PE des deux liaisons pivot 12, 13 étant mutuellement sécants, et - 6 - que la translation et le pivotement de la console 10 commandent respectivement la translation et la rotation sur lui-même de l'instrument 2, 2' associé et le pivotement du manche 8 par rapport à l'équerre 10 commande la flexion de l'extrémité 5 de l'instrument concerné 2, 2'. Grâce aux dispositions précitées, l'invention fournit à l'opérateur, au niveau de la ou chaque poignée de commande 6, 6', des degrés de liberté similaires à ceux de la partie d'extrémité distale flexible 5 de l'instrument 2, 2' concerné : il suffit de ce fait à l'opérateur 9, en s'aidant du retour vidéo en temps réel (images du site d'intervention avec les extrémités des instruments 2, 2'), de réaliser au niveau de la poignée les mouvements et manipulations qu'il souhaite voir répliqués au niveau dudit instrument 2, 2' associé. Ainsi, l'opérateur bouge sa main ou ses mains comme s'il tenait l'extrémité d'un instrument 2, 2' dans celle-ci (en présence d'un seul instrument associé à une seule poignée) ou dans chacune d'elles (en présence de deux instruments 2, 2' associés chacun à une poignée de commande 6, 6'). En outre, la cinématique étant réalisée par l'intermédiaire d'une structure articulée composée de segments rigides successifs reliés entre eux par des liaisons 12, 13, 14, on aboutit à une construction simple, peu coûteuse et robuste, tout en s'affranchissant des difficultés liées à la commande des systèmes flexibles (voir notamment figure 5). Par ailleurs, les liaisons pivot 12 et 13, ainsi que la liaison en translation 14, peuvent être munies de butées mécaniques limitant les 25 amplitudes des mouvements à celles autorisées ou possibles au niveau de l'extrémité de l'instrument 2, 2' concerné. La structure support 15 peut, par exemple, consister en une table ou un bureau (figure 1) dédié(e) spécifiquement à recevoir le dispositif d'interface maître 1 (le cas échéant à demeure) ou sur lequel sont 30 fixées/posées temporairement les composantes 6, 6', 7 dudit dispositif 1. De manière avantageuse, et afin de reproduire au niveau du dispositif de poignée 6, 6' la configuration géométrique conditionnant la translation (selon TI) et la rotation (autour de RI) de l'extrémité 5 de l'instrument 2, 2' concerné (voir figures 9A et 9B), les axes de pivotement 35 PM et PE du manche 8 et de la console 10 sont sensiblement perpendiculaires entre eux (voir figures 3 à 5). - 7 - De plus, en vue de reproduire la singularité cinématique de l'instrument 2, 2' lorsqu'il est mis en position tendue, le manche 8 est préférentiellement monté sur la console 10 et cette dernière sur la structure fixe 15 de telle manière que la main de l'opérateur 9 en prise sur ledit 5 manche 8 est située sensiblement en regard de la liaison pivot 13 entre la console 10 et la structure support 15 (voir notamment figures 1, 3 et 5). Comme le montrent les figures 1 et 3 à 7, la console de montage 10 mobile consiste préférentiellement en une simple équerre avec une première branche 11 portant le manche 8 (liaison à pivot 12) et une 10 seconde branche 11' reliée à la structure support 15 fixe (liaison complexe 13, 14 à deux degrés de liberté). Toutefois, d'autres formes peuvent être envisagées pour la console 10, tout en conservant les autres dispositions de l'invention. Ainsi, la figure 10 montre, à titre d'exemple, une console 10 en 15 forme de C. Pour pouvoir simuler de manière réaliste la flexion de l'extrémité 5 de l'instrument 2, 2' concerné au niveau du dispositif de poignée 6, 6' associé, il peut être avantageusement prévu, comme le montrent les figures 3 à 8, que le manche 8 soit monté sur une pièce support 20 16 de forme allongée reliée par la liaison pivot 12 à une première branche 11 de l'équerre de montage 10. Ainsi, ladite pièce support 16 assure un déplacement guidé dudit manche 8 selon une trajectoire circulaire centrée sur l'axe de pivotement PM de la liaison pivot 12 précitée.
25 En outre, cette pièce support 16 peut fournir une surface d'appui au poignet et éventuellement à l'avant-bras d'un opérateur 9 tenant ledit manche 8 (notamment durant une phase de repos, lorsque la main considérée n'est pas sollicitée pour la manoeuvre de l'instrument 2, 2' associé).
30 Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, permettant de réduire les efforts à fournir par l'opérateur 9 et de garantir un maintien en l'état de l'instrument 2, 2' concerné en l'absence d'action de la part dudit opérateur ou en cas de relâchement du manche 8 concerné, le dispositif d'interface maître 1 peut comprendre des moyens 17, 18 d'aide à 35 la manoeuvre et d'équilibrage statique du ou de chaque dispositif de poignée de commande 6, 6', préférentiellement aptes à compenser les effets de la pesanteur lors des déplacements du manche 8 et de l'équerre 10 formant - 8 - console respectivement autour des axes de pivotement PM, PE, et à maintenir un état d'équilibre figé de ladite poignée 6, 6' en l'absence de sollicitation positive. En accord avec un mode de réalisation pratique simple et 5 avantageux de l'invention illustré notamment aux figures 3, 4 et 6 à 8, les moyens d'aide à la manoeuvre et d'équilibrage statique sont du type passif Dans ce cas, ils peuvent comprendre, d'une part, une première masselotte 17 fixée à une partie de la pièce support 16 s'étendant à l'opposé du manche 8 par rapport à l'axe de pivotement PM de ce dernier, et, d'autre 10 part, une seconde masselotte 18 fixée à une partie de la seconde branche 11' de l'équerre 10 formant console de montage, qui s'étend au-delà de l'axe de pivotement PE de ladite équerre 10, en direction de l'extrémité libre de ladite branche 11', les fixations desdites masselottes 17, 18 autorisant un réglage des positions relatives de ces dernières par rapport aux axes de 15 pivotement respectifs PM et PE précités. Comme le montrent les figures précitées, lesdites masselottes 17 et 18 peuvent, par exemple, être fixées respectivement sur la pièce support 16 et sur l'équerre 10 au moyen de vis montées dans des fentes longitudinales ménagées dans lesdites branches.
20 En variante, il peut également être prévu de rendre au moins partiellement actives les liaisons 12, 13 et 14 de la structure articulée que forme chaque dispositif de poignée de commande 6, 6'. Ainsi, des moyens d'assistance motorisée et/ou des moyens de résistance variable ou adaptable (systèmes de freinage) peuvent être prévus 25 pour certaines ou chacune des liaisons 12, 13, 14. Une telle disposition (non spécifiquement représentée) permet d'ajouter des contraintes de mouvement, et donc de manipulation, en fonction de la tâche ou manoeuvre à réaliser par l'opérateur. Les figures 6 et 7 illustrent, à titre d'exemples, des moyens 19, 30 19', 19" de détection de positions en rotation et en translation, par exemple de type électro-optique, associés à chacune des liaisons de pivotement 12, 13 et de translation 14 du ou de chaque dispositif de poignée de commande 6, 6' considéré. Comme indiqué précédemment, le dispositif d'interface maître 1 peut fournir soit des signaux de position ou de déplacement 35 directement issus des moyens 19, 19', 19" précités, soit des signaux de commande après traitement desdits signaux de position fournis par lesdits moyens 19, 19', 19". - 9 - En outre, comme le montre, à titre d'exemple de réalisation, la figure 6, la structure articulée entre l'équerre de montage 10 et la structure support fixe 15 peut être préférentiellement formée de deux sous-ensembles matériels distincts arrangés en série, à savoir un montage arbre 20/palier 20' rotatif réalisant la liaison pivot 13 et un montage chariot 21/rail 21' réalisant la liaison avec guidage en translation 14. Les différents composants des deux sous-ensembles matériels précités peuvent avantageusement être logés (au moins en position de repos) dans un boîtier de protection comprenant une plaque de base ou 10 embase 27 montée fixe sur le support 15 et un capot de recouvrement 27'. La figure 7 illustre de manière détaillée un exemple de réalisation possible de la liaison pivot 12 entre l'ensemble manche 8 / pièce support 16 et l'équerre 10, ladite pièce 16 étant, par exemple, pourvue d'un arbre monté en rotation dans un palier faisant partie de la branche 11 de 15 l'équerre 10. En accord avec une autre caractéristique avantageuse de l'invention et éventuellement en fonction de la nature de l'instrument 2, 2', le manche 8 peut être muni, au niveau de son extrémité libre 8', d'un organe 22 de commande de l'outil ou de l'effecteur 5' de l'instrument 2, 2' contrôlé 20 par le dispositif de poignée de commande 6, 6' considéré, par exemple sous la forme d'une gâchette ou analogue et actionnable par l'index de l'opérateur 9 (voir notamment figures 3, 4, 7 et 8). Comme le montre la figure 9A, l'endoscope 3 peut éventuellement n'être pourvu que d'un seul instrument 2. Dans ces 25 conditions, le dispositif d'interface maître 1 ne comportera qu'un seul dispositif de poignée de commande 6 (ou alors deux dispositifs 6 et 6' mais dont un seulement est actif). Toutefois, dans la plupart des cas, l'endoscope 3 présente deux instruments 2 et 2' devant être manipulés à distance par l'opérateur 9 et, par 30 conséquent, le dispositif d'interface maître 1 comprend alors deux dispositifs 6 et 6' de poignée de commande manuelle dont chacun contrôle indépendamment un instrument distinct 2 ou 2' présent dans l'un des canaux de travail 3' du même endoscope 3. Lorsque la manipulation de l'endoscope 3 est également 35 motorisée, comme cela est notamment prévu dans le document WO-A-2013/132194 et représenté sur la figure 2, la commande des degrés - 10 - de liberté motorisés dudit endoscope est préférentiellement également rapportée au niveau du ou des dispositif(s) de poignée de commande 6, 6'. Il peut alors être prévu, comme le montrent notamment les figures 3, 4, 7 et 8, que le ou l'un au moins des deux dispositif(s) de poignée 5 de commande manuelle 6, 6' comprenne également un organe 23 de commande de la flexion de l'extrémité 3" de l'endoscope 3, préférentiellement dans deux plans mutuellement perpendiculaires (voir figures 9A et 9B), ou de commande de la rotation et de la translation dudit endoscope 3 et des unités d'actionnement 25, 25', préférentiellement montés 10 sur une même structure mobile à déplacement motorisé (voir figure 2). Préférentiellement ledit organe 23 est situé au niveau de l'extrémité libre 8' du manche 8 et aisément actionnable par le pouce de l'opérateur 9. En accord avec une autre caractéristique possible de l'invention, 15 comme représenté à titre d'exemples sur les figures 3, 4B et 8, le ou l'un au moins des deux dispositif(s) de poignée de commande manuelle 6, 6' peut être pourvu, en outre, d'un ou de plusieurs organe(s) programmable(s) 24, par exemple sous la forme de bouton(s) ou d'interrupteur(s), situé(s) au niveau de l'extrémité libre 8' du manche 8, et apte(s) et destiné(s) à 20 commander chacun une fonction spécifique supplémentaire de l'instrument 2, 2', de l'outil 5' ou de l'endoscope 3 ou à inhiber un organe de commande 22, 23 évoqué précédemment. La présente invention a également pour objet, comme le montrent partiellement les figures 1 et 2 annexées, une installation médicale 25 comprenant un système endoscopique 4 avec un endoscope 3 incorporant au moins un instrument 2, 2' et un dispositif maître 1 pour la commande à distance dudit au moins un instrument, préférentiellement également de l'endoscope, ledit ou chaque instrument présentant trois degrés de liberté motorisés, à savoir une faculté de translation par rapport à l'endoscope, une 30 faculté de rotation sur lui-même et une faculté de flexion dans un plan de l'extrémité distale opérationnelle 5 de l'instrument, portant l'outil ou l'effecteur 5' analogue. Conformément à l'invention, le dispositif d'interface maître est un dispositif 1 tel que décrit précédemment.
35 Préférentiellement, à chaque instrument 2, 2' est associée une unité d'actionnement motorisée modulaire spécifique 25, 25', portée par la structure support 26 de l'endoscope 3. - 11 - Le dispositif d'interface maître 1 peut comporter, comme déjà indiqué précédemment, un ou deux dispositif(s) de poignée de commande 6, 6'. Lorsqu'il n'en comporte qu'un seul, le dispositif 1 peut éventuellement être complété par une interface de commande additionnelle, d'un type connu, associée à l'autre main de l'opérateur et permettant de contrôler d'autres fonctions motorisées de l'endoscope et/ou des fonctions de l'affichage. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.
Claims (12)
- REVENDICATIONS1. Dispositif d'interface maître pour la commande à distance d'au moins un instrument médical d'investigation ou d'intervention chirurgicale monté dans un endoscope faisant partie d'un système endoscopique, en particulier de type flexible, dans lequel ledit ou chaque instrument présentant trois degrés de liberté motorisés, à savoir une faculté de translation par rapport à l'endoscope, une faculté de rotation sur lui-même et une faculté de flexion de l'extrémité distale opérationnelle de l'instrument, portant l'outil ou l'effecteur analogue, ledit dispositif d'interface maître étant apte et destiné à délivrer 10 des signaux de commande, de position et/ou de déplacement aux unités d'actionnement contrôlant les trois degrés de liberté de l'instrument ou de chaque instrument concerné, et, ledit dispositif d'interface maître comprenant au moins un dispositif de poignée de commande manuelle et un écran d'affichage d'une 15 image vidéo du site d'intervention ou d'investigation fournie par le système endoscopique, dispositif d'interface maître (1) caractérisé en ce que le ou chaque dispositif de poignée de commande (6, 6') consiste en un sous-ensemble manipulable avec les mêmes degrés de 20 liberté que l'instrument commandé associé (2, 2') et comprenant, d'une part, un manche (8) de préhension et de manoeuvre, conçu pour une prise à pleine main par l'opérateur (9), et, d'autre part, une console de montage (10) portant ledit manche (8), par exemple sous la forme d'une équerre, en ce que le manche (8) est solidarisé à la console de montage 25 (10) par une liaison pivot (12) et ladite console (10) est reliée par une liaison (13, 14) avec faculté de pivotement et de translation selon des axes (PE, TE) mutuellement parallèles ou confondus à une structure support (15) formant un référentiel fixe, les axes (PM et PE) des deux liaisons pivot (12, 13) étant mutuellement sécants, 30 et en ce que la translation et le pivotement de la console (10) commandent respectivement la translation et la rotation sur lui-même de l'instrument (2, 2') associé et le pivotement du manche (8) par rapport à la console (10) commande la flexion de l'extrémité (5) de l'instrument concerné (2, 2').-13-
- 2. Dispositif d'interface maître selon la revendication 1, caractérisé en ce que les axes de pivotement (PM et PE) du manche (8) et de la console (10) sont sensiblement perpendiculaires entre eux et en ce que ledit manche (8) est monté sur la console (10) et cette dernière sur la structure support (15) de telle manière que la main de l'opérateur (9) en prise sur ledit manche (8) est située sensiblement en regard de la liaison pivot (13) entre la console (10) et la structure support (15).
- 3. Dispositif d'interface maître selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit manche (8) est monté sur une pièce support (16) de forme allongée reliée par la liaison pivot (12) à une première branche (11) de l'équerre formant console de montage (10), ladite pièce support (16) assurant un déplacement guidé dudit manche (8) selon une trajectoire circulaire centrée sur l'axe de pivotement (PM) de la liaison pivot (12) précitée et pouvant fournir une surface d'appui au poignet et éventuellement à l'avant-bras d'un opérateur (9) tenant ledit manche (8).
- 4. Dispositif d'interface maître selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (17, 18) d'aide à la manoeuvre et d'équilibrage statique du ou de chaque dispositif de poignée de commande (6, 6'), préférentiellement aptes à compenser les effets de la pesanteur lors des déplacements du manche (8) et de la console (10) respectivement autour des axes de pivotement (PM, PE), et à maintenir un état d'équilibre figé de ladite poignée (6, 6') en l'absence de sollicitation positive.
- 5. Dispositif d'interface maître selon les revendications 2 et 4, 25 caractérisé en ce que les moyens d'aide à la manoeuvre et d'équilibrage statique sont du type passif et comprennent, d'une part, une première masselotte (17) fixée à une partie de la pièce support (16) s'étendant à l'opposé du manche (8) par rapport à l'axe de pivotement (PM) de ce dernier, et, d'autre part, une seconde masselotte (18) fixée à une partie d'une 30 seconde branche (11') de l'équerre formant console de montage (10), qui s'étend au-delà de l'axe de pivotement (PE) de ladite équerre (10), en direction de l'extrémité libre de ladite branche (11'), les fixations desdites masselottes (17, 18) autorisant un réglage des positions relatives de ces dernières par rapport aux axes de pivotement respectifs (PM et PE) précités. 35
- 6. Dispositif d'interface maître selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (19, 19', 19") de détection de positions en rotation et en translation, par exemple de- 14 - type électro-optique, associés à chacune des liaisons de pivotement (12, 13) et de translation (14) du ou de chaque dispositif de poignée de commande (6, 6') considéré, la structure articulée entre la console de montage (10) et la structure support fixe (15) étant préférentiellement formée de deux sous- ensembles matériels distincts arrangés en série, à savoir un montage arbre (20)/palier (20') rotatif réalisant la liaison pivot (13) et un montage chariot (21)/rail (21') réalisant la liaison avec guidage en translation (14).
- 7. Dispositif d'interface maître selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le manche (8) est muni, au niveau de son extrémité libre (8'), d'un organe (22) de commande de l'outil ou de l'effecteur (5') de l'instrument (2, 2') contrôlé par le dispositif de poignée de commande (6, 6') considéré, par exemple sous la forme d'une gâchette ou analogue et actionnable par l'index de l'opérateur (9).
- 8. Dispositif d'interface maître selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend deux dispositifs (6 et 6') de poignée de commande manuelle dont chacun contrôle indépendamment un instrument distinct (2 ou 2') présent dans l'un des canaux de travail (3') d'un même endoscope (3).
- 9. Dispositif d'interface maître selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le ou l'un au moins des deux dispositif(s) de poignée de commande manuelle (6, 6') comprend également un organe (23) de commande de la flexion de l'extrémité (3") de l'endoscope (3), préférentiellement dans deux plans mutuellement perpendiculaires, ou de commande de la rotation et de la translation dudit endoscope (3), ledit organe (23) étant préférentiellement situé au niveau de l'extrémité libre (8') du manche (8) et aisément actionnable par le pouce de l'opérateur (9).
- 10. Dispositif d'interface maître selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le ou l'un au moins des deux dispositif(s) de poignée de commande manuelle (6, 6') est pourvu, en outre, d'un ou de plusieurs organe(s) programmable(s) (24), par exemple sous la forme de bouton(s) ou d'interrupteur(s), situé(s) au niveau de l'extrémité libre (8') du manche (8), et apte(s) et destiné(s) à commander chacun une fonction spécifique supplémentaire de l'instrument (2, 2'), de l'outil (5') ou de l'endoscope (3) ou à inhiber un organe de commande (22, 23) selon l'une quelconque des revendications 7 et 9.-15-
- 11. Installation médicale comprenant un système endoscopique avec un endoscope incorporant au moins un instrument et un dispositif maître pour la commande à distance dudit au moins un instrument, préférentiellement également de l'endoscope, ledit ou chaque instrument présentant trois degrés de liberté motorisés, à savoir une faculté de translation par rapport à l'endoscope, une faculté de rotation sur lui-même et une faculté de flexion dans un plan de l'extrémité distale opérationnelle de l'instrument, portant l'outil ou l'effecteur analogue, installation caractérisée en ce que le dispositif d'interface maître est un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.
- 12. Installation selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'à chaque instrument (2, 2') est associée une unité d'actionnement motorisée modulaire spécifique (25, 25'), portée par la structure support (26) de l'endoscope (3).
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