Brevet FR2656796A1 — publié le 19910712

Dispositif de maintien et de liaison pour l'entraînement d'une articulation L'invention concerne un dispositif de maintien et de liaison pour l'entraînement d'une articulation et est plus particulièrement destiné à la rééducation analytique, c'est-à-dire à l'exécution contrôlée d'un mouvement simple par la mise en oeuvre d'une articulation unique. Une telle rééducation analytique implique l'immobilisation aussi parfaite que possible de l'"élément amont" de l'articulation, c'est-à-dire la partie du corps qui s'étend jusqu'à l'articulation, par exemple la cuisse dans le cas du genou, et par rapport à laquelle est défini le mouvement de l"'élément aval", par exemple la jambe. L'élément amont doit en particulier être maintenu dans la région de l'articulation où s'exerçant les efforts dus au fonctionnement de celle-ci. I1 faut également contrôler le mouvement de l'élément aval, par rapport à l'élément amont, c'est-à-dire l'accompagner par des organes capables de lui transmettre un effort moteur ou résistant et permettant de recueillir des informations relatives aux paramètres du mouvement. La réalisation de ces conditions comporte des difficultés que les matériels existants ne permettent pas de résoudre de façon satisfaisante. L'une de ces difficultés est d'immobiliser efficacement l'élément amont au niveau de l'articulation, sans gêner le fonctionnement de celle-ci et sans imposer de contraintes douloureuses au sujet.D'autres difficultés résultent du fait que le mouvement de certaines articulations, et notamment du genou, n'est pas une rotation pure mais que l'axe de rotation instantané se déplace au cours de ce mouvement. I1 en résulte que si les organes d'accompagnement de l'élément aval décrivent un mouvement de rotation et sont serrés directement sur l'élément aval, il apparaît une contrainte de glissement, dans cette direction longitudinale, entre celui-ci et les organes d'accompagnement, entraînant un frottement douloureux sur la peau et la transmission de cette contrainte à l'articulation. De même, dans certains cas, chaque point de l'élément aval ne se déplace pas rigoureusement dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'articulation. I1 apparaît alors également une contrainte de glissement dans la direction de cet axe. Ces phénomènes sont d'autant plus gênants que la vitesse du mouvement et les forces d'entraînement ou résistantes sont plus élevées, les frottements contre l'élément aval de l'articulation pouvant provoquer une sensation de brûlure. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients et de fournir un dispositif assurant, dans les meilleures conditions d'efficacité et de confort, l'immobilisation de l'élément amont et l'accompagnement du mouvement de l'élément aval en vue de son contrôle. Le dispositif selon l'invention comprend - un rouleau de calage pouvant tourner librement, propre à supporter fermement l'articulation en s'appuyant dans le creux de celle-ci - des moyens de support pour supporter fermement l'élément amont de l'articulation, à distance de l'articulation - des moyens d'appui pour appliquer l'articulation sur le rouleau de calage et l'élément amont sur les moyens de support, les moyens d'appui coopérant avec le rouleau de calage et les moyens de support pour immobiliser l'élément amont - un arbre parallèle à l'axe du rouleau de calage et décalé par rapport à ce dernier dans la direction dudit axe - des moyens de réglage pour faire varier la position relative du rouleau et de l'arbre dans deux directions perpendiculaires à ladite direction - une pince de serrage solidaire de l'arbre, comprenant deux branches articulées l'une par rapport à l'autre autour d'un axe orienté selon ladite direction - des moyens de serrage sollicitant l'une vers l'autre les branches de la pince dans des régions éloignées de leur axe d'articulation ; et - de moyens de liaison propres à être interposés entre les branches de la pince et l'élément aval de l'articulation, de façon à solidariser ce dernier à la pince dans la direction circonférentielle par rapport à l'arbre, tout en permettant un déplacement relatif dans la direction radiale pratiquement sans frottement entre l'élément aval et les moyens de liaison. Avantageusement, les moyens de support comportent une surface d'appui pour l'élément amont sensiblement plane et horizontale. Une liaison rigide peut être prévue entre les moyens de support et les moyens d'appui pour conférer à ceux-ci le maximum de stabilité dans toutes les directions de l'espace et leur permettre de résister aux efforts auxquels ils sont soumis. I1 est également avantageux que le rouleau de calage soit muni d'un revêtement en caoutchouc dur ou analogue, permettant un appui ferme mais non douloureux de l'articulation. Selon un mode de réalisation de l'invention, les moyens de réglage comprennent une première colonne sensiblement verticale portant le rouleau de calage et une seconde colonne télescopique portant l'arbre, articulée par rapport à la première autour d'un axe parallèle à ladite direction et placé plus bas que ceux-ci. La première colonne peut également être télescopique pour assurer un réglage en hauteur du rouleau de calage par rapport à la surface d'appui. Dans ce mode de réalisation, le rouleau de calage peut s'étendre en porte-à-faux dans un premier sens, à partir de la première colonne, tandis que l'arbre fait saillie par rapport à la seconde colonne dans le sens oppose. Avantageusement, l'axe d'articulation de la pince de serrage est à peu près confondu avec l'axe de l'arbre. Selon une caractéristique préférée, les moyens de liaison sont montés sur chaque branche de la pince en une position réglable le long de celle-ci. Par ailleurs, les moyens de liaison comportent avantageusement une partie montée sur une branche de la pince et une partie liée à l'élément aval, ces deux parties pouvant coulisser l'une par rapport à l'autre dans ladite direction de façon à permettre un déplace- ment de l'élément aval par rapport à la pince dans cette direction, pratiquement sans frottement entre l'élément aval et les moyens de liaison. L'invention prévoit également que les moyens de liaison comprennent deux rouleaux de liaison montés respectivement sur les deux branches de la pince de façon à tourner librement autour d'axes parallèles à ladite direction. Ces rouleaux peuvent être montés coulissants dans la direction de leurs axes au moyen de douilles à billes. L'un d'entre eux au moins peut présenter un revêtement propre à transmettre, sans provoquer de douleur excessive, une force de serrage de la branche correspondante de la pince à l'élément aval et une force motrice de cette même branche à l'élément aval ou inversement et à rouler pratiquement sans glissement sur l'élément aval. Par ailleurs, les moyens de liaison peuvent comprendre une coque propre à être solidarisée à l'élément aval et présentant, à l'opposé de celui-ci, au moins une surface de roulement sur laquelle l'un des rouleaux de liaison peut rouler. Une telle coque comporte avantageusement une partie extérieure rigide définissant la surface de roulement et une partie intérieure souple venant épouser l'élément aval. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée ci-après et des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif selon l'invention pour la rééducation analytique du genou - les figures 2 à 4 sont des vues en coupe montrant des parties du dispositif ; et - la figure 5 est une vue en perspective d'une coque faisant partie du même dispositif. Le dispositif illustré comprend un socle 1 destiné à reposer sur le sol, sur lequel est monté, par l'intermédiaire d'équerres 2, un tube en acier à section carrée 3 disposé verticalement. Les équerres 2 peuvent être vissées ou soudées au socle et au tube 3. Un second tube en acier à section carrée 4, dont le côté intérieur est légèrement supérieur au côté extérieur du tube 3, est enfilé sur celui-ci de façon à coulisser dans la direction verticale. La position relative des tubes 3 et 4 peut être réglée au moyen d'une vis 5 disposée dans l'axe de ceux-ci et immobilisée en translation par l'extrémité supérieure fermée du tube extérieur 4, au-delà de laquelle la tête de la vis fait saillie, cette vis coopérant avec un écrou immobilisé à l'intérieur du tube 3. Des pattes 12 sont soudées à la partie inférieure du tube 4, sur deux faces opposées de celui-ci, et font saillie latéralement par rapport au tube. Un axe horizontal 13 est monté entre les deux pattes 12 et traverse la partie inférieure d'un tube 14 semblable au tube 3, de façon à permettre à celui-ci de pivoter autour de l'axe 13. Un tube 15 semblable au tube 4 est enfilé de façon à coulisser sur le tube 14, la position relative de ces deux tubes pouvant être réglée au moyen d'une vis 18, de la façon décrite cidessus à propos de la vis 5. Un arbre 6 est soudé horizontalement à la partie supérieure du tube 4 et supporte en porte-à-faux un rouleau cylindrique 7 muni d'un revêtement extérieur en caoutchouc dur qui peut tourner librement sur l'arbre 6. Une sangle de serrage réglable 8 est fixée à l'arbre 6 par ses deux extrémités, de part et d'autre du rouleau 7. Un support en forme de siège 9, comportant une surface d'appui plane et horizontale, est posé sur le sol, près de la colonne télescopique formé par les tubes 3 et 4 et du rouleau 7. Une sangle de serrage 10 est attachée par ses deux extrémités au support 9 et des poignées Il sont montées sur deux côtés opposés de celui-ci. Pour une bonne lisibilité de la figure 1, le support 9 est représenté quelque peu décalé vers la gauche par rapport à sa position d'utilisation, dans laquelle il se situe en regard du rouleau 7. Un étrier 19 est soudé par les extrémités libres de ses branches 20 (figure 2) aux mêmes faces du tube 4 qui portent les pattes 12 et s'étend horizontalement, à partir du tube 4, du même côté que les pattes 12 de façon à entourer le tube 15. Une vis 21, orientée parallèlement à l'axe 13, traverse les deux branches 20. Son filetage coopère avec un écrou 22 soudé à l'une de ces branches, tandis que sa tête vient s'appuyer extérieurement sur la branche opposée. Le serrage de la vis 21 provoque le pincement du tube 15 entre les branches de l'étrier et par suite l'immobilisation en pivotement, autour de l'axe 13, de la colonne télescopique formée par les tubes 14 et 15. Un manchon cylindrique 16, orienté selon un axe parallèle à l'axe 13 et à l'arbre 6, est soudé par sa périphérie à la partie supérieure du tube 15, sur la face de celui-ci tournée vers le tube 4. Le manchon 16 sert de palier pour un arbre 17 dont une extrémité libre fait saillie à partir du manchon dans le sens opposé à celui dans lequel l'arbre 6 s'étend en porte-à-faux à partir du tube 4. De l'autre côté du manchon 16, l'arbre 17 porte un organe d'accouplement 35 comprenant un moyeu à cannelures internes 33, coopérant avec une partie cannelée 24 de l'arbre, et deux flans radiaux 34 soudés respectivement aux deux extrémités du moyeu. L'arbre 17, le palier 16 et l'organe d'accouplement 35 sont immobilisés mutuellement dans la direction axiale par des moyens connus, non représentés. Un bras rectiligne 30 à section rectangulaire, en acier, est soudé au voisinage de l'une de ses extrémités aux faces internes des flans 34. Un bras semblable 31, représenté en partie à la figure 3, s'engage également par une de ses extrémités entre les flans 34, où elle est articulée autour d'un axe 32, solidaire de ceux-ci et parallèle à l'arbre 17. Sur chacun des bras 30 et 31 est enfilé un coulisseau tubulaire 36 ajusté autour de celui-ci et qui peut être immobilisé dans une position choisie le long du bras correspondant au moyen d'un système de levier et de came 37, la came assurant le serrage du coulisseau sur le bras lorsque le levier est rabattu vers celui-ci.Un arbre 38 s'étend à partir de chacun des coulisseaux 36, parallèlement à l'arbre 17 et dans le sens opposé à l'extrémité libre 23 de celui-ci, c'est-à-dire dans le même sens dans lequel s'étend l'arbre 6 à partir du tube 4. Des anneaux 39 sont fixés aux extrémités libres des arbres 38. Une sangle élastique 40, tendue entre les anneaux 39, tend à rapprocher les arbres 38 l'un de l'autre. Les bras 30 et 31 et les arbres 38 forment une pince de serrage articulée autour de l'axe 32. Un rouleau 41 est monté sur l'arbre 38 associé au bras 30, de façon connue, par l'intermédiaire d'une douille à billes et d'un roulement à aiguilles, de façon à pouvoir librement tourner et se déplacer axialement. Le rouleau 41, qui présente une forme de révolution, comprend (figure 4) une partie médiane cylindrique 42 et deux joues d'extrémité tronconiques 43, dont le diamètre va en croissant à partir de la partie médiane. La périphérie du rouleau est revêtue d'une pellicule de caoutchouc lui conférant une bonne adhérence. Le rouleau 41 peut rouler sur une coque profilée en matière plastique 44 présentant une face plane médiane 45 qui vient en contact avec la partie 42 du rouleau et deux faces planes latérales 46, inclinées par rapport à la face 45 qui viennent en contact avec les joues 43. La coque 44 est, dans l'exemple illustré, un corps creux en polycarbonate présentant une paroi lisse convexe définissant les faces 45 et 46, une paroi 47 concave opposée à la précédente et une multiplicité de cloisons 48 reliant les deux parois opposées et définissant entre elles des alvéoles. Des sangles réglables 49 sont fixées à la coque 44 par des organes de fixation 50 emprisonnés dans des alvéoles de la coque. Enfin, la paroi 47 de la coque est recouverte d'un matelas 51 qui peut être formé de plusieurs couches de matière plastique souple. L'arbre 38 associé au bras 31 porte également un rouleau 52, pouvant librement tourner et se déplacer selon l'axe et revêtu d'une couche de caoutchouc dur. Le dispositif décrit est destiné à la rééducation analytique du genou et fonctionne de la façon suivante. Le sujet à rééduquer est assis sur le siège 9 et l'extrémité avant de la cuisse repose sur le rouleau 7 de façon que celui-ci se cale dans le creux de l'articulation à l'arrière du genou. La position au sol du siège 9 par rapport au socle 1 et la hauteur du rouleau 7, réglée au moyen de la vis 5, sont choisis pour un maximum de confort. En variante, le siège 9, au lieu de reposer directement au sol, pourrait être relié au socle 1, par l'intermédiaire de moyens permettant un réglage de sa position par rapport au rouleau 7 dans un plan horizontal. De tels moyens pourraient comporter des mâchoires solidaires du siège, pouvant coulisser le long du tube 5 et être immobilisées sur celui-ci pour assurer la liaison rigide du siège et du rouleau de calage. La cuisse est appliquée sur le rouleau 7 et sur le siège 9 par serrage des sangles 8 et 9 autour du membre. En variante, le serrage de la sangle 10 peut être remplacé par l'utilisation des poignées 11, le sujet saisissant celle-ci dans ses mains et exerçant une traction. Le cas échéant, il est possible de prévoir seulement la sangle 10 ou seulement les poignées 11. La coque 44 est placée sur l'avant de la jambe, la garniture souple 51 venant en contact avec celle-ci, et les sangles 49 sont serrées derrière la jambe de façon à assurer l'immobilisation de la coque par rapport à celle-ci. On écarte les rouleaux 41 et 52 l'un de l'autre en allongeant la sangle élastique 40 et on introduit la jambe et la coque 44 entre ceux-ci. L'action de la sangle 40 amène le rouleau 41 en appui sur la coque 44 et le rouleau 52 en appui sur le mollet. On règle la position de l'arbre 17 par rapport au rouleau de calage 7, par pivotement du tube 14 autour de l'axe 13 et par coulissement du tube 15 sur le tube 14, de façon que l'axe de l'arbre 17 coincide avec l'axe moyen du genou au cours du mouvement de rééducation à exécuter. Ce réglage est effectué de façon empirique et est obtenu lorsque l'amplitude du roulement des rouleaux 41 et 52 sur la coque 44 et sur le mollet est minimale au cours du mouvement de la jambe. La position des coulisseaux 36 sur les bras 30 et 31 est réglée en fonction du point d'application souhaité de la force motrice ou résistante sur la jambe. Cette force motrice ou résistante est exercée par des moyens appropriés qui ne font pas partie de l'invention et qui sont reliés à la partie libre 23 de l'arbre 17. Ces moyens peuvent comprendre un moteur et/ou un frein monté sur l'arbre 17. Ils peuvent aussi comprendre des poids et/ou un ressort agissant sur un ou deux filins coopérant avec une poulie, le cas échéant à deux gorges, montées sur l'arbre. I1 est également possible de relier l'arbre 17 au filin d'effort d'un appareil de rééducation programmée, tel que ceux commercialisés par MEROBEL sous les dénominations MYOSTAR et MYOFORM. La force de serrage de la pince et la force motrice ou résistante exercée par le rouleau 41 sur la partie avant de la jambe sont réparties sur une surface importante de celle-ci par la coque rigide 44 et transmise de façon uniforme par le matelas souple 51. Par ailleurs, l'immobilisa- tion de la coque sur la jambe et le roulement du rouleau 41 sur la coque évitent tout frottement générateur d'inconfort sur la partie avant de la jambe. De même, un tel frottement est évité sur la partie arrière par le roulement du rouleau 52. Cette partie arrière étant moins sensible à la pression que la partie avant, le revêtement de caoutchouc dur de ce rouleau est suffisant pour assurer la transmission des efforts de façon non douloureuse. Bien entendu, pour un sujet particulièrement sensible, le rouleau arrière 52 tel que décrit pourrait être remplacé par un rouleau semblable au rouleau 41, associé à une coque arrière formant avec la coque avant 44 un fourreau immobilié autour de la jambe. Un tel ensemble de deux rouleaux roulants de part et d'autre d'un fourreau entourant l'élément aval de l'articulation peut également être utilisé pour d'autres articulations que le genou. Le montage des rouleaux 41 et 52 sur douilles à billes leur permet de suivre, sans frottement ni contrainte, des déplacements latéraux de la jambe en cours de flexion, dus à des imperfections de l'articulation anatomique. D'une façon générale, les moyens décrits, qui s'appliquent plus particulièrement à l'articulation du genou, peuvent être adaptés en fonction du type d'articulation à rééduquer. D'autres modifications peuvent être apportées sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, les réglages peuvent être motorisés. Des graduations peuvent être prévues pour repérer et retrouver rapidement les réglages nécessaires pour un sujet déterminé. Revendications 1. - Dispositif de maintien et de liaison pour l'entraine- ment d'une articulation qui permet le pivotement d'un élément aval par rapport à un élément amont du corps humain, caractérisé en ce qu'il comprend - un rouleau de calage (7) pouvant tourner librement, propre à supporter fermement l'articulation en s'appuyant dans le creux de celle-ci ;; - des moyens de support (9) pour supporter fermement l'élément amont de l'articulation, à distance de l'articulation - des moyens d'appui (8,10,11) pour appliquer l'articulation sur le rouleau de calage et l'élément amont sur les moyens de support, les moyens d'appui coopérant avec le rouleau de calage et les moyens de support pour immobiliser l'élément amont - un arbre (17) parallèle à l'axe du rouleau de calage et décalé par rapport à ce dernier dans la direction dudit axe - des moyens de réglage (13,18) pour faire varier la position relative du rouleau et de l'arbre dans deux directions perpendiculaires à ladite direction - une pince de serrage solidaire de l'arbre, comprenant deux branches (30,31) articulées l'une par rapport à l'autre autour d'un axe (32) orienté selon ladite direction - des moyens de serrage (40) sollicitant l'une vers l'autre les branches de la pince dans des régions éloignées de leur axe d'articulation ; et - des moyens de liaison (36-38,41-52) propres à être interposés entre les branches de la pince et l'élément aval de l'articulation, de façon à solidariser ce dernier à la pince dans la direction circonférentielle par rapport à l'arbre (17), tout en permettant un déplacement relatif dans la direction radiale pratiquement sans frottement entre l'élément aval et les moyens de liaison. 2. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de support comportent une surface d'appui pour l'élément amont sensiblement plane et horizontale. 3. - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rouleau de calage est muni d'un revêtement en caoutchouc dur ou analogue. 4. - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de réglage comprennent une première colonne (3,4) sensiblement verticale, portant le rouleau de calage (7), et une seconde colonne télescopique (14,15) portant l'arbre, articulée par rapport à la première autour d'un axe (13) parallèle à ladite direction et placé plus bas que le rouleau et l'arbre. 5. - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la première colonne (3,4) est également télescopique pour assurer une réglage en hauteur du rouleau de calage (7) par rapport à la surface d'appui (9). 6. - Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le rouleau s'étend en porte-à-faux dans un premier sens à partir de la première colonne et que l'arbre (17) fait saillie (23) par rapport à la seconde colonne dans le sens opposé. 7. - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'axe d'articulation (32) de la pince de serrage est à peu près confondu avec l'axe de l'arbre (17). 8. - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de liaison sont montés sur chaque branche de la pince en une position réglable le long de celle-ci. 9. - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de liaison comportent une partie (36-38,41) montée sur une branche (30) de la pince et une partie (44-49,51) liée à l'élément aval, ces deux parties pouvant coulisser l'une par rapport à l'autre dans la direction des premier et second arbres, de façon à permettre un déplacement de l'élément aval par rapport à la pince dans cette direction, pratiquement sans frottement entre l'élément aval et les moyens de liaison. 10. - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de liaison comprennent deux rouleaux de liaison (41,52) montés respectivement sur les deux branches de la pince de façon à tourner librement autour d'axes parallèles à ladite direction. 11. - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les rouleaux de liaison sont montés coulissants dans la direction de leurs axes au moyen de douilles à billes. 12. - Dispositif selon l'une des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que l'un au moins (52) des rouleaux de liaison présente un revêtement propre à transmettre, sans provoquer de douleur excessive, une force de serrage de la branche correspondante de la pince à l'élément aval et une force motrice de cette même branche à l'élément aval ou inversement, et à rouler pratiquement sans glissement sur l'élément aval. 13. - Dispositif selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que les moyens de liaison comprennent une coque (44) propre à être solidarisée à l'élément aval et présentant, à l'opposé de celui-ci, au moins une surface de roulement (45) sur laquelle l'un des rouleaux de liaison (41) peut rouler. 14. - Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que la coque comporte une partie extérieure rigide définissant la surface de roulement et une partie intérieure souple venant épouser l'élément aval.