Brevet FR2541574A1 — publié le 19840831

L'invention a pour objet un appareil conçu pour soutenir et équilibrer un membre droit ou gauche en toutes positions dans l'espace, afin que ce membre puisse rester à une position quelconque sans qu'aucun effort soit nécessaire pour l'y faire tenir, l'énergie à fournir ne servant qu'à assurer le déplacement entre une première position quelconque et une seconde position quelconque Un appareil selon l'invention est utile aux personnes handicapées dont la force musculaire des membres supérieurs est réduite.Il est utilisable par ces personnes de manière permanente pour leur permettre l'exécution dans la vie courante d'un certain nombre de mouvements, notamment ce## qui exigent que le membre travaille en porte à faux par rapport au corps, avec une extension plus ou moins grande, dans une position qui provoque une fatigue rapide quand le membre ne peut pas trouver un appui. L'appareil de l'invention sert aussi à la réeducation des membres supérieurs et des membres inférieurs. Il permet et facilite la récupération, après un accident ou un traumatisme, des divers mouvements dans l'espace grace à des séances au cours desquelles 1'amplitude des mouvements à récupérer peut être accrue de manière très progressive sans fatigue due à la nécessité de supporter à l'aide des seuls muscles le poids du membre à rééduquer. L'appareil de l'invention est utilisable encore dans l'industrie quand il s'agit de déplacer dans l'espace des objets plus ou moins lourds, de manière répétitive (pistolet de peinture ou de projection d'un produit quelconque, pince de soudure à l'arc, etc...); dans ce cas, l'appareil retarde beaucoup l'apparition de la fatigue puisqu'il équilibre le poids du membre et de l'outil utilisé. On connais déjà des appareils servant à la reedu- cation des membres de malades ou de blessés ; ils sont conçus pour permettre des mouvements dans un plan seulement, en général le plan horizontal, à l'aide de câbles, de poulies et de contrepoids. Le but principal de 11 invention est de parvenir à ou un membre inférieur un appareil capable de soutenir un membre supérieur/et d'en annuler le poids pendant l'exécution de tous les mouvements que ce membre peut normalement effectuer dans l'espace. Un appareil conforme à l'invention comprend un parallelogram e articulé à articulations à axes horizontaux à deux branches allongées disposées dans un plan vertical, articulé en rotation par une première branche courte autour d'un premier axe vertical , portant par sa seconde branche courte un moyen d'articulation en pivotement autour d'un deuxième axe vertical avec une première extrémité d'une barre ayant à sa seconde extrémité un moyen d'articulation en pivotement autour d'un troisième axe vertical avec une première extrémité d'un porte-gouttière pourvu à sa seconde extrémité d'au moins un moyen d'articulation autour d'un axe horizontal d'une gouttière destinée à recevoir et à soutenir un avant bras d'un membre supérieur l'une au moins des deux branches du parallélogramme est prolongée au-delà du premier axe vertical et équipée de moyens d'équilibrage du poids du membre supérieur dont l'avant-bras repose dans la gouttière, le moyen d'articulation du porte-gouttière avec la gouttière étant de préférence peu éloigné de la verticale passant par le centre de gravité de ce membre supérieur ou, mieux encore, étant situe sur cette verticale. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le porte-gouttière est une chape ayant deux branches dont les extrémités libres sont pourvues chacune respectivement d'un moyen d'articulation autour d'un même axe horizontal avec la gouttière. Dans une première variante, les branches de la chape s'élèvent à partir du niveau du moyen d'articulation entre la seconde extrémité de la barre et le portegouttière, de sorte que la gouttière est située au-dessus de ladite barre. Dans une seconde variante, les branches de la chape descendent à partir du niveau du moyen d'articulation entre la seconde extrémité de la barre et le portegouttière de sorte que la gouttière est suspendue endessous de ladite barre. Selon un second mode de réalisation de l'invention le porte-gouttière est une équerre ayant une aile verticale articulée avec la seconde extrémité de la barre et une aile horizontale avec l'extrémité libre de laquelle est articulée la gouttière. Selon un troisième mode de réalisation de l'invention, une fourchette est articulée en pivotement autour d'un axe horizontal par l'extrémité libre de l'une de ses branches au moins et cette fourchette porte une équerre par un premier c#té de celle-ci s'étendant orthogonalement audit axe horizontal, l'autre côté de l'équerre étant muni à son extrémité libre d'un moyen d'articulation en pivotement autour d'un axe parallèle au premier côté avec une extrémité d'une gouttière. Les moyens d'équilibrage du bras peuvent être constitués par un ou plusieurs contrepoids réglables en position le long de la branche du parallélogramme prolongée au-dela du premier axe vertical. De préférence, le premier axe vertical est matérialisé par un arbre dressé à partir d'une base et les moyens d'équilibrage comprennent, d'une part un ressort de traction fixé à cet arbre par une extrémité et à l'extrémité libre de la branche du parallélogramme prolongée au-delà du premier axe vertical, d'autre part un contrepoids reglable en position le long de la branche prolongée du parallélogramme. En variante, les moyens d'équilibrage peuvent être constitués par un ressort seulement. On donnera maintenant, sans intention limitative et sans exclure aucune variante, une description d'un exemple de réalisation de l'invention et de plusieurs modifications qui peuvent lui être apportées. On se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une représentation schématique générale d'un appareil conforme à l'invention, - la figure 2 est une représentation schématique d'une partie de l'appareil de la figure 1 montrant une variante de réalisation, - la figure 3, est une représentation schématique d'une partie de l'appareil de la figure 1 montrant une variante de réalisation des moyens d'équilibrage, - la figure 4 est une représentation schématique générale montrant une variante de montage du porte-goutti#re, - la figure 5 est une vue générale de l'appareil de la figure 1 utilisé pour soutenir le membre supérieur droit d'une personne pendant une séance de rééducation. L'appareil représenté comprend un parallélogramme articulé 1 ayant deux branches allongées la, lb et deux branches courtes 1c1 id. Ces quatre branches sont réunies par des articulations à axes horizontaux. Les deux branches allongées la, lb sont situées dans un plan vertical et les branches courtes lc et id sont. elles-mêmes verticales,de préférence. Ce parallélogramme 1 est articulé en rotation autour d'un premier axe vertical 2. Dans le présent exemple, cet axe 2 est matérialisé par un arbre 3 dressé verticalement à partir d'une base 4 à quatre pieds par lesquels il repose sur le sol. La branche courte-lc et l'arbre dressé 3 sont en prolongement l'un de l'autre et-réunis par un moyen d'articulation en pivotement 5 comprenant par exemple, d'une part un palier ou une douille, d'autre part un arbre ou un axe. De cette façon, on peut dire que le parallélogramme 1 est soutenu par l'arbre 3. En variante, ce dernier arbre pourrait descendre d'une structure supérieure et le parallélogramme 1 pourrait être suspendu a cet arbre, par sa branche courte lc à l'aide du même moyen d'articulation 5. L'une des branches allongées la ou lb se prolonge au-delà de l'axe vertical 1 et son prolongement est muni de moyens d'équilibrage qui seront décrits plus loin en détail. La seconde branche courte ld du parallélogramme 1 est pourvue d'un moyen d'articulation en pivotement 6 autour d'un deuxième axe vertical 7 avec une première extrémité d'une barre 8. Dans le présent exemple, il existe entre la branche courte ld du parallélogramme 1 et le moyen d'articulation 6 une barre intermédiaire 9 fixée à l'une et à autre et qui n'est pas strictement nécessaire. Le moyen d'articulation 6 pourrait se trouver sur la branche courte ld elle-méme entre ses articulations avec les branches allongées la, lb ou en dehors d'elles. La barre 8 est munie à sa seconde extrémité d'un moyen d'articulation en pivotement 10 autour d'un troisième ase vertical- li avec une première extrémité d'un portegouttière 12 qui a à sa seconde extrémité au moins un moyen d'articulation en pivotement 13 autour d'un axe horizontal 14 avec une gouttière 15 destinée à recevoir et à soutenir l'avant bras d'un membre supérieur. On sait que le centre de gravité d'un membre supérieur se trouve sur l'avant bras, plus près du coude que du poignet. Cette remarque est encore vraie quand la main porte un objet (pistolet de peinture, etc...). La gouttière 15 est réunie au moyen d'articulation 13 de façon que la verticale passant par le centre de gravité du membre supérieur soit confondue avec le troisième axe vertical 11 ou soit peu#éloignée de cet axe. Cette disposition apporte le plus grand confort au membre supporté par l1appareil. Dans l'exemple illustré par la figure 1, le portegouttière 12 est une chape 16 à deux branches 16a, 16b s'étendant vers le haut au-dessus du niveau du moyen d'articulation 10. Chacune de ces branches 16a, 16b est pourvue à son extrémité libre d'un moyen d'articulation 13. La gouttière 15 pourrait être disposée entre ces deux moyens d'articulation 13 et être articulée ainsi directement avec la chape 16 autour de l'axe horizontal 14. Dans le présent exemple, une fourchette 17 est placée à l'intérieur de la chape 16 et ses deux branches 17a, 17b sont articulées par leurs extrémités libres avec les extrémités libres des branches 16a, 16b de la chape 16, à l'aide de deux moyens d'articulation en pivotement -13, autour de l'axe horizontal 14. La fourchette 17 pourrait n'être qu'une équerre articulée par un seul moyen d'articulation 13 avec une seule branche de la chape 16. A la partie centrale de la fourchette 17 est fixée une extrémité d'un premier côté 18a d'une équerre 18. De préférence, ce premier côté 18a est réglable en longueur à partir de la fourchette 17. il s'étend orthogonalement à l'axe horizontal 14, de préférence dans un plan parallèle a la barre 8. L'équerre 18 a un second côté 18b dont l'extrémité libre est munie d'un moyen d'articulation en pivotement 19 autour d'un axe 20 parallèle au premier côté 18a. La gouttière 15 s'étend à partir du côté 18b vers la chape 16 et la fourchette 17. Elle est disposée par rapport à l'axe horizontal 14 et par rapport au troisième axe vertical 11 de la #ême façon que si elle était articulée directement avec la chape 16. Le moyen d'articulation 19 comprend un arbre 21 qui est coaxial à l'axe 20 et qui supporte la gouttière 15 en traversant une paroi extrême transversale 22 de cette gouttière pour se terminer à l'intérieur de celle ci par une poignée 23 destinée à être saisie par la main. Cette disposition apporte l'avantage de permettre des mouvements supplémentaires de prono-supination du poignet autour de l'axe 20 par rotation de la poignée 23. Du fait de cette construction, le membre supérieur peut exécuter de nombreux mouvements de rééducation, mais la main ne peut pas saisir des objets situés en dehors de la gouttière. La figure 4 se rapporte a une variante de réalisation selon laquelle les deux branches 16a, 16b de la chape 16 s'étendent vers le bas en-dessous du niveau du moyen d'articulation 10. Ces deux branches descendantes 16a, 16b sont munies chacune à leur extrémité libre d'un moyen d'articulation 13 et la gouttière 15 est disposée entre ces deux branches 16a, 16b et articulée directement avec elles. De cette façon, la gouttière 15 peut avoir une longueur plus faible afin que la main en dépasse au moins partiellement à une extrémité et puisse facilement saisir des objets entre les doigts puisqu'aucun élément de l'appareil ne se trouve en-dessous de la gouttière 15. Ceci est encore plus exact quand l'arbre 3 descend du plafond, par exemple, comme le montre la figure 4, au lieu de monter à partir du plancher. Un appareil de l'invention ainsi conçu peut être installé a poste fixe au-dessus d'une table de travail pour l'exécution d'exercices d'ergothérapie ou d'opérations de fabrication qui fatiguent le membre supérieur. Dans certaines circonstances, notamment quand il est souhaitable de disposer d'un appareil transportable pour l'exécution à domicile de mouvements de rééducation, il est avantageux de réduire l'encombrement et le poids de l'appareil. La figure 2 montre une variante qui satisfait à cette condition. Le moyen d'articulation 10 autour du troisième axe vertical Il établit la liaison entre la seconde extrémité de la barre 8 et un porte-gouttière 12 qui est constitué par une équerre 24 ayant, d'une part une aile verticale 24a réunie par une extrémité au moyen d'articulation 10; d'autre part une aile horizontale 24b réunie par son extrémité avec la gouttière 15 par l'intermédiaire d'un seul moyen d'articulation 13. Un avant-bras d'un membre supérieur est représenté en trait mixte dans la gouttière 15 sur la figure 2. Cette gouttière est disposée pour que le centre de gravité G du membre supérieur se trouve dans le plan transversal qui passe par le moyen d'articulation 13. Dans un tel cas, il existe un écart de valeur d entre le troisième axe vertical de pivotement 11 et la verticale passant par le centre de gravité G. Il est préférable que cette valeur d soit aussi faible que possible. Néanmoins, même quand la verticale du centre de gravité du membre supérieur ne se confond pas avec l'axe vertical 11, l'appareil de l'invention est utilisable et apporte un soulagement appréciable qui réduit la fatigue du membre qu'il supporte. Avec cette variante , l'appareil de l'invention est plus léger, moins encombrant et, en outre, le membre supporté par la gouttière 15 est plus éloigné de l'ensemble de l'appareil, du fait de l'existence de l'écart d, ce qui facilite l'exécution de certaines opérations ou dè certains exercices d'ergothérapie. La valeur d de l'écart résulte donc d'un compromis entre le confort qu'apporte l'appareil et le dégagement désiré du membre par rapport à ce dernier. On notera que pour certains usagés, il pourrait être souhaitable de placer l'équerre 24 en sens inverse, l'aile 24a s'étendant vers le haut à partir du moyen d'articulation 10. Sur la figure 1, la branche allongée supérieure la du parallélogramme 1 est prolongée au-delà du premier axe vertical 2 et la partie prolongée le est munie de moyens d'équilibrage qui comprennent un contrepoids fixe 24 qui équilibre le poids de l'appareil à vide, un contrepoids additionnel de réglage approximatif et un contrepoids coulissant 26 de reglage fin de l'équilibrage d'un membre supérieur reposant dans la gouttière 15. Les moyens d'équilibrage à contre-poids sont d'un emploi commode mais ils augmentent le poids et l'encombrement de l'appareil. Quand ce dernier doit être transportable facilement, il est avantageux de prévoir, comme moyens d'équilibrage, un ressort 27 fixé d'une part à l'extrémité libre du prolongement lf de la -branche allongée inférieure lb du parallélogramme 1 et, d'autre part à un prolongement en endirection du moyen d'articulation 5 de la branche courte lc du parallélogramme 1. Il est préférable que le ressort 27 soit placé parallèlement au prolongement 12 à l'intérieur d'une douille 28 fixée à ce dernier.Un câble 29 part du point extrême 30 du prolongement If et passe autour d'une poulie 31 montée folle sur le prolongement 1g. Les distances radiales entre le point d'articulation 32 le plus proche du parallélogramme 1 et d'une part le point 30 de fixation du câble 29, d'autre part la poulie 31, sont égales. En variante, elles pourraient être différentes. On obtient ainsi un appareil allégé et moins encombrant mais dont l'effet d'équilibrage, qui s'obtient par modification de la tension du ressort 27, n'est pas toujours facile à regler ni à obtenir de manière satisfai sante La disposition préférée est celle qui consiste à utiliser le ressort 27 décrit ci-dessus avec un contrepoids 33 rdglable en position le long du prolongement lf de la branche lb du parallélogramme 1. De préférence, ce contrepoids 33 enjambe le point d'articulation 32 et coulisse a la fois le long du prolongement If et le long de la branche lb.On parvient ainsi à un appareil qui reste peu encombrant, relativement léger et de reXlage facile au moyen du contrepoids 33, le ressort 27 étant choisi pour assurer l'équilibrage à charge moyenne de l'appareil. La figure 5 montre un appareil constitué comme celui de la figure 1 en cours d'utilisation pendant une lance de rééducation. On voit que l'appareil permet l'exé- c'ition dans l'espace de tous les mouvements que le membre supérieur peut accomplir. Pour qu'il y ait dans toutes les situations une bonne solidarisation de lgavant-bras et de la gouttière 15, deux sangles 34, 35 sont prévues dans cette dernière pour la fixation de l'avant-bras. Sur cette figure, la perspective ne permet pas de voir les branches inférieures du parallélogramme. L'exemple de réalisation décrit ci-dessus est celui d'un appareil spécialement adapté aux membres supérieurs. L'invention est réalisable d'une façon tout à fait analogue en vue de la rééducation des membres inférieurs ; son adaptation à un tel usage ne présente pas de-difficulté. Par exemple, si on se reporte à la figure 5, on Voit qu'il suffit soit d'installer l'appareil à un niveau plus bas, soit de surélever l'utilisateur pour que ce dernier puisse placer un pied et le bas de la jambe dans la gouttière 15 préalablement dépourvue de la poignée 23. En fait, c'est surtout la forme ou la longueur de la gouttiere 15 qui a besoin d'être conformée pour recevoir convenablement un membre inférieur à rééduquer. REVENDICATIONS . ~ . ou inférieur 1. Appareil d'assistance d'un membre supérieur/pour l'exécution de mouvements dans l'espace, caractérisé en ce qu'il comprend un parallélogramme articulé (1) à deux branches allongées (la, lb), articulé en rotation par une première branche courte (tic) autour d'un premier axe vertical (2), portant par sa seconde branche courte (id) un moyen d'articulation (6) en pivotement autour d'un deuxième axe vertical (7) avec une première extrémité d'une barre t8) ayant à sa seconde extrémité un moyen d'articulation (10) en pivotement autour d'un troisième axe vertical (11) avec une première extrémité d'un portegouttière (12) pourvu a sa seconde extrémité d'au moins un moyen d'articulation (13) autour d'un axe horizontal (14) pour une gouttière (15) destinée à recevoir et à soutenir un avant-bras d'un membre supérieur, l'une des branches allongées (la, lb) du parallélogramme (1) étant prolongée au-delà du premier axe vertical (2) et équipée de moyens d'équilibrage du poids de ce membre supérieur. 2. Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que le porte-gouttibre (12) est constitué par une chape (16) ayant deux branches (16a, 16b) qui s'étendent à partir du niveau du moyen d'articulation (10) autour du troisième axe vertical (11) et dont les extrémités sont pourvues chacune d'un moyen d'articulation (13). 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en se que les branches (16a, 16b) de la chape (16) s'étendent vers le haut à partir du niveau du moyen d'articulation (10). 4. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les branches (16a, 16b) de la chape (16) s'étendent vers le bas à partir du niveau du moyen d'articulation (10). 5. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une fourchette (17) est disposée à-l'intérieur de la chape (16) et les extrémités des branches (17a,17b) de cette fourchette sont articulées avec les branches (16a, 16b) de la chape (16) à l'aide des moyens d'articulation (13) autour de l'axe horizontal (14), la partie centrale de cette fourchette (17) supportant un premier côté (18a) d'une équerre (18) s'étendant orthogonalement audit axe horizontal (14), le second côté (18b) de cette équerre (18) étant munie d'un moyen d'articulation (19) en pivotement autour d'un axe (20) parallèle audit premier côté (l8a) avec un arbre (21) coaxial à cet axe (20) et supportant la gouttière (15). 6. Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que le porte-gouttière (12) est constitué par une équerre (24) ayant une aile verticale (24a) articulée par le moyen d'articulation (10) avec la seconde extrémité de la barre (8) et une aile horizontale (24b) articulée par un moyen d'articulation (13) avec la gouttière (15). 7. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la gouttière (15) est disposée de façon que le troisième axe vertical (11) passe senaiblement par le centre de gravité du membre dont la partie extrême libre repose dans cette gouttière (15). 8. Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens d'équilibrage équipant le prolongement (le) d'une branche allongée (la) du parallelogramme (l) comprennent un contrepoids#fixe (24) d'équilibrage à vide et au moins un contrepoids (25, 26) réglable équilibrant le poids du membre, 9.Appareil selon là revendication 1 caractérisé en ce que les moyens d'équilibrage équipant le prolongement (lof) d'une branche allongée (lb) du parallélogramme (1) comprennent un ressort (27) fixe d'une part en un point (30) de ce prolongement (lof), d'autre part à un prolongement (zig) de la branche courte voisine (lc) et un contrepoids (33) réglable en position le long de ce prolongement (lof) de la branche allongée (lb). 10. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier axe vertical (2) est matérialisé par un arbre (3) muni d'un moyen d'articulation (5) en pivotement, cet arbre (3) étant placé soit en-dessous du paral lélogramme (1) pour être supporté par le sol, soit audessus du parallélogramme (1) pour être suspendu à partir d'un plafond. 11. Appareil selon la revendication 5 destiné à assister un membre supérieur caractérisé en ce que l'arbre (21) supportant la gouttière (15) s'étend à l'intérieur en traversant la paroi extrême (22) de cette gouttière où il se termine par une poignée (23). 12. Appareil selon la revendication 11 caractérisé en ce que le premier côté (18a) de l'équerre (18) est réglable en longueur à partir de la fourchette (17) qui supporte ce premier côté (18a).