Brevet FR2513508A1 — publié le 19830401

L'activité médicale et paramédicale requièent souvent la connaissance des pressions ou points d'impacts exercés par le corps ou partie du corps sur un support. Qu'il s'agisse de mesure amenant la connaissance simple, ou ayant pour but le traitement thérapeutique, les observations des pressions ou des points d'impacts sont de deux natures. i L'une, statique (le patient est immobile) a) dans la station debout, on veut savoir quelles sont les pressions, partielles ou totales, exercées par les pieds et de manière générale, les membres inférieurs, sur le sol ou sur un support quelconque. b) Dans la station assise ou allongée, on veut savoir quels sont les points de contacts ,ou les pressions exercées par une quelconque partie du corps sur un support (examen de cabinet ou de laboratoire) ou les points de contacts et pressions dans une enveloppe qui peut être un dispositif fixe de laboratoire ou un dispositif destiné à etre porté par le patient. c) Dans une position quelconque, on veut savoir les pressions exercées de manière volontaire en vue d'examen, un membre, une main, les doigts d'une main, ou toute autre partie du corps dont on voudrait connaître la forme ou la force pour comparaison avec un modèle répertorié ou ta cite. * L'autre, dynamique (le patient est en mouvement) et on veut savoir les pressions ou impacts exercés principalement par les membres inférieurs, sur un support choisi par le praticien ou le patient lui-même , par exem ple, les pressions exercées par le pied sur la semelle de la chaussure. Ces observations offrent un certain nombre de difficultés selon leur nature qui sont de manière générale, le grand nombre de points de mesure entraînant un grand nombre de connections, la lourdeur, les dimensions ou le volume excessif de tous les dispositifs qui en font exclusivement des dispositifs de laboratoires non portables. Ils occasionnent parfois la difficulté d'observer l'aspect dynamique même en laboratoire, mais interdisent toujours l'observation hors laboratoire ; par exemple, la connaissance des impacts et pressions exercées par le pied sur la semelle de la chaussure après une periode d'activité (marche par exemple). De plus, ces dispositifs, quand ils existent, nécessitent un dépouillement des informations pendant la phase de mesure, sans permettre de dépouillement en différé, très utile quand les pressions ou impacts dépendent en partie de comportements du patient (compensation, fuite, altération des mouvements, etc). La présente invention concerne un dispositif permettant de mesurer et enregistrer les pressions exercées par une partie du corps sur un support quelconque dans les différentes phases d1.un mouvement, et de les visualiser en même temps ou en différé. La description qui suit a pour support une application podologique et précisément l'observation des pressions exercées par le pied sur la semelle d'une chaussure pendant la marche normale du patient. Cette application, cas particulier de celles qui seront abordées par la suite, est la plus complexe puisqu'elle suppose un dispositif qui est constitué - d'un capteur de pression à multiples points répartis en matrice corres pondant à la surface à observer, léger et de faible épaisseur-; - d'un ensemble électronique de traitement de l'information pression point par point ; - d'une mémoire ; - d'un dispositif de visualisation des états mémoires. Ainsi,,avec un tel ensemble, le processus de mise en oeuvre est le suivant le patient reçoit un ou des capteurs se présentant sous la forme d'une semelle ou d'une enveloppe à sa pointure qu'il glisse dans la dhaussure dont l'impact du (ou des) pied à observer. Après avoir mis ses chaussures, comprenant cette semelle ou cette enveloppe, il prend un premier !'cliché" des pressions dans la position debout, jambes immobiles, par la commande appropriée dans le dispositif porté de manière acceptable et relié à la semelle captrice par un cable de liaison. Il faut entendre par "cliché", l'exploration et l'enregistrement de toutes les pressions de la matrice. Après une certaine période d'activité (marche par exemple), il provoque par une autre commande, la prise de plusieurs "cliches" représentant ltévo- lution des pressions durant un pas. La visualisation des clichés a lieu lorsque le dispositif comportant la mémoire est raccordé de manière adéquate à l'élément de visualisation qui peut etre une matrice lumineuse, une imprimante, un écran, ou tout autre dispositif. - Dans une forme préférée mais non limitative de l'invention, le capteur de pression est réalisé de la manière suivante (figure 2). Des plaques isolantes souples (A) alternent avec des pa tles métallíques (B) formant condensateurs. Selon une forme préférée de l'invention, la plaque est en élastomère métallisé sur laquelle une attaque chimique a délimité des bandes rectilignes ou non, dans le sens de la longueur pour les plaques paires et de la largeur pour les plaques impaires,#cons- tituant ainsi un condensateur multicouche de grande valeur nominale de capacite, dont la souplesse générale permet un grand écrasement7 donc une grande variation de capacité, ne gène pas le pied grace à son épais seur faible. Le choix de la largeur de la bande est important.Trop petite elle augmente exagérément le nombre de points à observer, sans augmenter la précision puisque le pied fera évoluer plusieurs points de mesure de la meme façon ; trop grande, les points de mesure ne sont plus assez nombreux et l'information manque d'intérêt. Cette largeur sera donc choisie en fonction de la dimension du pied. L'ensemble constituera donc une matrice capacitive dont les points d'intersection XiYi seront des condensateurs CXiYi variables avec la pression exercée par le pied sur cette matrice. Un raccordement, classique dans sa conception, amène les fils de raccbr- dement de la matrice capacitive que constitue la semelle, à l'ensemble électronique de traitement de l'information. La disposition en matrice permet de diminuer de manière nette, le nombre des connexions par rapport au nombre de points explorés. Si nous supposons X lignes et Y colonnes, le nombre de connexions est de X + Y qui serait de X Y connexions dans une technologie points par points. Dans une forme préférée de l'invention, l'ensemble électronique de trai tement de l'information pression est constitué de la manière suivante (voir figure 1). Le circuit 1 est un oscillateur dont la fréquence de relaxation dépend du condensateur CXiYi du point XiYi du capteur de pression. Les différents points XiYi sont explorés par un circuit pointeur de co lonnes, associé à un circuit pointeur de lignes, respectivement désignés 6 et 7 dans la figure 1. Quand pour une colonne donnée toutes les lignes ont été explorées par le pointeur, cela provoque non seulement le retour à la ligne du pointeur de lignes, mais aussi l'avance d'une colonne du pointeur de colonnes. Les découplages 6 bis de colonnes et 7 bis de lignes sont nécessaires pour que les condensateurs CXiYi soient galvaniquement isolés du montage et ne perturbent pas le fonctionnement de l'oscillateur 1. Le circuit 2 est un oscillateur dont la fonction est de générer un signal carré d'une durée déterminée. Le circuit 4 est un ET logique qui reçoit un signal variable en fonction de CXiYi du circuit 1 et un signal fixe du circuit 2. La sortie du cir cuit est donc l'addition logique de ces deux signaux, c'est-à-dire des trains d'implulsions dont le nombre représente la capacité, donc la pres sion reçue par le point XiYi exploré. C'est le front de fin de signal du circuit 2 qui provoque l'avancement d'une ligne du pointeur 7 à travers un circuit 3 qui est un ET logique et dont la 2ème entrée est attaquée par un circuit 5 (bascule RS) qui fixe le nombre d'explorations de matrice de la manière suivante Cas 1 : une seule exploration de matrice est demandée : c'est la commande U qui est utilisée. La durée électrique de U étant essentiellement va riable puisqu'elle dépend de la durée de l'appui du patient, celle-ci est ramenée a une valeur fixe de très faible durée par un circuit 8 approprié monostable. L'impulsion issue de 8 provoque le basculement du circuit 5 dont la sortie, à travers le circuit 3 permet au front de fin de signal de 2 de faire avancer d'une ligne le pointeur de ligne 7.Lors que la dernière colonne a -eté explorée, un signal apparaît sur la sortie RAZ du circuit 6 qui à travers le circuit 9 qui est un ET logique (dont l'autre entrée autorise par son niveau électrique, le passage) provoque le basculement inverse (RESET) du circuit 5. Cas nb 2 : plusieurs explorations de matrice sont demandées : le nombre d'explorations est fixé par la taille mémoire dont le signal correspon dant à la dernière adresse va être utilisé dans ce circuit. C'est d'abord la commande V, puis la commande U, qui vont être utilisées par le patient. La commande V attaque un circuit 10 (bascule RS) par Il'entrée 5 dont la sortie complkmentaire Q inhibe le circuit ET logique 9. Cette inhibition durera aussi longtemps que le pointeur d'adresses ne viendra pas, par l'entrez RESET du circuit 10, remettre le système dans l'étant précédent. La commande U sert ensuite à provoquer l'exploration comme décrit précé demment. Dans une des formes de l'invention, la mémorisation est effectuée de la ma nière suivante. Le signal issu du circuit 2 est acheminé vers un codeur 11 à travers un circuit 12 qui est un OU logique et dont la 2ème entrée sera utile pour l'adressage mémoire lors de la lecture de son contenu ; les sorties du codeur 11 désignent les adresses mesurées. Dans la figure 1, 3 sorties du codeur 11 ont été figurées. Leur nombre dépend de la taille mémoire, c'est-à-dire du nombre de "clichés" par pas qui a été choisi. A chaque adresse est rangée l'information pression de la sortie du circuit 4 à travers un codeur 15. Dans la figure 1, 2 sorties du codeur 15 ont été figurées. Leur nombre dépend du nombre de niveaux de pression désiré. Dans la figure 1, 4 niveaux de pression sont stockables. La lecture ou l'écriture sera sélectionnée par un bouton réservé à cet effet selon un schéma propre au type de mémoire utilisé. La RAZ volontaire de la mémoire également. Ils sont désignés dans la figure 1 par les lettres W (écriture), R (lecture), et RAZ (remise à zéro). Tous les types de mémoires sont utilisables. Elles conditionnent la ma- nière de dépouiller les informations. Le circuit 13 est un ET logique avec, quand c'est nécessaire, des entrées inverseuses pour que la dernière adresse mémoire, et seulement cette adret se, active l'entrez R du circuit 10 dont le fonctionnement a été explique précédemment. Dans une autre forme de l'invention, la mémorisation peut s'effectuer en mettant en oeuvre un disque ou une bande magnétique. Les dispositifs d'entraînement sont propres à chaque constructeur. Le mode opératoire du dispositif serait alors la simple mise en route du défilement du disque ou de la bande au début de la période d'observation. Dans les deux cas, une grande capacité mémoire est obtenue. Dans une des formes de l'invention, la visualisation est effectuée par une imprimante dans laquelle les caractères seraient espacés pour que l'ecritu: de lignes successives délimite une suite de caractères alignes representanl une colonne. Le nombre de caractères par ligne serait le nombre Y de colonnes matrice. Le nombre de lignes de l'impression serait le nombre X de lignes de la matrice. Les caractères d'impression peuve#nt être des chiffres ou des lettres, ou des symboles.Les chiffres et lettres pourraient être choisis de telle façon que leur surface ou leur opacité soient, plus que la valeur absolue du chiffre lui-m#me, representatifsde la pression reçue par le capteur, le chiffre 8 (huit) est par exemple perçu comme étant représentatif d'une pression plus élevée que O (zéro). On peut augmenter l'impression de relief en utilisant comme précisé cidessus, des symboles. Par exemple, une suite de carrEs allant du blanc au noir en passant par le nombre de nuances de gris nécessaires (obtenues par hachures ou points notamment) peut être mis en lieu et place des carac tères normalement fournis par l'imprimante. D'autres visualisations sont possibles telles que table X Y, enregis treurs graphiques, moniteurs vidéo (écran) matrice de diodes, etc. Tous ces éléments de visualisation, avec les circuits interfaces appro priés, peuvent coexister dans une mème installation. L'invention est applicable chaque fois que lton veut détecter s'il y a ou non pression, ou encore, si le ou les lieux où s'exercent ces pres sions sont corrects par rapport au résultat cherché ou à un modèle donné. Soit, dans une liste non exhaustive h en podologie - dans un service équivalent à celui rendu par l'actuel podoscope. Dans ce cas, aucune mémorisation n'est nécessaire et la V311lC?IL du capteur est sans importance. Le patient monte sur le capteur d'une surface suffisante pour recevoir les deux pieds normalement espacés. Les pressions sont lues ou vues sur le dispositif de vi sualisation, en même temps que s'exercent ces pressions. - En insérant le capteur dans la chaussure avec visualisation# en simultané-ou en différé après une période de marche. La précision de la visualisation peut permettre le dessin de ltélément orthop#- dique visant à la correction du défaut observé, et l'examen de son efficacité par une deuxième observation le comprenant. a en rééducation des membres - par exemple de la main, en observant les pressions exercées par les doigts sur la matrice et en comparant ces pressions à celles exercées par l'autre main ou un modèle répertorié. a en kinésithérapie - la pression globale comparée des membres inférieurs permet d'appré cier par exemple, l'horizontalité de l'os iliaque. L'ensemble électronique et mémoire, comportant un matériel limité en vo lune et léger et présentant une facilité d'emploi et une facilité d'accès recherches" dans une réalisation adéquate, rend l'ensemble propre à être porté et exploité par le patient sans entacher le résultat des mesures. REVENDICATIONS 1- Dispositif de mesure et d'enregistrement des pressions, à us médical et paramédical, caractérisé par un capteur à variatic de capacité sensible en multiples points aux pressions qui s exercent sur lui, qui, associé à un dispositif de mémorisai de ces pressions et un dispositif de visualisation permet, e même temps ou en différé, de visualiser l'état des pressions s'exercent sur lui. 2- Dispositif selon la revendication 1 carctérisé en ce que led: capteur est réalisé en structure multicouche (repère A & B d figure 2) qui procure une forte valeur nominale de capacité en conservant une faible épaisseur et une grande souplesse pi mettant d'épouser les formes les plus variées et d'être insé dans une enveloppe, une chaussure par exemple, entre le pied la chaussure, sans gêner la marche de celui qui a reçu le ca ] teur. 3- Dispositif selon la revendication 1 et 2 caractérisé en ce q ledit capteur est à points de mesure multiples disposés en n ce lignes X, colonnes Y, permettant de diminuer de manière n ble le nombre de connexions matrice/système électronique. 4- Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que la matrice XY est explorée par un pointeur de colonne 6 et 6bis un pointeur de lignes Z et Zbis, lequel est commandé par le front avant d'une impulsion faisant office de fenêtre de con ge du circuit 2 et à l'intérieur de laquelle se trouve un ce tain nombre d'impulsions représentant la capacité Xi, Yi, à travers l'oscillateur 1 (les repères de cette revendication ceux de la figure 1 planche I). 5- Dispositif caractérisé en ce qu (partie Il de la figure 1) 1 commandes des U et V permettent respectivement la prise d'un plusieurs clichés. 6- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'ensemble comporte une mémoire (figure 1, section III, repè 14) de grande capacité de type intégrée ou magnétique. 7- Dispositif selon les revendications 1 et 6 caractérisé en ce ledit dispositif comporte une connexion raccordable à un moy de visualisation (Fifure 1, position IV, repère 16) propre à l'utilisateur et premettant de visualiser l'état des pressio enregistrées. 8- Dispositif selon les revendications 1 et 6 caractérisé en ce ledit dispositif de visualisation utilise des signes, symbol REVENDICATIONS ou graphiques dont la forme (ou/et) l'opacité représente les pressions. 9- Dispositif selon la revendication 1 et 4 caractérisé en ce que ledit dispositif est portable et possède une commande (figure 1, section Il, repères U et V) accessible et manoeuvrable par le patient.