FR2972340A1

FR2972340A1 - Dispositif de capteurs pour appareil de reeducation

Info

Publication number: FR2972340A1
Application number: FR1100680A
Authority: FR
Inventors: Philippe Laurent
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-03-08
Filing date: 2011-03-08
Publication date: 2012-09-14

Abstract

Dispositif de capteurs dans un appareil de rééducation de la partie supérieure du corps comportant au moins une poignée (16) destinée à être saisie par un utilisateur et sur laquelle des efforts sont exercés par l'utilisateur durant une exercice de rééducation. Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend un manchon (30) adapté pour entourer le tube de la poignée, le manchon comportant au moins un capteur (32, 34, 36, 38) fixé sur sa surface intérieure en contact permanent avec le tube de la poignée, le capteur comprenant au moins une jauge de contrainte pour mesurer les efforts exercés sur le tube et communiquer les résultats de la mesure à une carte d'acquisition de données ou à un circuit électronique de conditionnement et un afficheur ou tout autre moyen de lecture d'une tension.

Description

La présente invention concerne les appareils de rééducation et de musculation destinés à être utilisés en salle de sport ou à domicile tels que les appareils munis d'agrès pour l'exercice des membres supérieurs et dont la surface portante est un plateau pouvant être mobile et concerne en particulier un dispositif de capteurs pour appareil de rééducation. Il existe des appareils disposant d'une plaque vibrante tels que celui qui est décrit dans le document WO 2008/129162 qui génèrent des vibrations unidirectionnelles verticales. Quand un individu se positionne sur la plaque vibrante en fonctionnement, son corps subit un léger déséquilibre déclenchant immédiatement le réflexe myotatique (contractions musculaires réflexes) qui permet ainsi le rééquilibrage. Ce 1.5 type de travail nécessitant à la fois la perception du mouvement à l'intérieur du corps et déclenchant des actions musculaires d'adaptation est appelé un travail de proprioception. Il est très efficace dans la préparation des sportifs et en rééducation car il permet de travailler la 20 capacité du muscle non utilisée dans des exercices où le travail musculaires « réflexe » n'intervient pas. L'inconvénient de tels appareils à plaque vibrante tient au fait qu'ils ne font pas travailler la partie supérieure du corps et en particulier les bras et les épaules. 25 Il existe cependant des appareils permettant des exercices de la partie supérieure du corps. La plupart de ces appareils présentent une structure plus ou moins sophistiquée composée de barreaux ou de tubes. Le patient exerce alors un effort particulier avec la main sur _l'un ou l'autre de ces 30 barreaux, en fonction de l'exercice demandé. La simple appréciation visuelle ou tactile de l'effort est à la fois très imprécise et subjective. Il peut être très utile pour le praticien de connaître précisément à ce moment là les forces exercées par son patient. La connaissance de ces efforts permet en effet de mettre en évidence les points de force et de faiblesse, les déséquilibres, et surtout permet de quantifier les progrès réalisés par le patient. Cela est particulièrement vrai par exemple dans le cas de la rééducation de l'épaule où le patient doit mettre en jeu des groupes de muscles précis. Il est utile dans ce cas de mesurer les efforts produits par chaque bras dans les trois directions. Il est difficile de mesurer directement les efforts sur la structure de l'appareil. En effet, les efforts utiles à connaître sont les composantes linéaires au niveau de la main. Or les capteurs utilisés dans les appareils existants mesurent les réactions sur la structure, et ces réactions dépendent des moments, c'est-à-dire de la force exercée par la main et de sa position sur la structure. Comme il n'est pas possible de mesurer les efforts dans les trois directions avec un seul capteur, certains fabricants d'appareils ont contourné le problème en positionnant des capteurs en divers points de la structure. Ils obtiennent ainsi une mesure partielle, mais sont fortement limités par les contraintes économiques et mécaniques. C'est pourquoi, le but de l'invention est de pallier les inconvénients précités en fournissant un dispositif de capteurs permettant la mesure des efforts dans un plan directement au niveau de la main dans un appareil de rééducation de la partie supérieure du corps. L'objet de l'invention est donc un dispositif de capteurs dans un appareil de rééducation de la partie supérieure du corps comportant au moins une poignée destinée à être saisie par un utilisateur et sur laquelle des efforts sont exercés par l'utilisateur durant une exercice de rééducation. Ce dispositif comprend un manchon adapté pour entourer le tube de la poignée et comportant au moins un capteur fixé sur sa surface intérieure en contact permanent avec le tube de la poignée, le capteur comprenant au moins une jauge de contrainte pour mesurer les efforts exercés sur le tube de la poignée par la main de l'utilisateur et communiquer les résultats de la mesure à une carte d'acquisition de données ou à un circuit électronique de conditionnement et un afficheur ou tout autre moyen de lecture d'une tension. Selon une caractéristique importante de l'invention chaque capteur comprend une zone de flexion entre deux zones de fixation, la zone de flexion étant en appui sur le tube de la poignée par deux points d'appui, et les zones de fixation étant fixées audit manchon de façon à communiquer à la zone de flexion les efforts exercés par l'utilisateur sur le tube par l'intermédiaire du manchon. Les buts, objets et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit faite en référence aux dessins dans lesquels : la figure 1 représente un appareil de rééducation comportant un dispositif de capteurs selon l'invention, la figure 2 représente une vue en coupe transversale du dispositif selon l'invention comportant un manchon muni de quatre capteurs et entourant le tube de la poignée ; la figure 3 représente une vue en coupe longitudinale du manchon illustré sur la figure 2 la figure 4 représente une vue en coupe longitudinale de 25 la zone de flexion du capteur ; et la figure 5 représente un dispositif de capteurs selon l'invention en deux parties et pouvant être installé à n'importe quel endroit de la poignée. Le dispositif de capteurs selon l'invention peut être 30 avantageusement intégré dans tout appareil de rééducation des de la partie supérieure du corps du type de l'appareil représenté sur la figure 1. Un appareil 10 de rééducation de la partie supérieure du corps comporte une plaque rigide 20 montée sur un axe vertical 12 fixé à un pied 11 posé au sol. L'axe 12 est dans la direction de l'axe vertical. La plaque rigide 20 peut être montée sur l'axe 12 par une liaison coulissante permettant de la faire coulisser verticalement le long du pied 12 et ainsi de la régler à la taille de l'utilisateur. Des moyens de fixation rapide ou des moyens commandés tels qu'un vérin électrique permettent d'immobiliser le dispositif vibrant le long de l'axe 12. L'axe vertical 12 peut être équipé d'une articulation 22 permettant une rotation de la partie située au-dessus de l'articulation dans un plan vertical schématisé par le plan de la feuille dans la vue de face de la figure 1. Deux bras 13 et 14 sont fixés de façon rigide sur la plaque rigide 20. A noter que Les deux bras 13 et 14 peuvent être, soit des tubes creux, soit des barreaux et donc des tubes pleins désignés par la suite sous la dénomination unique de tubes. Ils comportent chacun une articulation 23 et 24 leur permettant de se plier dans le plan horizontal. Chaque articulation 23 et 24 dispose d'un moyen de rappel (non montré) qui tend à maintenir l'articulation dépliée. Les bras 13 et 14 de l'appareil au repos sont donc dépliés de façon à ce que, pour chaque bras, la partie située avant l'articulation se trouve alignée avec la partie située après l'articulation. Les deux bras 13 ou 14 disposent respectivement d'une poignée 16 ou 17 fixée de façon coulissante le long des bras. Un moyen de fixation rapide permet d'immobiliser ou de libérer la poignée sur le bras et de régler ainsi sa position sur le bras selon la morphologie et l'envergure de l'utilisateur de chaque utilisateur. A noter que l'appareil pourrait comporter qu'un seul bras 13 ou 14.

D'autre part, la plaque rigide 20 peut pivoter autour d'un axe aligné sur l'axe horizontal perpendiculaire au plan de la feuille, ce qui permet de régler sa position, en fonction de l'exercice recherché, selon un angle maximal de 90° par rapport à la position horizontale, soit un angle total de 180°. La liaison pivot qui autorise cette rotation est placée entre la liaison coulissante le long de l'axe 12 et le dispositif vibrant. Cette liaison peut être bloquée ou laissée libre. Le mouvement de rotation obtenu grâce à cette liaison pivot se fait dans un plan vertical (Y, Z) schématisé par le plan de la feuille dans la vue de face de la figure 1. A noter que la plaque rigide pourrait être un dispositif vibrant comportant une plaque vibrante recouverte d'un capot 21. Dans ce cas, les vibrations induites par la plaque vibrante sont transmises aux poignées 16 et 17 et donc à l'utilisateur par l'intermédiaire des bras 13 et 14. Un dispositif de capteurs selon l'invention se fixe normalement sur chacune des poignées 16 et 17 de l'appareil de rééducation 10, bien qu'un seul dispositif de capteurs pourrait être fixé sur une des poignées 16 ou 17. Ainsi, en référence à la figure 2, un dispositif de capteurs représenté en coupe est fixé sur la poignée 16. Il comprend un manchon 30 qui entoure le tube de la poignée 16. Le manchon 30 comporte quatre capteurs 32, 34, 36 et 38 fixés sur sa face intérieure et à environ 90 ° les uns des autres de sorte que les capteurs 32 et 36 sont dans un même plan et les capteurs 34 et 38 sont dans un même plan également mais perpendiculaire à l'autre plan. Comme on le verra ci-dessous, chaque capteur est en appui sur le tube de la poignée 16.

Du fait de la position des capteurs à 90° l'un de l'autre, deux capteurs opposés sont sollicités par des efforts exercés par la main de l'utilisateur dans un plan et les deux autres capteurs opposés sont sollicités par des efforts exercés dans un plan perpendiculaire. Comme il a été mentionné en référence à la figure 1, la poignée de l'appareil de rééducation tenue par l'utilisateur peut prendre, du fait des différentes articulations de l'appareil et de la rotation possible du dispositif vibrant autour d'un axe horizontal, une position horizontale, une position verticale ou une position intermédiaire. Par conséquent, dans un certain type de rééducation, la poignée 16 illustrée sur la figure 2 étant en position horizontale, la main de l'utilisateur qui entoure la poignée peut exercer des efforts dans un plan vertical, soit un effort vertical F1 vers le bas qui sollicite le capteur 32 et un effort vertical F2 vers le haut qui sollicite le capteur 36. De même, la main peut exercer des efforts dans un plan horizontal, soit un effort horizontal F3 vers l'avant qui sollicite le capteur 34 et un effort horizontal F4 vers l'arrière qui sollicite le capteur 38. En supposant que la poignée soit en position verticale, la main de l'utilisateur peut alors exercer, en plus des efforts horizontaux F3 vers l'avant et F4 vers l'arrière, des efforts horizontaux Fl vers le côté gauche et F2 vers le côté droit. A noter qu'il n'est pas indispensable que chaque dispositif de capteurs comporte quatre capteurs. Cela dépend du type de rééducation à effectuer. On peut envisager un dispositif de capteurs ne comportant qu'un, deux ou trois capteurs sans sortir du cadre de l'invention. La figure 3 représente la coupe longitudinale du tube de la poignée 16 à l'endroit des capteurs 32 et 36. Comme on le voit sur la figure, chaque capteur est fixé au manchon 30 par quatre vis. Ainsi, le capteur 32 est fixé par les vis 40, 42, 44 et 46 sur le manchon 30. Le capteur 32 comprend trois zones dans le prolongement l'une de l'autre et donc solidaires: une zone centrale ou zone de flexion 48 située entre les vis 42 et 44 et sans contact avec le manchon, et deux zones de fixation 50 et 52 de part et d'autre de la zone centrale 48 sans contact avec le tube de la poignée. La zone de fixation 50 est située entre les vis 40 et 42 et la zone de fixation 52 est située entre les vis 44 et 46. La zone de flexion 48 illustrée sur la figure 4 comporte deux petites zones 60 et 62 qui servent de points d'appui du capteur sur le tube de la poignée 16. A noter que le capteur n'a pas d'autre point de contact avec le tube de la poignée. Lorsqu'un effort est produit par l'utilisateur, la poussée exercée par la main de l'utilisateur sur le tube est transmise aux points d'appui 60 et 62 par l'intermédiaire des zones de fixation 50 et 52. En conséquence, la zone de flexion 48 subit un moment fléchissant qui induit des contraintes de traction et de compression dans la zone. De manière à mesurer les contraintes induites dans la zone de flexion 48, des jauges de déformation résistives encore appelées jauges de contrainte sont placées dans cette zone. Si une seule jauge de contrainte est installée, elle l'est au milieu de la zone de flexion 48. Mais, comme il est bien connu, il est préférable d'installer quatre jauges de contrainte au milieu de la zone de flexion entre les points d'appui 60 et 62 selon une disposition en pont de Wheatstone (non montré) alimenté par un générateur de tension constante entre deux des points opposés du pont. Un voltmètre est relié entre les deux autres points opposés du pont et permet de mesurer toute variation de tension qui est proportionnelle aux variations relatives de résistance des jauges de contraintes qui constituent les branches du pont et donc des contraintes induites dans la zone de flexion. La liaison entre les jauges de contrainte et le voltmètre situé à un autre endroit de l'appareil peut se faire par fils courant le long des tubes de l'appareil. De façon à garder la traçabilité de l'exercice effectué qui est essentielle lors de traitements médicaux, le signal de mesure de la variation de tension est enregistré dans une carte d'acquisition de données ou transmis à un circuit électronique de conditionnement et un afficheur ou tout autre moyen de lecture d'une tension. A noter que l'électronique de conditionnement des jauges de contrainte peut être intégrée dans le manchon 30. Dans ce cas, il est judicieux d'intégrer également un moyen de transmission sans fil pour transmettre à résultats de mesure à la carte d'acquisition de qu'une alimentation autonome du type pile permettant ainsi un grand confort d'utilisation autonomie du capteur. Le manchon 30 disposant des quatre capteurs 38 doit avoir une longueur au moins égale à la main pour procurer une bonne préhension de distance les données ainsi ou batterie, et une totale

32, 34, 36 et largeur de la la poignée à l'utilisateur, soit environ 10 cm. Le manchon peut être installé à demeure sur le tube de la poignée 16 ou être installé à n'importe quel endroit de la poignée. Dans ce cas, on peut prévoir un manchon en deux parties articulées illustrées sur la figure 5. Une première partie 70 la plus importante comportant les capteurs 32, 36 et 38 est reliée à une partie mobile 72 comportant le capteur 34 par une charnière 74. Lorsque l'utilisateur veut installer le dispositif de capteurs sur la poignée, il saisit la partie 70 du manchon tout en introduisant son index dans la sangle 76 fixée à la partie 72 du manchon. En produisant un léger effort, il engage le tube de la poignée 16 dans la partie 70 du manchon. Il lui suffit ensuite de refermer la partie 72 du manchon sur le tube de la poignée 16 à l'aide de son index pour obtenir le contact des quatre capteurs avec le tube. A noter qu'on peut prévoir un élément de clipsage de la partie 72 sur la partie 70 de façon à ce que les capteurs demeurent en contact avec le tube. A noter que le dispositif de capteurs selon l'invention peut être utilisé sur un appareil de rééducation disposant d'une plaque vibrante du type de celle décrite dans la demande 30 de brevet international W0 2008/129162 et sur laquelle l'utilisateur se tient debout.

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif de capteurs dans un appareil (10) de rééducation de la partie supérieure du corps comportant au moins une poignée (16) destinée à être saisie par un utilisateur et sur laquelle des efforts sont exercés par l'utilisateur durant une exercice de rééducation ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend un manchon (30) adapté pour entourer le tube de.,_la poignée, ledit manchon comportant au moins un capteur {32, 34, 36, 38) fixé sur sa surface intérieure en contact permanent avec ledit tube de la poignée, ledit capteur comprenant au moins une jauge de contrainte pour mesurer les efforts exercés sur ledit tube et communiquer les résultats de la mesure à une carte d'acquisition de données.
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ledit au moins un capteur (32, 34, 36, 38) comprend une zone de flexion (48) entre deux zones de fixation (50, 52), ladite zone de flexion étant en appui sur ledit tube de la poignée (16) par deux points d'appui (60, 62), et lesdites zones de fixation étant fixées audit manchon (30) de façon à communiquer les efforts exercés par l'utilisateur sur ledit tube par l'intermédiaire dudit manchon à ladite zone de flexion.
3. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel lesdites zones de fixation (50, 52) sont fixées audit manchon (30) par des vis (40, 42 et 44, 46) et ne sont pas en contact avec ledit tube de la poignée (16) alors que ladite zone de flexion (48) est solidaire desdites zones de fixation sans être en contact avec ledit manchon.
4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, dans lequel ledit au moins un capteur (32, 34, 36, 38) comprend quatrejauges de contraintes situées au centre de ladite zone de flexion (48) entre lesdits points d'appui (60, 62), lesdites 35 jauges étant disposées en pont de Wheatstone alimenté par un générateur de tension constante entre deux points opposés dudit pont.
5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel un 40 voltmètre est relié entre les deux autres points opposés du pont et permet de mesurer toute variation de tension qui est proportionnelle aux variations relatives de résistance desdites jauges de contrainte constituant les branches dudit pont de Wheatstone. 45
6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel ledit voltmètre est intégré dans ledit manchon 30 et ledit dispositif comprend un moyen de transmission sans fil et une alimentation autonome pour transmettre à distance les 50 résultats de mesure à ladite carte d'acquisition de données.
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, comprenant quatre capteurs (32, 34, 36 et 38) fixés sur la surface intérieure dudit manchon (30) à environ 90° les uns 55 des autres de manière à ce que deux capteurs opposés soient sollicités par des efforts exercés par la main de l'utilisateur dans un plan et que les deux autres capteurs opposés soient sollicités par des efforts exercés dans un plan perpendiculaire. 60
8.Dispositif selon la revendication 7, dans lequel ledit manchon (30) est composée de deux parties articulées, une première partie (70) comportant trois des capteurs (32, 36 et 38) à une partie mobile (72) comportant le quatrième capteur 65 (34) reliée à la première partie par une charnière (74) de sorte que l'utilisateur peut installer le dispositif decapteurs à n'importe quel endroit de la poignée en saisissant ladite première partie du manchon tout en introduisant son index dans une sangle (76) fixée à ladite partie mobile (72) 70 produisant un léger effort, puis en engageant le tube de la poignée (16) dans ladite première partie et enfin en refermant ladite partie mobile sur le tube de la poignée à l'aide de son index pour obtenir le contact des quatre capteurs avec le tube. 75
9. Appareil de rééducation de la partie supérieure du corps comprenant au moins un dispositif de capteurs selon l'une des revendications précédentes. 80
10. Appareil de rééducation de la partie supérieure du corps selon la revendication 9, comportant au moins un dispositif vibrant tel qu'une plaque vibrante.