DISPOSITIF OPTIQUE POUR FACILITER LES INTERVENTIONS DELICATES, ADAPTE AUX APPLICATIONS DENTAIRES
La présente invention concerne un dispositif optique adapté à des observations ou des interventions délicates sur des objets ou des personnes, pour lesquelles la simple vue directe est insuffisante. Elle concerne particulièrement les dentistes dont 1 ' intervention dans la bouche de patient à l'œil nu demande de la précision malgré une vision difficile, pour la détection des micro caries par exemple. Elle peut aussi s'appliquer de manière similaire aux interventions chirurgicales . Elle est aussi adaptée aux observations ou interventions de précision sur des objets, dont la géométrie est telle que la vision est difficile à l'œil nu.
Depuis des décennies, les spécialistes des professions dentaires opèrent à l'oeil nu ou avec leurs paires de lunettes personnelles, voire accessoirement selon les degrés de précision exigés à l'aide de loupes et/ou de lunettes grossissantes spéciales, qu'ils maintiennent fixées sur leur œil de manière difficile à supporter. De leur côté, les patients font des efforts inconfortables pour orienter leur bouche, ouverte au maximum, de la manière la plus adaptée au besoin du praticien. Les dentistes ayant pour habitude de travailler assis ne peuvent utiliser que très difficilement ces loupes ou ces paires de lunettes spéciales grossissantes, puisqu'elles ne sont pas adaptées à l'angle de vue de la bouche d'un patient à partir d'une position assise. D'autre part, les grosses loupes ne donnent pas entière satisfaction,
puisque les grossissements obtenus ne focalisent les images nettes qu'au centre des loupes. Les distorsions périphériques sont souvent importantes .
En réaction à ces problèmes de vision, les dentistes modifient le réglage de leurs sièges professionnels, changent leurs positions en se penchant par exemple, voire se mettent debout. Il en découle un manque de confort de travail, un stress, et souvent des ennuis de santé suite aux contorsions pénibles et répétées, monopolisant à longueur de journée les bras, le dos, la vue, les jambes,...
D'autre part, à moins que les praticiens dentaires ne se munissent en permanence de masques antibactériens, ce qui est contraignant, les projections bactériennes échangées durant les traitements les contaminent.
Quant à l'éclairage, les coupoles modernes sont souvent insuffisantes .
Certains dentistes disposent aujourd'hui de micro-caméras renvoyant les images de la bouche des patients sur des écrans. Toutefois, cette solution s'avère peu conviviale,' car elle nécessite des opérations incessantes de cadrage de ces micro-caméras.
Les dentistes disposent aussi d'un instrument composé d'un petit manche et muni à son extrémité d'un petit miroir généralement rond, qu'ils maintiennent d'une main dans la bouche d'un patient afin d'obtenir une vue sous un angle différent . Cette méthode très simple et ancienne est loin d'être optimale puisqu'elle condamne une main du dentiste et l'oblige à travailler à l'aide d'une vision réduite sur un miroir de très petite taille.
L'objet de l'invention consiste à proposer un dispositif adapté aux opérations et interventions délicates d'une personne que nous appellerons l'opérateur par la suite, qui peut notamment être un dentiste, qui permet de supprimer les inconvénients mentionnés ci-dessus.
Plus précisément, un premier objet de la présente invention consiste à proposer un dispositif optique permettant d'augmenter la précision de l'intervention d'un opérateur dans des conditions dont la vision à l'œil nu est délicate.
Un second objet de la présente invention consiste à proposer un dispositif optique permettant une intervention conviviale et souple d'un opérateur, quelle que soit la position de son choix, assise ou debout .
Un troisième objet de la présente invention consiste à proposer un dispositif optique qui propose une image de qualité, avec une netteté garantie sur une grande surface .
Un quatrième objet de la présente invention consiste à proposer un dispositif permettant à un opérateur dans le domaine médical d'améliorer les conditions d'hygiène de son intervention.
L'invention est basée sur un module optique grossissant de qualité, monté sur un cadre support relié à un bras articulé, permettant son placement simple et facile, au-dessus de la bouche d'un patient dans le cas d'une application dentaire par exemple, ce qui permet à l'opérateur d'obtenir une vue améliorée d'un objet ou d'une personne et augmente la qualité de son intervention tout en la rendant plus confortable et conviviale .
Selon le même concept, ce dispositif peut combiner les éléments additionnels suivants qui lui ajoutent des fonctions supplémentaires :
-un miroir, -un second module optique grossissant,
-un module prismatique rotatif,
-un miroir additionnel monté sur un bras articulé,
-un filtre anti-bactérien,
-un éclairage adapté, -un filtre anti-reflet,
-une tablette de rangement montée sur un bras,...
Les éléments optiques ci-dessus seront calculés pour offrir la meilleure qualité possible pour chaque application. Notamment, dans le cadre d'une application dentaire, les éléments optiques doivent tenir compte d'exigences particulières car ils doivent permettre une utilisation du dispositif selon des positions assises
ou debout du dentiste, tout en garantissant une image nette, permettre un cadrage facile au-dessus de la bouche d'un patient, et offrir la vue grossie de n'importe quelle partie de la dentition du patient.
La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description de modes d'exécutions ci-après, et avec le support des figues :
La figure 1 représente en perspective cavalière un mode d'exécution de l'invention ; la figure 2 représente la perspective d'un module optique selon un mode d'exécution ; la figure 3 représente une vue en coupe du module optique selon un mode d'exécution ; les figures 4 à 6 illustrent le fonctionnement du dispositif selon un mode d'exécution ; les figure 7 à 10 représentent l'utilisation du dispositif selon des modes d'exécution par un ou plusieurs opérateur (s) ; la figure 11 représente une autre vue en perspective du dispositif selon un mode d'exécution ; les figures 12 et 13 représentent un mode d'exécution d'un module prismatique ; la figure 14 représente l'utilisation d'un mode d'exécution dans une application dentaire ; la figure 15 représente un mode d'exécution avec un module prismatique ;
la figure 16 illustre un mode d'exécution dans le cadre d'une application dentaire ; les figures 17 à 20 représentent le fonctionnement du module prismatique rotatif d'un mode d'exécution dans le cadre d'une application dentaire ; les figures 21 à 23 illustrent des modes d'exécution pour différentes applications.
Selon un mode d'exécution représenté sur la figure 1 en perspective, dans le cadre d'une utilisation par urt- dentiste, le dispositif comprend un module optique 1 monté sur un cadre support, relié à un bras articulé 21 (non représenté) .
Le module optique 1 a pour fonction de grossir une image placée en dessous. Il est de préférence plat, mais il pourrait aussi être partiellement ou totalement bombé. Il est destiné à être intercalé entre la bouche d'un patient et son dentiste afin que ce dernier puisse obtenir une vision grossie de la bouche. Le bras, articulé 21 (figure 7) permet au dentiste de le positionner au mieux selon la position de travail qu'il a adoptée, par exemple une position debout ou assise.
Le module optique est une lentille à échelon dont la structure est représentée sur les figures 2 et 3. Il est constitué de microstructures 29 qui ont la forme de stries concentriques. 32. Comme illustré sur la figure 2, les rayons lumineux 28 convergent vers le point de convergence 33 sur l'axe central 30 du module optique 1.
La figure 3 montre en coupe les stries concentriques 32, dont la hauteur est plus importante à la périphérie du module optique 1 qu'au centre. Plus on va vers le centre du module optique 1 et plus la hauteur des stries concentriques 32 diminue. Cette géométrie permet d'éliminer les distorsions périphériques de l'image obtenue. De plus, la face du module optique 1 contenant ces stries concentriques sera placées vers le haut, de manière opposée à la bouche du patient, afin d'augmenter encore la réduction des distorsions latérales .
La géométrie et les caractéristiques optiques des microstructures déterminent les propriétés optiques du module optique 1, comme par exemple les points de focale, le grossissement, la netteté des images, les piqués d'images, les reliefs,...
Aussi, le module optique selon le présent mode d'exécution possède les caractéristiques suivantes :
DISTANCE FOCALE : 400 mm
NOMBRE DE STRIES PAR MILLIMETRE : 1.968 (soit un pas de 0.508) POINT CONJUGUE : infini
PLAN CONJUGUE : 400 mm
Finalement, les propriétés optiques sont choisies de manière à permettre une utilisation du module optique
dans toutes les situations, que le dispositif soit proche ou éloigné de la bouche du patient (en général de 10 à 50 cm) , que le dentiste soit assis et proche de la surface supérieure du module optique ou debout et éloigné de cette surface.
C'est pourquoi l'homme du métier pourra utiliser différents modules optiques pour l'application dentaire dont les différentes données seront comprises dans les plages de tolérance suivantes :
DISTANCE FOCALE : de 317.5 à 762 mm
NOMBRE DE STRIES PAR MILLIMETRE : de 1.968 à 13.158 (soit un pas de 0.076 à 0.508)
POINT CONJUGUE : de 626.9 mm à l'infini PLAN CONJUGUE : de 317.5 à 1575 mm
Ces différentes données sont liées entre elles et l'homme du métier choisira parmi ces plages une combinaison de données de manière à obtenir un bon résultat optique.
Avantageusement, le module optique 1 est monté de manière amovible, afin de permettre au dentiste de le changer selon la position et la vue de son choix. Il dispose de plusieurs modules optiques de propriétés de grossissement différentes, et place celui de son choi selon son besoin sur le cadre support de son dispositif. En variante, le module optique 1 est mobile et guidé par des rails glissières 4 permettant ainsi son mouvement à la fois longitudinal et transversal, ce
qui offre la possibilité de bouger l'image de la bouche du patient, sans toucher aux autres réglages du dispositif .
Le cadre support est lié à un bras articulé 21 et comporte une poignée de manipulation 6 qui permet au dentiste de pouvoir positionner facilement le dispositif au-dessus de la bouche du patient. La liaison entre le bras 21 et le cadre support est une liaison de type rotule 42 (figure 15) qui permet au dentiste 10 de pouvoir ensuite orienter facilement le dispositif optique de manière à voir la partie de la dentition de son choix.
En outre, un miroir 2 amovible, de forme rectangulaire, est relié au cadre support de manière mobile en rotation selon un axe 23 (figure 11) . Comme illustré sur les figures 4, 5 et 7, il a pour fonction de renvoyer l'image 19 de la bouche 15 du patient, grossie par le module optique 1, vers le dentiste 10, selon l'angle de vision 14. Ainsi, le dentiste réglera son orientation de façon à obtenir la meilleure vue de l'image grossie de la bouche du patient, selon la position de travail de son choix. Cela est notamment utile pour une intervention en position assise telle que représentée sur la figure 7. Dans ce cas, le dentiste 10 se positionne sur un siège 17 derrière la tête du patient, allongé sur un fauteuil 18, peut poser ses bras sur un repose bras 16 afin de diminuer sa fatigue. Il peut alors disposer ses mains dans la
bouche du patient en guidant ses gestes par la vue renvoyée par le miroir 2 afin d'intervenir dans les meilleures conditions de confort.
Le dentiste 10 peut aussi choisir d'enlever le miroir écran 2 dans le but de regarder 1 ' image agrandie de la bouche du patient directement à travers le module optique 1, tel qu'illustré sur la figure 8.
Le cadre support est en outre équipé sur sa face inférieure de deux lampes d'éclairage 3 directionnelles qui permettent un éclairage de la bouche du patient (voir figure 5 et 14) . Le faisceau des lampes 3 est orienté de sorte à éclairer la dentition du patient sans l'éblouir.
Un filtre anti-reflet 12 (figure 14) est installé d'une manière qui peut être amovible ou non dans le cadre support afin d'améliorer la vision en éliminant les reflets.
De plus, un filtre anti-bactérien transparent et interchangeable 38 est de même disposé au sein du cadre support : sa fonction est de représenter un écran protégeant le dentiste des éventuelles bactéries provenant du patient, par projection de sang ou de salive par exemple. Ce filtre sera changé à chaque patient .
Le dispositif est aussi équipé dans ce mode d'exécution d'un module rotatif prismatique 37 monté dans le cadre support sous le module optique 1. Sa fonction est de modifier l'orientation de l'image de la bouche du patient. Pour cela, il est mobile en rotation autour d'un axe vertical au cadre support. Comme représenté sur la figure 15, le module 37 est inséré dans un support 44, comporte sur son pourtour une dentelure 45 créant un engrenage 47 avec une molette 46. En tournant manuellement cette molette, le dentiste fait tourner le module 37, ce qui tourne l'image de la bouche du patient. Cet effet est illustré sur les figures 17 à 20, qui représentent quatre images de la bouche du patient correspondant à des positions successives différentes du module prismatique obtenues par une rotation d'un quart de tour à chaque fois. Ainsi, la figure 17 montre la bouche 56 d'un patient avec une priorité visuelle sur les dents du bas. La figure 18 montre la bouche 57 du même patient resté positionné de la même manière dans son fauteuil 18 avec une priorité visuelle vue de trois quarts gauche. La figure 19 montre la bouche d'un patient 58 avec une priorité visuelle sur les dents du haut et la figure 20 montre la bouche d'un patient 59 avec une priorité visuelle de trois quarts droite. Les cubes repères 52 à 55 servent de point de repère pour illustrer les différentes visions obtenues de la bouche, respectivement 56 à 59. Les différentes vues correspondent donc bien à une rotation d'un quart de tour entre chacune d'entre elles. Ainsi, par une simple rotation de la molette 46, le dentiste pourra choisir la vue qui convient le mieux
à son intervention. En variante, le module pourrait être monté de manière fixe dans le cadre support, un choix d'angle de vue déterminé ayant été choisi au préalable.
Le module prismatique 37 est représenté en perspective sur la figure 12 et en coupe sur la figure 13. Il est sensiblement plat, comporte des stries linéaires 41 et a pour effet la déviation des rayons lumineux 40. Selon le mode d'exécution, il possède les caractéristiques suivantes :
ANGLE DU PRISME : 31 degrés DEFLEXION DE L'ANGLE : 16 NOMBRE DE stries PAR mm : 6.579 (soit un pas de 0.152) OUVERTURE LIBRE : 240X240 LONGUEUR DU PRISME : 240 mm
L'homme du métier pourra utiliser différents modules prismatiques pour l'application dentaire dont les différentes données seront comprises dans les plages de tolérance suivantes :
ANGLE DU PRISME : de 11 à 41 degrés
DEFLEXION DE L'ANGLE : de 5 à 23 NOMBRE DE stries PAR mm : 1.969 à 7.874 (soit un pas de 0.127 à 0.508) .
Ces différentes données sont liées entre elles et l'homme du métier choisira parmi ces plages une
combinaison de données de manière à obtenir un bon résultat optique.
Les stries linéaires sont de préférence orientées vers le haut, de manière opposée à la bouche du patient.
Le module prismatique 37 possède la seconde fonction d'amplifier la lumière, grâce à l'angle des microstructures et la déflexion de l'angle des microstructures.
Le dispositif est muni d'un miroir additionnel 39, relié de manière mobile au reste du support par un bras articulé 21, tel qu'illustré sur la figure 14. Il a pour fonction de renvoyer les images des parties les plus inaccessibles de la dentition de la bouche 15 d'un patient, soit principalement la partie cachée des dents du haut, vers le reste du dispositif décrit précédemment. Il remplace le petit miroir utilisé actuellement par les dentistes pour observer les parties de la dentition inaccessibles à l'œil nu. Le dispositif permet donc de visionner selon l'exemple de la figure 14 les dents du haut : le rayon lumineux 11 est renvoyé par le miroir 39 vers le cadre support, traverse le module prismatique 37 et le module optique 1 avant d'être renvoyé vers le dentiste 10 par le miroir 2.
Optionnellement , le miroir additionnel 39 comporte des volets rabattables qui ont pour fonction de donner la possibilité à un praticien dentiste de voir éventuellement sur les côtés des dents qui sont cachées, comme cela est illustré sur la figure 16.
Optionnellement, un second module optique à vision directe 60, de propriétés optiques similaires au module optique 1, est monté d'une manière amovible et orientable sur le cadre support . Sa fonction consiste à offrir au dentiste une seconde vue grossie de la bouche du patient. Selon l'utilisation du dispositif illustrée sur les figures 5 ou 7, le dentiste dispose alors dans le même temps de deux images différentes complémentaires de la bouche du patient, une image grossie 14 réfléchie par le miroir 2 et une image grossie 62 directement visible au travers du module optique 60.
En variante, tous les éléments mobiles du dispositif, les bras articulés et les éléments optiques, les repose-bras et les sièges,... peuvent être motorisés, à l'aide par exemple de micro-moteurs, de façon à être commandés simplement par les opérateurs.
Selon une autre variante, une tablette de rangement 7 supportant les instruments dentaires, nécessaires à l'intervention du dentiste, est reliée au cadre support par un bras .
Le dispositif selon 1 ' invention est aussi adapté à d'autres domaines médicaux, peut être utile aux interventions chirurgicales, être utilisé par les orthodontistes, les manucures, les pédicures, les ophtalmologistes, les oto-rhino-laryngologistes, les vétérinaires...,
Il peut aussi être adapté pour une observation d'un objet de petite taille, et utile aux horlogers, aux bijoutiers, aux diamantaires, pour la mécanique haute précision, l'électronique,... La figure 22 représente une application pour l'observation d'un insecte. On retrouve un bras articulé 21, relié à un cadre support mobile par une poignée 6, comprenant un module optique 1, un module prismatique rotatif 37, une molette 46 de réglage du module 37.
Le dispositif selon l'invention permet donc à un dentiste une intervention dans la bouche d'un patient en guidant ses mouvements grâce à une vue indirecte de la bouche du patient. L'image présentée par le dispositif étant grossie et orientée de manière optimale, la précision de son intervention est améliorée. Les grossissements sont naturels tant sur les points de vues des contrastes, des couleurs et des reliefs, et ne présentent pas de distorsion latérale.
D'autre part, le dispositif lui permet d'intervenir selon la position de son choix, tout en ayant accès à la vue de son choix, le patient restant immobile : cela augmente le confort de son travail et réduit les
problêmes de santé. Il peut par exemple travailler le dos droit et les bras reposant sur des repose-bras.
D'autre part, le dispositif réduit les inconvénients liés aux projections de bactérie, grâce d'une part à 1 ' éloignement du positionnement du dentiste et grâce d'autre part à l'utilisation d'un filtre anti-bactérien sur le dispositif. Il n'a plus besoin de porter un masque .
Le dispositif est de plus compact, léger, facile à déplacer et à cadrer selon la vue souhaitée.
Le dispositif 35 de la figure 21 se présente avantageusement sous une forme compacte emboîtant ou n'emboîtant pas la face avant du téléviseur 36 ou de n'importe quel autre monitor, le module optique 1 est interchangeable de façon à convenir à plusieurs choix de grossissements, la réalisation particulière de la- figure 21 ne comporte pas de miroir écran 2 mais pourrait en comporter un ou plusieurs. Les domaines d'applications où le montage de la figure 21 peut s'appliquer sont par exemple : les écrans de G. P. S, les écrans d'ordinateurs, de télévisions, de téléphones portables, les bandeaux des cuisinières ou fours encastrables, les écrans de contrôles de machines outils, les tableaux de bords des voitures, avions, camions, cars, trains, les écrans tactiles et de contrôle des synthétiseurs électroniques de musique, les écrans des combinés radio stéréo laser CD. qui comportent des diodes qui s'allument et qui s'éteignent au rythme de la musique ou de la voix, les bandeaux des
fours et des cuisinières, les écrans de contrôle des machines électroniques pour le médical , ...
Le miroir écran 2 pourrait être de type miroir de Fresnel, mais aussi un miroir holographique ou des lentilles holographiques.
Le module optique 1 pourrait se servir en complément d'un miroir holographique, d'un miroir de Fresnel ou des lentilles holographiques .