Brevet FR2638340A1 — publié le 19900504

La présente invention est du domaine de la bio-mécanique, et elle a plus particulièrement pour objet un tuteur corporel du genre des béquilles, cannes, prothèses, etc..., comportant des moyens de mesure de la partie du poids de l'utilisateur supportée par ledit tuteur. On connaît la manière de mesurer la force de l'appui perpendiculaire au sol, d'un utilisateur sur une canne simple, anglaise, ou axillaire, par l'utilisation d'une plate-forme dynamomètrique (pèse-personnes) ; l'appui de la canne se fait sur le sol à caté de la plate-forme ; la différence entre le poids réel du sujet et le poids apparent résultant de l'utilisation de la canne, fournit la mesure de l'effort exercé sur la canne. On connaît l'utilisation de cannes pourvues de capteur mesurant l'effort axial le long de l'axe de la canne ; le signal de mesure de l'effort axial est transmis par un cable à un poste de traitement de signal auquel la canne est reliée ; un signal lumineux et/ou une vibration mécanique, indique à l'utilisateur le franchissement de seuils haut et bas ; le but du dispositif est d'obtenir de l'utilisateur un appui sur la canne compris entre les seuils. Ce dispositif a comme inconvénients, d'une part, de ne mesurer que l'effort axial et de négliger les composantes radiales et d'autre part, de lier la zone de déambulation à un laboratoire. La présente invention a pour but de proposer un tuteur corporel permettant la mesure et l'enregistrement des forces d'appui au sol de façon précise, pendant la marche d#s sujets quelles que soient la forme de la canne et la façon de la tenir, et la comparaison à la marche normale, le praticien disposant ainsi d'une aide précieuse au diagnostic et à la décision, et le patient d'un moyen d'apprentissage pour la rééducation. Selon la présente invention un tuteur corporel du genre des béquilles, prothèses etc..., destiné à supporter une partie du poids du corps d'un utilisateur, ledit tuteur pouvant comporter des moyens, dits capteurs, de mesure de ladite partie du poids, est caractérisé de manière générale, en ce qu'un capteur est constitué d'un cylindre sur quatre génératrices à 900 duquel, sont disposées des jauges extensomètriques, et en ce que des moyens de signalement à deux seuils, sont disposés sur le tuteur et sont en relation avec lesdites jauges, pour indiquer à l'utilisateur le franchissement par la mesure de l'un de ses seuils. Selon une seconde caractéristique principale, lesdits moyens sont du type optique. Selon une troisième caractéristique principale, lesdits moyens sont du type acoustique. Avantageusement, lesdits moyens de type optique sont constitués par deux diodes électroluminescentes : 11 une verte indiquant le franchissement d'un seuil bas, l'autre rouge indiquant le franchissement d'un seuil haut. Avantageusement encore, lesdits moyens de type acoustique, sont constitués par un "buzzer" émettant un signal discontinu lors du franchissement du seuil bas, et un signal continu lors du franchissement du seuil haut. Selon une caractéristique secondaire, ledit capteur est formé par un cylindre creux décolleté sur une certaine hauteur, sur laquelle hauteur sont découpées quatre fenêtres, à 900 les unes des autres, séparées par des parties de paroi, dites barreaux, contre chacune desquelles sont fixées une jauge d'extensomètrie. Avantageusement lesdites jauges sont raccordées en pont de wheatstone dont un noeud est relié à une alimentation et le noeud qui lui est opposé à un amplificateur qui transmet ensuite le signal simultanément à un comparateur et à une sortie analogique. Selon une autre caractéristique secondaire, ledit capteur est disposé au voisinage de l'extrémité inférieur du tuteur. La présente invention sera mieux comprise et des détails en relevant apparaîtront à la description qui va en être faite d'une forme particulière de réalisation, en relation avec les dessins des planches annexées dans lesquelles La fig. 1 est une illustration, dans une vue en plan, d'un capteur'utilisé dans une canne de l'invention. La fig. 2 est une illustration, dans une vue de côté, d'une canne de l'invention. La fig. 3 est un schéma synoptique illustrant le fonctionnement d'un capteur du tuteur de l'invention. Sur la figure 1, un capteur 1, destiné à mesurer la force d'appui exercée sur un tuteur corporel de l'invention, est constitué d'un cylindre 2 lui-même constitué d'un matériau élastique, et comportant environ au milieu de sa hauteur un décolletage 2' ; ce décolletage 2' présente quatre évidements en forme de fenêtre 9, découpés dans la matière dudit cylindre 2. Chaque élément de matière 9', séparant entre elles deux fenêtres 9, supporte une jauge d'extensomètrie 4, collée sur ledit élément 9' ; ces jauges d'extensomètrie 4 sont raccordées en pont de wheatstone, chaque élément de matière 9' supportant une résistance ; et les quatre jauges 4 sont situées dans deux plans orthogonaux sur chaque génératrice 3 à 900 du cylindre 2, les deux éléments opposés étant deux à deux parallèles.Les caractéristiques dimensionnelles du capteur sont fonction du métal employé et de l'étendue de mesure désirée. La précision du capteur, pour une étendue de mesure de 80 daN est de 1%. Sur la figure ?, un tuteur corporel 1' de l'invention prend la forme d'une canne anglaise composée d'un fût 1" surmonté d'une poignée 1"'. Un capteur 1, conforme à celui décrit dans la figure précédente, est encastré dans la partie inférieure du fût ln de la béquille A la partie supérieure de la canne 1' sous la poignée 11,et à l'intérieur du fût 1", a été disposé un dispositif électronique comportant d'une part, deux types de moyens 5 de signalement du franchissement par la mesure de deux seuils, correspondant à des valeurs prédéterminées de la force d'appui : des moyens optiques 5' et des moyens acoustiques 5"1 et d'autre part, une alimentation (A), des potentiomètres de réglage (P), des indicateurs lumineux (L) et sonores (S) et une sortie analogique (A'). Les composants électroniques classiques ou la technique des composants montés en surface (C.M.S) permet l'intégration de l'électronique dans le fût l n de la canne 1'. L'alimentation (A), composée de batteries rechargeables, permet une autonomie de huit à douze heures. Les potentiomètres règlant la balance et le gain dudit pont ne sont pas accessibles à l'utilisateur. Le signal issu du pont de WHEATSTONE est transmis simultanément à la sortie analogique (A'), pour un éventuel enregistrement des valeurs et, par un phénomène de wfeedbackw à la partie du dispostif ayant pour fonction de solliciter des indicateurs lumineux (L) et émetteurs sonores (S).Ces indicateurs lumineux (L), dont la fonction sera décrite ultérieurement, présentent deux positions et sont constitués de diodes électroluminescentes (LED) (rouge et verte), et les indicateurs sonores émettent un son qui peut être soit continu soit discontinu. Des interrupteurs permettent de choisir entre l'utilisation séparée ou simultanée des indicateurs lumineux (L) et sonores (S). Dans le cas de l'utilisation simultanée des deux types d'indicateurs, le signal lumineux rouge est associé au signal sonore continu et le signal lumineux vert au signal sonore discontinu. Seuls sont apparents, les indicateurs sonores (S) et lumineux (L) et les potentiomètres de réglage permettant de choisir le type d'indicateur utilisé. Deux autres potentiomètres non visibles permettent de fixer des seuils, représentant une valeur de force d'appui, exprimés en pourcentage de la masse du sujet. Le réglage de l'étendue de mesure, correspondant à la masse du sujet, est réalisé par un troisième potentiomètre, non visible. Sur la figure 3, un bloc d'alimentation (A), en l'espèce une batterie, délivre une tension continue sur un pont de WHEATSTONE 11 ( 9V ) constitué par quatre résistances (R1,R2,R3,R4). Le signal analogique provenant du déséquilibre du pont est transmis à un amplificateur 14, comportant des potentiomètres de réglage du gain et de la balance du pont et non visibles de l'utilisateur, qui retransmet ledit signal, simultanément à la sortie analogique (A'), pour un éventuel enregistrement et à un comparateur 12, comportant lui-même des potentiomètres (P) de réglage des seuils visibles de.' l'exté- rieur, et sollicitant les indicateurs lumineux , LED rouge 7 ou LED verte 7', et/ou les indicateurs sonores (S). L'invention trouve des applications privilégiées dans les prothèses et orthèses, d'une part, et d'autre part dans tous les appareils tels que de rééducation et/ou de musculation, nécessitant un apprentissage par rétroaction. Elle permet une aire de déambulation non limitée aux dimensions d'une plate-forme dynamomètrique et une remise en charge" progressive sans risque de lès ion des parties en consolidation des malades. Lorsque le physiothérapeute, pour un sujet d'une masse déterminée, a fixé le seuil bas (LED verte et/ou son discontinu) correspondant à la décharge minimale à atteindre, et le seuil haut (LED rouge et/ou son continu) correpondant à une décharge maximale à ne pas dépasser, l'utilisateur du tuteur peut situer l'effort d'appui qu'il exerce entre les seuils sonores bas et haut ; le praticien peut alors, mettre en service uniquement les indicateurs lumineux visibles de lui seul, le patient devant, à partir de son apprentissage antérieur, rester entre les seuils indiqués. Bien que l'on ait décrit et représenté une forme particulière de réalisation de l'invention, il doit être entendu que celle-ci n'est pas limitée à cette forme et à ces moyens mais qu'elle s'étend à tous les tuteurs corporels comportant les caractéristiques générales énoncées ci-dessus. REVENDICATIONS 1.- Tuteur corporel du genre des béquilles, prothèses etc.... destiné à supporter une partie du poids du corps d'un uti lisateur, ledit tuteur pouvant comporter des moyens, dits capteurs, de mesure de ladite partie du poids, caractéri sé : en ce qu'un capteur (1) est constitué d'un cylindre (2) sur quatre génératrices (3) à 900 duquel, sont disposées des jauges extensomètriques, et en ce que des moyens (5) de signalement à deux seuils, sont disposés sur le tuteur (1') et sont en relation avec lesdites jauges (4), pour indiquer à l'uti lisateur le franchissement par la mesure de l'un de ses seuils 2.- Tuteur corporel selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens (5) sont du type optique (5') ; 3.- Tuteur corporel selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens (5) sont du type acoustique (5") ; 4.- Tuteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens (5') de type optique sont constitués par deux diodes électroluminescen tes : l'une verte (7) indiquant le franchissement d'un seuil bas, l'autre rouge (7') indiquant le franchissement d'un seuil haut 5.- Tuteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens (5") de type acoustique, sont constitués par un "buzzerN émettant un signal discontinu lors du franchissement du seuil bas, et un signal continu lors du franchissement du seuil haut ;; 6.- Tuteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit capteur (1) est formé par un cylindre (2) creux décolleté sur une certaine hauteur (2'), sur laquelle hauteur (2') sont découpées quatre fenê tres (9), à 900 les unes des autres, séparées par des par ties de paroi, dites barreaux, contre chacune (9') desquel les sont fixées une jauge d'extensomètrie (4) ~ 7.- Tuteur selon la revendication 6, dans lequel lesdites jauges (4) sont raccordées en pont (11) de Wheatstone dont un noeud du pont est relié à une alimentation (A), le noeud qui lui est opposé étant relié à un amplificateur (14), qui transmet ensuite le signal simultanément à un compara teur (12) et à une sortie analogique (A') 8.- Tuteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit capteur (1) est disposé au voisinage de l'extrêmité inférieur du tuteur (1').