EP2362802A2 - Dispositif de rehabilitation - Google Patents

Dispositif de rehabilitation

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Publication number
EP2362802A2
EP2362802A2 EP09825664A EP09825664A EP2362802A2 EP 2362802 A2 EP2362802 A2 EP 2362802A2 EP 09825664 A EP09825664 A EP 09825664A EP 09825664 A EP09825664 A EP 09825664A EP 2362802 A2 EP2362802 A2 EP 2362802A2
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EP
European Patent Office
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person
movable member
base
sensors
controller
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09825664A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Bruno Lequeux
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Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of EP2362802A2 publication Critical patent/EP2362802A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A63B21/00—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices
    • A63B21/00178—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices for active exercising, the apparatus being also usable for passive exercising
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    • A63B2024/009—Electric or electronic controls for exercising apparatus of groups A63B21/00 - A63B23/00, e.g. controlling load the load of the exercise apparatus being controlled in synchronism with visualising systems, e.g. hill slope
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    • A63B23/00—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body
    • A63B23/035—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously
    • A63B23/04—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously for lower limbs
    • A63B23/0405—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously for lower limbs involving a bending of the knee and hip joints simultaneously
    • A63B23/0417—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously for lower limbs involving a bending of the knee and hip joints simultaneously with guided foot supports moving parallel to the body-symmetrical-plane by translation
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    • A63B24/00—Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A63B24/0075—Means for generating exercise programmes or schemes, e.g. computerized virtual trainer, e.g. using expert databases

Definitions

  • the invention relates to the field of devices that can be used for the rehabilitation and rehabilitation of patients, for the training and weight training of sportsmen and for the prevention of physical problems and the well-being of persons.
  • DESCRIPTION OF THE STATE OF THE ART [0002] It is recognized that for the rehabilitation of patients, control of the parameters of the movements performed is essential.
  • the modes of mobilization we distinguish the following modes: the isotonic mode, in which the effort provided by the muscle is constant; the isometric mode, in which the muscle provides a determined effort, and the limb does not move; the isokinetic mode, in which the limb moves at a predetermined speed, and provides a variable effort.
  • WO0110508 discloses a rehabilitation device comprising position detectors can be attached to a patient member and able to transmit position signals of the member or members to which the detectors are attached and a controller capable of receiving and recording the said signals and to communicate to the patient instructions as to the exercise to be performed.
  • This device therefore makes it possible to choose a program of movements to be performed by the patient and to check the correct execution of this movement program.
  • this device is purely passive and only allows to measure positions and angles, and incidentally, the forces exerted by the foot of the patient on the ground (Examples 6 and 7).
  • the applicant of the present invention has developed a device for proprioceptive rehabilitation and / or physical training, known as the name "Giroplan” and described in EP0240497.
  • the "Giroplan” is made up of 3 interconnected elements: (1) A 360 ° turntable on which accessories can be mounted that allow to work all parts of the body.
  • the plate has an adjustable brake, which adjusts the braking torque.
  • This device has many advantages, such as its simplicity, its lightness, which allows the therapist to use it at the bedside of patients and / or in home visits, its flexibility for a wide class of exercises and pathologies.
  • This apparatus having an adjustable and controllable electromagnetic brake and a measurement of the angle of the turntable allows the user to perform in a controlled manner any type of exercise in which the resistance force and the speed of execution can be variable in a programmed amplitude.
  • it does not allow exercises in which the force, motion or combination is imposed by the device in a passive, active, isokinetic or isotonic (concentric or eccentric) mode. It also does not allow to track the position and movement of a patient's limb in the three dimensions of space and to impose a movement, while measuring the reaction force and to visualize and model precisely the target musculature.
  • the invention provides a device for rehabilitation and / or physical training of a person.
  • the device comprises a base and a movable member adapted to move relative to the base according to a degree of freedom guided by guide means.
  • the movable member is provided with means for fixing accessories for gripping or fixing members of the said person.
  • the device comprises a set of position and / or pressure sensors placed on the movable member, the accessories, or on the body of the user.
  • the device comprises a controller receiving position and exerted pressure information capable of inferring in real time the biomechanical characteristics of the movements performed by the user, to model the quality of muscle work and to give back movement instructions to the user. the person to properly carry out the rehabilitation and / or physical training program.
  • slave motor means directly drive said movable member and are able to impose on the user movements: passive or active, isometric, isokinetic or isotonic (concentric or eccentric).
  • They advantageously comprise a torque servomotor comprising a stator with a large number of poles and a rotor comprising permanent magnets, the rotor directly driving the movable member.
  • the mobile member is a plateau capable of moving according to a degree of freedom of rotation relative to the base.
  • the torque servomotor is in this case a rotary motor, and the guide means are circular.
  • the movable member is a carriage adapted to move with a degree of freedom of translation relative to the base.
  • the torque servomotor is in this case a linear motor, and the guide means are also linear.
  • the controller is advantageously connected to a display that indicates to the person instructions to move, the movements actually made and corrections to make.
  • the instructions can also be transmitted in sound form, for example by tones, or a voice synthesis device.
  • the attachment means of accessories may comprise a plurality of parallel dovetail grooves in which the accessories can be fixed. This gives a great flexibility in the choice of positions of the accessories.
  • the set of position sensors comprises radio-identification radio-tags, also known as "RFID tags" (Radio Frequency Identification).
  • FIG. 1 is a perspective view of a first embodiment of a device according to the invention in which the movement is rotary.
  • FIG. 2 is a perspective view of a second embodiment of a device according to the invention in which the movement is linear.
  • FIG. 3 is a block diagram showing components of a device according to the invention, and their interactions.
  • Figs. 4a and 4b are respectively a view from above and a view from below of a device according to the first embodiment of the invention.
  • Figs. 5a, 5b and 5c are respectively a bottom view of a plate, the top of a base and the side of a device according to the first embodiment of the invention.
  • FIG. 6 is a bottom view of a device according to the second embodiment of the invention.
  • Figs. 7a, 7b and 7c are respectively a bottom view of a carriage, the top of a base and the side of a device according to the second embodiment of the invention.
  • FIG. 8 is an anterior view and a rear view of a person on which position sensors of a device are disposed according to the invention.
  • Figs. 9a, 9b and 9c are respectively a view of the dorsal surface and the palmar surface of a hand, and of the plantar surface of a foot of a person on which position sensors and pressure sensors are arranged. a device according to the invention.
  • the rotary rehabilitation device 10 comprises a base 20 on which is rotatably mounted a plate 30.
  • the base 20 can be positioned in various inclinations by being hinged by means of a hinge 40 to a base 50.
  • the position of the base 20 is then maintained by means of a telescopic rod and fastening means.
  • the plate 30 is rotatably mounted on the base 20. It is possible to mount on this plate 30 various accessories for gripping or fixing a limb.
  • the base can be placed on the ground to allow the user among others to work standing on the plate 30, but can also be mounted vertically on a stand, a wall, as shown in FIG. 1, or placed on a table.
  • the device according to the invention comprises a dynamometric servomotor (not shown in FIG. 1), a controller and a display 75, such as a screen that communicates instructions to the person .
  • positional and / or pressure sensors can be placed on certain accessories and / or on the person. selected points. These sensors will be described in more detail below.
  • FIG. 2 is a perspective view of a second embodiment of a device according to the invention in which the movement is linear.
  • This device also comprises a base 90.
  • a carriage 100 can move in translation over a distance of, for example, 1m.
  • a linear servo motor described in more detail below, controls the movement of the carriage.
  • a controller 110 controls the device and displays instructions on the display device 75,
  • FIG. 3 is a block diagram showing components of a device according to the invention, and their interactions.
  • the controller 110 receives signals from the position sensors 120 and / or the pressure sensors 130. Depending on the exercise program that has been selected, the controller 110 transmits to the rotary servo motor 150 or linear 140 positional instructions angular, torque or angular velocity in the rotary embodiment, or position, force or velocity in the linear embodiment.
  • the engine 140,150 can also transmit indications of angular position or torque, or linear position or force.
  • the controller 110 also transmits to a display 75 instructions to the patient, as to the exercise to be performed (total number of repetitions / remaining) and the intensity of the exercise. In isokinetic exercise, the patient is instructed to perform a movement with a predetermined speed.
  • a graph bar on the screen indicates to the patient the actual speed achieved.
  • a representation mode such as a color, indicates whether the realized speed is lower, higher than a desired range, or located in that range.
  • the controller 110 simultaneously gives instructions to the motor 150, 140 to adapt the resistance to be overcome by the muscle.
  • the device of the invention thus gives a permanent visual or auditory feedback.
  • the position sensors 120 may be "RFID tags" (Radio Frequency Identification). The acquisition of the position of the tags is carried out with a period of the order of one millisecond, in the three dimensions of the space, from a reader placed on the base of the device or on the user. It is also possible to use gyroscope transmitters.
  • FIG. 4a is a top view of the rotary rehabilitation device 10.
  • the plate 30 has a plurality of dovetail section grooves 160. It is thus possible to attach one or more accessories in selected positions on the surface of the plate 30. can thus adapt the device to the desired amplitude of movement and the size of the patient.
  • Fig. 4b is a view from below of this same device.
  • the base 50 is articulated to the base 20 by means of hinges 40.
  • a telescopic rod or rod 170 makes it possible to adjust the angle of inclination of the base 20 with respect to the base 50. It is thus possible to vary the type of movements. to achieve and obtain trajectories in the three dimensions of space.
  • FIG. 5a is a view from below of a plate 30 of the rotary rehabilitation device.
  • Permanent magnets 180 are aligned in a ring on the periphery of the plate. These magnets 180 are arranged to produce a magnetic field perpendicular to the plane of the plate, and oriented alternately upwardly and downwardly with respect to this plane.
  • Fig. 5b is a top view of a base.
  • Coils 190 are arranged in a ring and face the permanent magnets 180. Inside these coils 190 is disposed a slideway comprising a rail 200 and movable elements 210. This slide ensures that a predetermined distance is maintained between the magnets 180 permanent and windings 190 and allows the rotation of the board
  • FIG. 5c is a side of the device 10.
  • the choice of the type of motor and slide has made a very compact device.
  • FIG. 6 is a bottom view of a device 80 according to the second embodiment of the invention.
  • On a base 90 are mounted the coils 190 of a linear motor and the rail 200 of a slide.
  • a carriage 100 is secured to one or more movable elements 210 sliding on the rail 200. When the carriage 100 is large, one can mount wheels 220 to guide its movement.
  • a handle 70 is mounted on the carriage 100.
  • FIG. 7a is a bottom view of a carriage of a device according to the second embodiment of the invention, showing the permanent magnets 180 and the movable elements 210 of the slideway fixed to the carriage 100.
  • FIG. 7b is a top view of a base 90, the rail 200 of the slideway and the coils 190 of the linear motor.
  • Fig.7c is a side view next arrow A of Fig.6 of this same device.
  • FIG. 8 is an anterior and posterior view of a person on which are disposed position sensors of a device according to the invention. Sensors are advantageously arranged at a selection of the positions, according to the necessities of the exercise: external malleolus (ME), internal malleolus (Ml), external condyle (CE), internal condyle (Cl), anterior anterior iliac spine (EIAS ), Sacrum Top (SAC), Epicondyle (EpC), Epitrochlea (EpT) 1 Acromion (ACR), Sternum (STE), 7th Cervical (C7), Mastoid Apophysis (MAS), Forehead (FRO). Subsets of individual sensors may be formed to follow a particular limb or segment of a member.
  • ME external malleolus
  • Ml internal malleolus
  • CE internal condyle
  • Cl internal condyle
  • EIAS anterior anterior iliac spine
  • SAC Sacrum Top
  • EpC Epicondyle
  • FIG. 9a view of the dorsal surface on which position sensors have been installed at the following points: distal end of the phalanges, outer face of the distal end of the 1st, 2nd and 4th metacarpals, radial styloid process (thumb side), styloid apophysis cubital (small finger side).
  • FIG. 9b is a view of the palmar surface of a hand on which pressure sensors have been installed at the following points: distal end of the phalanges, distal end of the 2nd and 4th metacarpals, external face of the distal end of the 2nd and 4th 4th metacarpal, thenar eminence (inch side), hypothenar eminence (small finger side).
  • the set of position and pressure sensors of a hand can advantageously be arranged in a glove.
  • 9c is a view of the plantar surface of a person's foot on which position sensors and pressure sensors are arranged at the following points: (OF1 to OF5 and OP1 to OP5) Toes 1 to 5 (sensors of force and position), (MF1 and MF5) External face of the Distal End of the 1st and 5th
  • the rotor directly drives the turntable or moving carriage.
  • the field is directed in the axis of rotation. No rotation shaft is needed, the support being provided by the slide.
  • the field is perpendicular to the base.
  • the slide may be a ball slide, provided by THK, and described in US 5265963, or a friction slide.
  • the device according to the invention can induce totally different modes of execution thanks to the servomotor and / or the sensors of the present invention.
  • Fig.1 shows an exercise of flexion / extension of the knee where the servo motor alone via the controller can impose the user different modes of operation: passive or active, isometric, isokinetic or isotonic (concentric or eccentric) but in a global way because we use here only the stress sensors and position of the servo-motor.
  • Example 2 Specific strengthening of the vastus medialis of the quadriceps muscle [0036] As in Fig.1, the person flexes / extends the knee. A pressure sensor placed on the internal face of the forefoot makes it possible to force the patient to press more or less heavily on the latter during the flexion and extension movement to cause the more or less intense contraction of the vast internal quadriceps.
  • two pressure sensors one placed below the forefoot and the other under the heel (or from the PLF sensor of Fig. 9c if using the sock) , which allow: 1. To force the patient to distribute pressure evenly over the forefoot and heel. 2. to help the patient to control this pressure distribution by increasing the resistance in a definite way if the speed of execution slows down and / or if the pressure decreases under the heel according to neurological criteria defined with respect to the capabilities of the patient.
  • the device of the invention dialogue with the patient, displays its result and promotes consistency in the effort, both in the control of it as in the creation of a beneficial rhythm by sonic, visual or pressure-sensitive points of reference that guarantee the proper movement.
  • the device of the invention is not limited to the simple "Muscular Strengthening", it is a new "Platform for Functional Rehabilitation and physical preparation of athletes".
  • the device of the invention allows to gather as many therapeutic possibilities in a single system while objectifying their realization. This device thus makes it possible to visualize and concretize via a controller the distribution of the moments of force of a three-dimensional movement carried out induced by the device.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif (10,80) de réhabilitation et/ou d'entraînement physique d'une personne comportant un socle (20; 90) et un organe mobile (30; 100) apte à se déplacer par rapport au socle (20; 90) suivant un degré de liberté, guide par des moyens de guidage et freine par des moyens de freinage réglables, I'organe mobile (30; 100) étant muni de moyens de fixation d'accessoires (60, 70) de préhension ou de fixation de membres de Ia dite personne. Le dispositif (10,20) comporte un ensemble de capteurs de position (120) et de pression (130) pouvant être fixes sur I'organe mobile (30;100), sur un accessoire de préhension (60, 70) fixe à I'organe mobile et/ou sur Ia personne, et un contrôleur (110) apte à recevoir des signaux transmis par lesdits capteurs de position (120) et de pression (130) permettant au contrôleur (110) de faire une analyse biomécanique tridimensionnelle, de modéliser et d'objectiver les moments de forces en présence et Ia qualité du travail musculaire exécuté, afin de donner des consignes et instructions de mouvement à Ia personne pour qu'elle réalise de manière appropriée un programme de réhabilitation et/ou d'entraînement physique.

Description

Dispositif de réhabilitation
Domaine technique [0001] L'invention se rapporte au domaine des dispositifs utilisables pour la rééducation et la réhabilitation de patients, pour l'entraînement et la musculation de sportifs et pour la prévention de problèmes physiques et le bien-être de personnes. Description de l'état de la technique [0002] II est reconnu que pour la réhabilitation de patients, une maîtrise des paramètres des mouvements réalisés est essentielle. Parmi les modes de mobilisation, on distingue les modes suivants : le mode isotonique, dans lequel l'effort fourni par le muscle est constant ; le mode isométrique, dans lequel le muscle fournit un effort déterminé, et le membre ne se déplace pas ; le mode isocinétique, dans lequel le membre se déplace à une vitesse prédéterminée, et fournit un effort variable. Le praticien souhaite pouvoir sélectionner parmi ces divers modes, celui qui est le mieux adapté au but visé. [0003] On connaît par WO0110508 un dispositif de réhabilitation comportant des détecteurs de position pouvant être attachés à un membre du patient et aptes à transmettre des signaux de position du ou des membres auxquels les détecteurs sont attachés et un contrôleur capable de recevoir et enregistrer les dits signaux et de communiquer au patient des instructions quant à l'exercice à réaliser. Ce dispositif permet donc de choisir un programme de mouvements à réaliser par le patient et de vérifier l'exécution correcte de ce programme de mouvements. Cependant, ce dispositif est purement passif et ne permet que de mesurer des positions et des angles, et accessoirement, les forces exercées par le pied du patient sur le sol (exemples 6 et 7). Il ne permet cependant pas d'imposer un mouvement à un membre du patient, ou d'appliquer une force sur ce membre. [0004] Le demandeur de la présente invention a développé un appareil de rééducation proprioceptive et/ou d'entraînement physique, connu sous le nom de « Giroplan » et décrit dans le document EP0240497. Le « Giroplan » est constitué de 3 éléments interconnectés : (1) Un plateau tournant à 360° sur lequel des accessoires peuvent être montés qui permettent de faire travailler toutes les parties du corps. Le plateau comporte un frein réglable, qui permet d'ajuster le couple de freinage. (2) Une interface électronique reliée au frein du plateau tournant qui définit et pilote le traitement en déterminant par exemple une amplitude de mouvement à parcourir, une résistance modulable la mieux appropriée aux besoins des patients, une vitesse d'exécution à atteindre ou à ne pas dépasser, des temps de posture à des endroits bénéfiques pour le patient, un nombre déterminé d'amplitudes d'Insistances à effectuer dans chaque sens, (3) une base de données qui conserve les données du traitement et permet de visualiser son évolution. Cet appareil présente de nombreux avantages, tels que sa simplicité, sa légèreté, qui permet au thérapeute de l'utiliser au chevet des patients et/ou dans des visites à domicile, sa flexibilité pour une large classe d'exercices et de pathologies. Cet appareil comportant un frein électromagnétique réglable et commandable, ainsi qu'une mesure de l'angle du plateau tournant permet à son utilisateur d'effectuer de manière contrôlée tout type d'exercice dans lequel la force de résistance et la vitesse d'exécution peuvent être variables dans une amplitude programmée. Cependant, il ne permet pas d'effectuer des exercices dans lesquels la force, le mouvement ou une combinaison soient imposés par l'appareil suivant un mode : passif, actif, isocinétique ou isotonique (concentrique ou excentrique). Il ne permet pas non plus de suivre la position et le mouvement d'un membre du patient dans les trois dimensions de l'espace et d'imposer un mouvement, tout en mesurant la force de réaction et de visualiser et modéliser précisément la musculature cible en action du patient, ou d'appliquer une force sur ce membre, en mesurant le déplacement résultant et ainsi objectiver en temps réel la portée de la rééducation tridimensionnelle initiée par le Giroplan. [0005] II existe donc un besoin pour un dispositif qui soit simple, léger et transportable, utilisable pour une large classe de pathologies et d'entraînements, et qui permet d'imposer au patient des exercices dans lesquels la force et/ou le mouvement (position, vitesse, accélération) d'un membre ou segment de membre précis du patient soient imposés par l'appareil. Résumé de l'invention
[0006] L'invention fournit un dispositif de réhabilitation et/ou d'entraînement physique d'une personne. Le dispositif comporte un socle et un organe mobile apte à se déplacer par rapport au socle suivant un degré de liberté guidé par des moyens de guidage. L'organe mobile est muni de moyens de fixation d'accessoires de préhension ou de fixation de membres de la dite personne. Suivant l'invention, le dispositif comporte un ensemble de capteurs position et/ou de pression placés sur l'organe mobile, les accessoires, ou sur le corps de l'utilisateur. Le dispositif comprend un contrôleur recevant les informations de position et de pression exercée capable d'en déduire en temps réel les caractéristiques biomécaniques des mouvements effectués par l'utilisateur, de modéliser la qualité du travail musculaire et de donner en retour des instructions de mouvement à la personne afin qu'elle réalise de manière appropriée le programme de réhabilitation et/ou d'entraînement physique. On dispose ainsi d'un appareil portable, souple d'utilisation, pouvant être facilement adapté qui permet d'exploiter tous les registres de la rééducation fonctionnelle : Neurologie, Pédiatrie, Gériatrie, Rhumatologie, Traumatologie, Orthopédie, Traumatologie, l'hémiplégie, la préparation physique des sportifs. [0007] De manière préférée, des moyens moteurs asservis entraînent directement ledit organe mobile et sont aptes à imposer à l'utilisateur des mouvements : passifs ou actifs, isométriques, isocinétiques ou isotoniques (concentriques ou excentriques). Ils comportent avantageusement un servomoteur couple comprenant un stator à grand nombre de pôles et un rotor comportant des aimants permanents, le rotor entraînant directement l'organe mobile. Par « grand nombre de pôles », on entend, dans le cadre de la présente invention, un nombre supérieur à 6, typiquement 32 ou 64. [0008] Dans un premier mode de réalisation de l'invention, l'organe mobile est un plateau apte à se déplacer suivant un degré de liberté de rotation par rapport au socle. Le servo-moteur couple est dans ce cas un moteur rotatif, et les moyens de guidage sont circulaires.
[0009] Dans un second mode de réalisation de l'invention, l'organe mobile est un chariot apte à se déplacer suivant un degré de liberté de translation par rapport au socle. Le servo-moteur couple est dans ce cas un moteur linéaire, et les moyens de guidage sont également linéaires. [0010] Le contrôleur est avantageusement relié à un affichage qui indique à la personne des consignes de mouvements à effectuer, les mouvements effectivement réalisés et les corrections à apporter. Les consignes peuvent également être transmises sous forme sonore, par exemple par des tonalités, ou un dispositif de synthèse vocale.
[0011] Les moyens de fixation d'accessoires peuvent comporter une pluralité des rainures en queue d'aronde parallèles dans lesquelles les accessoires peuvent être fixés. On obtient ainsi une grande souplesse dans le choix des positions des accessoires. [0012] De manière préférée, l'ensemble de capteurs de position comprend des radio-étiquettes de radio-identification, connus également sous le nom de « tags RFID » (Radio Frequency Identification).
Brève description des dessins
[0013] La Fig. 1 est une vue en perspective d'un premier mode de réalisation d'un dispositif suivant l'invention dans lequel le mouvement est rotatif.
[0014] La Fig. 2 est une vue en perspective d'un second mode de réalisation d'un dispositif suivant l'invention dans lequel le mouvement est linéaire. [0015] La Fig. 3 est un schéma bloc représentant des composants d'un dispositif suivant l'invention, et de leurs interactions.
[0016] Les Fig. 4a et 4b sont respectivement une vue du dessus et une vue du dessous d'un dispositif suivant le premier mode de réalisation de l'invention. [0017] Les Fig. 5a, 5b et 5c sont respectivement une vue du dessous d'un plateau, du dessus d'un socle et de coté d'un dispositif suivant le premier mode de réalisation de l'invention.
[0018] La Fig. 6 est une vue du dessous d'un dispositif suivant le second mode de réalisation de l'invention. [0019] Les Fig. 7a, 7b et 7c sont respectivement une vue du dessous d'un chariot, du dessus d'un socle et de coté d'un dispositif suivant le second mode de réalisation de l'invention.
[0020] La Fig. 8 est une vue antérieure et une vue postérieure d'un personne sur laquelle sont disposés des capteurs de position d'un dispositif suivant l'invention.
[0021] Les Fig. 9a, 9b et 9c sont respectivement une vue de la face dorsale et de la face palmaire d'une main, et de la face plantaire d'un pied d'une personne sur laquelle sont disposés des capteurs de position et des capteurs de pression d'un dispositif suivant l'invention.
Description détaillée de l'invention
[0022] En se référant à la Fig. 1 , on décrit un premier mode de réalisation de l'invention : le dispositif de réhabilitation rotatif 10. L'agencement du socle 20, du plateau 30 et de ses accessoires est en tous points semblable au « Giroplan » de l'art antérieur précité. Le dispositif 10 comporte en effet un socle 20 sur lequel est monté en rotation un plateau 30. Le socle 20 peut être positionné selon diverses inclinaisons en étant articulé au moyen d'une charnière 40 à une embase 50. La position du socle 20 est alors maintenue au moyen d'une tige télescopique et de moyens de fixation. Le plateau 30 est monté en rotation sur le socle 20. Il est possible de monter sur ce plateau 30 divers accessoires de préhension ou de fixation d'un membre. La Fig. 1 représente l'exemple d'un cale-pied 60 dans lequel le pied du patient est maintenu au moyen d'une sangle, ce qui permet à la personne d'appliquer un effort de pression ou de traction. Il est avantageux de pouvoir fixer ces accessoires en divers points de la surface du socle, afin de pouvoir ajuster par exemple le rayon d'un mouvement de rotation. Comme dans le Giroplan, l'embase peut être posée sur le sol pour permettre entre autre à l'utilisateur de se travailler debout sur le plateau 30, mais peut également être montée verticalement sur un statif, un mur, comme représenté à la Fig. 1, ou posé sur une table. A la différence du « Giroplan » précité, le dispositif suivant l'invention comporte un servo-moteur dynamométrique (non représenté à la fig.1), un contrôleur et un afficheur 75, tel qu'un écran qui communique des instructions à la personne. En outre en plus de la possibilité de poser des capteurs de position et/ou de pression à différents endroits du plateau 30, il est possible de placer sur certains accessoires et/ou sur la personne des capteurs de position et/ou de pression en des points choisis. Ces capteurs seront décrits plus en détail ci-après.
[0023] La Fig. 2 est une vue en perspective d'un second mode de réalisation d'un dispositif suivant l'invention dans lequel le mouvement est linéaire. Ce dispositif comporte également un socle 90. Un chariot 100 peut se déplacer en translation sur une distance par exemple de 1m. Un servo-moteur linéaire, décrit plus en détail ci-après, commande le déplacement du chariot. Un contrôleur 110 contrôle le dispositif et affiche des instructions sur le dispositif d'affichage 75,
[0024] La Fig. 3 est un schéma bloc représentant des composants d'un dispositif suivant l'invention, et de leurs interactions. Le contrôleur 110 reçoit des signaux en provenance des capteurs de position 120 et/ou des capteurs de pression 130. Suivant le programme d'exercice qui a été sélectionné, le contrôleur 110 transmet au servo-moteur rotatif 150 ou linéaire 140 des consignes de position angulaire, de couple ou de vitesse angulaire dans le mode de réalisation rotatif, ou de position, de force ou de vitesse dans le mode de réalisation linéaire. Le moteur 140,150 peut également transmettre des indications de position angulaire ou de couple, ou de position linéaire ou de force. Le contrôleur 110 transmet également à un afficheur 75 des instructions au patient, quant à l'exercice à effectuer (nombre de répétitions totales/restantes) et à l'intensité de l'exercice. Dans un exercice isocinétique, le patient reçoit l'instruction de réaliser un mouvement avec une vitesse prédéterminée. Un bar graphe sur l'écran indique au patient la vitesse effectivement réalisée. En outre, un mode de représentation, tel qu'une couleur, indique si la vitesse réalisée est inférieure, supérieure à une gamme souhaitée, ou située dans cette gamme. Le contrôleur 110 donne simultanément des consignes au moteur 150, 140 pour adapter la résistance à vaincre par le muscle. Le dispositif de l'invention donne donc un rétrocontrôle visuel ou auditif permanent. Les capteurs de position 120 peuvent êtres des « tags RFID » (Radio Frequency Identification). L'acquisition de la position des tags est effectuée avec une période de l'ordre de la milliseconde, dans les trois dimensions de l'espace, à partir d'un lecteur placé sur le socle du dispositif ou sur l'utilisateur. On peut également utiliser des transmetteurs à gyroscopes. Les capteurs de position 120 permettent de connaître la position du dispositif 10, 80 par rapport au système de fixation mural ainsi que son inclinaison et la position des accessoires par rapport à celui-ci, et enfin de déterminer avec précision les différentes positions des segments corporels concernés par l'exercice exécuté. [0025] La Fig. 4a est une vue du dessus du dispositif de réhabilitation rotatif 10. Le plateau 30 comporte une pluralité de rainures à section en queue d'aronde 160. On peut ainsi fixer un ou plusieurs accessoires en de positions choisies sur la surface du plateau 30. On peut ainsi adapter le dispositif à l'amplitude du mouvement souhaité et à la taille du patient. La Fig. 4b est une vue du dessous de ce même dispositif. L'embase 50 est articulée au socle 20 au moyen de charnières 40. Une tringles ou tiges télescopique 170 permet d'ajuster l'angle d'inclinaison du socle 20 par rapport à l'embase 50. On peut ainsi varier le type de mouvements à réaliser et obtenir des trajectoires dans les trois dimensions de l'espace.
[0026] La Fig. 5a, est une vue du dessous d'un plateau 30 du dispositif de réhabilitation rotatif. Des aimants permanents 180 sont alignés en couronne sur la périphérie du plateau. Ces aimants 180 sont agencés pour produire un champ magnétique perpendiculaire au plan du plateau, et orientés alternativement vers le haut et vers le bas par rapport à ce plan. La Fig. 5b est une vue du dessus d'un socle. Des bobinages 190 sont agencés en couronne et font face aux aimants permanents 180. A l'intérieur de ces bobinages 190 est disposée une glissière comportant un rail 200 et des éléments mobiles 210. Cette glissière assure qu'une distance prédéterminée est maintenue entre les aimants permanents 180 et les bobinages 190 et permet la rotation du plateau
30. La Fig. 5c est une latérale du dispositif 10. Le choix du type de moteur et de glissière a permis de réaliser un dispositif très compact. [0027] La Fig. 6 est une vue du dessous d'un dispositif 80 suivant le second mode de réalisation de l'invention. Sur un socle 90 sont montés les bobinages 190 d'un moteur linéaire et le rail 200 d'une glissière. Un chariot 100 est solidarisé à un ou plusieurs éléments mobiles 210 glissant sur le rail 200. Lorsque le chariot 100 est de grandes dimensions, on peut monter des roues 220 pour guider son déplacement. Une poignée 70 est montée sur le chariot 100. [0028] La Fig. 7a est une vue du dessous d'un chariot d'un dispositif suivant le second mode de réalisation de l'invention, représentant les aimants permanents 180 et les éléments mobiles 210 de la glissière fixés au chariot 100. La Fig. 7b est une vue du dessus d'un socle 90, du rail 200 de la glissière et des bobinages 190 du moteur linéaire. La Fig.7c est une vue de coté suivant la flèche A de la Fig.6 de ce même dispositif.
[0029] La Fig. 8 est une vue antérieure et postérieure d'une personne sur laquelle sont disposés des capteurs de position d'un dispositif suivant l'invention. Des capteurs sont avantageusement disposés à une sélection des positions, suivant les nécessités de l'exercices : malléole externe (ME), malléole interne (Ml), Condyle externe (CE), Condyle interne (Cl), Epine Iliaque Antéro-Supérieure (EIAS), Sommet Sacrum (SAC), Épicondyle (EpC), Épitrochlée (EpT)1 Acromion (ACR), Sternum (STE), 7è Cervicale (C7), Apophyse Mastoïde (MAS), Front (FRO). Des sous-ensembles de capteurs individuels peuvent être constitués pour suivre un membre ou un segment de memebre particulier.
[0030] La Fig. 9a une vue de la face dorsale sur laquelle des capteurs de position ont été installés aux points suivants : extrémité distale des phalanges, face externe de l'extrémité distale des 1er, 2è et 4è métacarpiens, apophyse styloïde radiale (côté pouce), apophyse styloïde cubitale (côté petit doigt). La
Fig.9b est une vue de la face palmaire d'une main sur laquelle des capteurs de pression ont été installés aux points suivants : extrémité distale des phalanges, extrémité distale des 2è et 4è métacarpiens, face externe de l'extrémité distale des 2è et 4è métacarpiens, éminence thénar (côté pouce), éminence hypothénar (côté petit doigt). L'ensemble des capteurs de position et de pression d'une main peut avantageusement être disposés dans un gant. La Fig. 9c est une vue de la face plantaire d'un pied d'une personne sur laquelle sont disposés des capteurs de position et des capteurs de pression aux points suivants : (OF1 à OF5 et OP1 à OP5) Orteils de 1 à 5 (capteurs de force et de position), (MF1 et MF5) Face externe de l'Extrémité Distale des 1er et 5è
Métatarsiens, (PLF) capteur force Face plantaire, (TP) Talon capteur de position, (TFI) Capteur de force face interne du talon, (TFE) Capteur de force face externe du talon. Tous ces capteurs peuvent également avantageusement être installés dans une chaussette. [0031] Tant dans le premier mode de réalisation, rotatif, que dans le second mode de réalisation, linéaire, de l'invention, on utilise avantageusement un servo-moteur couple, combiné à une glissière qui maintient la distance entre le stator et le rotor du moteur. Le moteur couple comprend un stator à grand nombre de pôles comportant des bobines. Le rotor comporte des aimants ft
permanents. On évite ainsi la nécessité d'un réducteur de vitesse. Le rotor entraîne directement le plateau rotatif ou le chariot mobile. Dans le mode de réalisation rotatif, le champ est dirigé dans l'axe de rotation. Aucun arbre de rotation n'est nécessaire, le support étant assuré par la glissière. Dans le mode de réalisation linéaire, le champ est perpendiculaire au socle. La glissière peut être une glissière à bille, fournie par la société THK, et décrite dans le document US 5265963, ou une glissière à friction.
[0032] Les exemples suivants montrent que, pour un même mouvement, le dispositif suivant l'invention peut induire des modalités d'exécutions totalement différentes grâce au servo-moteur et/ou aux capteurs de la présente invention.
[0033] Exemple 1 : Renforcement classique du muscle quadriceps
[0034] La Fig.1 représente un exercice de flexion/extension du genou où le servo-moteur à lui seul via le contrôleur peut imposer à l'utilisateur différents modes de fonctionnement : passifs ou actifs, isométriques, isocinétiques ou isotoniques (concentriques ou excentriques) mais de manière globale car on utilise ici uniquement les capteurs de contrainte et de position du servo-moteur. [0035] Exemple 2 : Renforcement spécifique du vaste interne du muscle quadriceps [0036] Comme dans la Fig.1 , la personne fait une flexion/extension du genou. Un capteur de pression placé à la face interne de l'avant pied permet d'obliger le patient à appuyer de manière plus ou moins importante sur celui-ci pendant le mouvement de flexion et d'extension pour provoquer la contraction plus ou moins intense du vaste interne du quadriceps. Suivant l'intensité de la pression exercée sur le capteur placé à la face interne de l'avant pied (ou a partir du capteur MF1 de la Fig.9c si on utilise la chaussette), suivant la résistance appliquée par le moteur et la position des différents capteurs de position placés sur le membre inférieur et du bassin (Fig.8 ME, Ml, CE, Cl, EIAS, SAC ; Fig. 9c MP1 , MP5, TP position), il est possible de modéliser en temps réel les moments de force des différents segments impliqués du membre inférieur (données biomécaniques tridimensionnelles) et plus particulièrement du genou et ainsi déterminer à quelle intensité travaille le vaste interne du quadriceps. [0037] Exemple 3 : Régulation neuromotrice pour un patient hémiplégique
[0038] Pour le même type exercice on peut utiliser deux capteurs de pression, un placé en dessous de l'avant pied et l'autre sous le talon (ou a partir du capteur PLF de la Fig. 9c si on utilise la chaussette), qui permettent : 1. d'obliger le patient à répartir la pression de manière homogène sur l'avant pied et le talon. 2. d'aider le patient à maîtriser cette répartition de pression en augmentant la résistance de manière définie si Ia vitesse d'exécution ralentit et/ou si la pression diminue sous le talon suivant des critères neurologiques définis par rapport aux capacités du patient.
[0039] Tout au long des exercices, le dispositif de l'invention dialogue avec le patient, affiche son résultat et favorise la constance dans l'effort, aussi bien dans le contrôle de celui-ci que dans la création d'un rythme bénéfique par des points de repères sonores, visuels ou de sensation de pression qui cautionnent le bon mouvement. Le dispositif de l'invention ne se limite pas au simple « Renforcement Musculaire », il est une nouvelle « Plate-forme de rééducation Fonctionnelle et de préparation physique des sportifs ». Le dispositif de l'invention permet de réunir autant de possibilités thérapeutiques en un seul système tout en objectivant leur réalisation. Ce dispositif permet donc de visualiser et concrétiser via un contrôleur la répartition des moments de force d'un mouvement tridimensionnel effectué induit par le dispositif. Se basant sur la biomécanique et la biométrie il permet en particulier d'évaluer précisément et en temps réel le travail d'un muscle ou groupement musculaire d'une articulation ciblée. [0040] Les termes et descriptions utilisés ici sont proposés à titre d'illustration seulement et ne constituent pas des limitations. L'homme du métier reconnaîtra que de nombreuses variations sont possibles dans l'esprit et la portée de l'invention telle que décrite dans les revendications qui suivent et leurs équivalents ; dans celles-ci, tous les termes doivent être compris dans leur acception la plus large à moins que cela ne soit indiqué autrement.

Claims

Revendications
1. Dispositif (10,80) de réhabilitation et/ou d'entraînement physique d'une personne comportant un socle (20 ; 90) et un organe mobile (30 ; 100) apte à se déplacer par rapport au socle (20 ; 90) suivant un degré de liberté, guidé par des moyens de guidage et freiné par des moyens de freinage réglables, l'organe mobile (30 ; 100) étant muni de moyens de fixation d'accessoires (60, 70) de préhension ou de fixation de membres de la dite personne, caractérisé en ce que le dispositif (10,20) comporte un ensemble de capteurs de position (120) et de pression (130) pouvant être fixés sur l'organe mobile (30 ;100), sur un accessoire de préhension (60, 70) fixé à l'organe mobile et/ou sur la personne, et un contrôleur (110) apte à recevoir des signaux transmis par lesdits capteurs de position (120) et de pression (130) permettant au contrôleur (110) de faire une analyse biomécanique tridimensionnelle, de modéliser et d'objectiver les moments de forces en présence et la qualité du travail musculaire exécuté, afin de donner des consignes et instructions de mouvement à la personne pour qu'elle réalise de manière appropriée un programme de réhabilitation et/ou d'entraînement physique.
2. Dispositif (10,80) suivant la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens moteurs (140 ; 150) aptes à imposer un mouvement au dit organe mobile (30 ; 100), comportant un servo-moteur comprenant un stator (190) à grand nombre de pôles et un rotor comportant des aimants permanents (180), ledit rotor entraînant directement ledit organe mobile (30 ; 100).
3. Dispositif (10) suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe mobile est un plateau (30) apte à se déplacer suivant un degré de liberté de rotation par rapport au socle (20).
4. Dispositif (80) suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'organe mobile est un chariot (100) apte à se déplacer suivant un degré de liberté de translation par rapport au socle (90).
5. Dispositif (10,20) suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le contrôleur (110) est relié à un affichage (75) qui indique à la personne des consignes de mouvements à effectuer, les mouvements effectivement réalisés et la correction à apporter.
6. Dispositif (10,20) suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les dits moyens de fixation d'accessoires comportent une pluralité des rainures en queue d'aronde (160) parallèles dans lesquelles les accessoires peuvent être fixés.
7. Dispositif (10,20) suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit ensemble de capteurs de position
(120) comprend des radio-étiquettes de radio-identification,
8. Dispositif (10,20) selon la revendication 7 caractérisé en ce que l'ensemble des capteurs de position (120) et/ou de pression (130) peut être divisé en sous ensembles.
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