Brevet FR2666738A1 — publié le 19920320

ENSEMBLE DE MOTORISATION REVERSIBLE ADAPTABLE SUR UNE ATTELLE DE MOBILISATION ET ATTELLE EN FAISANT APPLICATION. La présente invention est relative aux matériels de rééducation fonctionnelle et de traitement orthopédique des articulations des membres du corps humain. La présente invention vise, plus particulièrement, les attelles, dites mobiles, par rapport aux appareils de structure fixe, qui ne permettent que le support ou la posture d'un membre traumatisé Les attelles mobiles connues à ce jour, sont, principalement, constituées par un moyen de support sur lequel est monté, par un axe d'articulation, une structure, dite mobile, apte à recevoir et supporter, au moins en partie, le membre à mobiliser, en vue de la rééducation fonctionnelle d'une des articulations de ce membre Des moyens sont, bien entendu, prévus entre la structure mobile et le membre, pour assurer le support et le maintien dans des conditions de fonctionnalité requise. Pour assumer une fonction de mobilisation passive, les attelles du type ci-dessus ont été équipées d'un ensemble de motorisation qui est, généralement, interposé entre la structure mobile et le moyen de support Un tel ensemble de motorisation, proposé sous des formes diverses, fait, généralement, intervenir un moteur électrique chargé d'actionner un vérin à vis, de façon que, par l'une et l'autre de ses rotations, il puisse commander la flexion et l'extension de la structure mobile par rapport au support. Des attelles du type ci-dessus sont couramment utilisées, soit en milieu domestique, soit en milieu hospitalier, et peuvent être considérées comme permettant d'assurer une fonction de rééducation acceptable. Il a, toutefois, été constaté, qu'en raison de la disposition de l'ensemble de motorisation, il n'était pas possible d'obtenir un couple moteur constant quel que soit l'angle de flexion-extension de la structure mobile par rapport au moyen de support, ainsi qu'une vitesse de déplacement angulaire constante sur toute la plage de flexion- extension pouvant être atteinte Les variations du couple moteur et de la vitesse doivent être considérées comme peu favorables, sinon défavorables, à une rééducation fonctionnelle dans des conditions optimales, étant donné que l'articulation mobilisée est, periodiquement et en dehors des plans de charge rééducatifs qui doivent lui être imposés, soumise à des charges variables et trop importantes en vitesse ou en couple. Par ailleurs, il a été constaté aussi que la disposition, consistant à interposer l'ensemble de motorisation entre la structure mobile et le moyen de support conduisait, pour les mêmes raisons de variations de couple et de vitesse, à un rendement de transmission sinon médiocre, du moins peu optimal et, qu'en conséquence, il était nécessaire de surdimensionner l'ensemble de motorisation en adoptant un moteur de puissance supérieure à celle qui serait nécessaire. Une conséquence directe de cette exigence en est le prix de revient plus élevé, ainsi qu'un encombrement s'opposant parfois à l'implantation de tels moyens sur des attelles de petites dimensions, telles que celles de rééducation directe du poignet et de la cheville. L'objet de l'invention est de porter remède au problème ci-dessus en proposant un nouvel ensemble de motorisation réversible, de faible encombrement, conçu pour pouvoir être adapté rapidement sur tous types de structures mobiles de rééducation et permettant d'imposer à l'un au moins des segments d'une structure mobile, simple ou complexe, une vitesse de déplacement angulaire relatif constante, de même qu'un couple moteur constant, quel que soit l'angle de flexion-extension dudit segment. Les moyens ci-dessus permettent de fournir un travail rééducatif de meilleure qualité et de construire des attelles de rééducation à un coût moindre que celui des attelles actuelles. Pour atteindre les objectifs ci-dessus, l'ensemble de motorisation selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend: un boîtier fixé sur la structure et monté tournant sur l'axe d'articulation qui est rendu solidaire du support. une grande couronne dentée immobilisée sur l'axe. un moteur électrique à double sens de rotation monté dans le boîtier. un mécamisme réducteur monté dans le boîtier et interposé entre le moteur électrique et La grande couronne dentée qu'il attaque. L'invention a également pour objet une attelle de mobilisation d'au moins une articulation d'un membre inférieur, comportant une structure mobile sur laquelle se trouve adapté l'ensemble de motorisation lié, également, au support de ladite structure. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation de l'objet de l'invention. La fig 1 est une vue schématique illustrant l'application de l'objet de l'invention à un type d'attelle de mobilisation. La fig 2 est une coupe-élévation prise, à plus grande échelle, sensiblement selon le plan II-II de la fig 1. Les fig 3 à 5 sont des coupes prises selon les lignes III-III à V-V de la fig 2. L'objet de l'invention, désigné par la référence 1, constitue un ensemble de motorisation réversible, adaptable sur une atte Lle 2 conçue pour permettre La mobilisation passive d'au moins une articulation d'un membre Par attelle de mobilisation, il faut considérer tout système articu Lé conçu pour mobiliser passivement une articulation entre deux segments d'un membre du corps humain, en vue d'assurer une réadaptation ou une rééducation fonctionnelle de ladite articulation. A titre d'exemple, la fig 1 représente une attelle 2 conçue pour la mobilisation passive d'un membre inférieur. L'attelle 2 comprend un socle 3 ou analogue destiné à reposer sur un plan d'appui, voire directement sur le matelas d'un lit Le socle 3 supporte un ensemble articu Lé 4 comprenant un premier support 5, dénommé berceau crural, qui est articu Lé, par des axes 6, sur le socle 3 Les axes 6 matérialisent l'articulation coxo-fémorale dont la position peut, éventuellement, être rendue réglable L'ensemble articu Lé 4 comporte, par ailleurs, un second support 7, dit berceau jambier, articu Lé par des axes 8 sur Le berceau crural 5 Les berceaux 5 et 7 sont constitués par des longerons, éventuellement réglables, réunis entre eux par des entretoises 9 supportant des garnitures de suspension, telles que des hamacs. Dans l'illustration selon la fig 1, le segment jambier 7 est pourvu en bout d'une semelle 10 repose-pieds qui peut, le cas échéant, être rendue articulée Le segment jambier 7 est supporté, par l'intermédiaire d'organes de roulement 11, par une voie de guidage 12 qui est définie par le socle 3. L'ensemble de motorisation 1 selon l'invention est destiné à mouvoir l'ensemble articu Lé 4 d'une position d'extension, telle qu'illustrée par la fig 1, à une position de flexion, telle que celle représentée en traits mixtes, dans laquelle le système articu Lé 4 a été soumis à pivotement simultané sur les axes 6 et 8. Selon l'invention, l'ensemble de motorisation 1 est conçu pour pouvoir être adapté parallèLement à la structure articulée 4, de manière à actionner, en flexion-extension, la structure mobile, directement par l'axe de pivotement 8. L'ensemble de motorisation selon l'invention doit être considéré comme apte à commander, selon le type d'attelle de mobilisation, le pivotement relatif de toutes structuree mobiles par rapport à un axe de pivotement porté par un support quelconque Tel pourrait être le cas du pivotement du segment crural 5 sur l'axe 6 par rapport au socle 3 ou, encore, d'une structure articulée responsable de la mobilisation de l'articulation scapulo-humérale par rapport à un montant fixe. Au sens de l'invention, l'ensemble de motorisation est donc destiné à être adapté rapidement et aisément, latéralement à une structure articulée par rapport à son support, de manière à commander le pivotement de cette structure en agissant directement par réaction sur l'axe de pivotement de cette structure. Selon les fig 2 à 5, l'ensemble de motorisation 1 comprend un boîtier 15 rendu solidaire de la structure mobile à mobiliser, telle que constituée par le segment jambier 7, en considération de l'application illustrée par la fig 1 Le boîtier 15 est, par ailleurs, monté avec possibilité de rotation sur l'axe de pivotement, tel que 8, qui est rendu solidaire du support constitué dans la présente application par le segment crural 5. La liaison d'articulation entre le segment 7 et le support 5 fait intervenir une chape 16 présentée par le support 5 et traversée par l'axe de pivotement 8 qui est immobilisé angulairement et axialement dans cette chape par tous moyens appropriés et, notamment, par des goupilles 17 L'axe 8 porte, à l'intérieur de la chape 16, une patte 18 solidaire de la structure 7 et dont la rotation est assurée par interposition d'un roulement 19. L'axe de pivotement 8 comporte, latéralement, un prolongement 8 a sur lequel le boîtier 1 est monté libre de tourner A cette fin, le boîtier 1 est constitué par deux platines et 21 s'étendant parallèLement l'une à l'autre en étant solidarisées par des parois-entretoises, telles que 22 La platine est fixée par tous moyens convenables sur la structure 7, tandis que le pivotement sur le prolongement 8 a fait intervenir des bagues ou paliers lisses 23 et 24 portés par les platines 20 et 21 Le prolongement 8 a supporte, par ailleurs, entre les platines 20 et 21, une grande couronne dentée 25 qui est immobilisée angulairement et axialement, notamment par une goupille 26. Le boîtier 15 porte un moteur électrique réversible 30, par exemple fixé sur la paroi 22, de telle manière que son arbre de sortie 31 soit dirigé vers le prolongement 8 a Le moteur 30 est complété par un mécanisme de réduction 32 interposé entre l'arbre de sortie 31 et la grande couronne 25 Le mécanisme de réduction 32 fait intervenir, dans un exemple de réalisation, deux étages démultiplicateurs 33 et 34 qui doivent être considérés comme ne correspondant qu'à un exemple de réalisation En pratique, en effet, le mécanisme 32 pourrait être consistué par un seul étage réducteur. L'étage 33 comprend un arbre primaire 35 monté par des paliers 36 sur les platines 20 et 21 L'arbre primaire 35 porte un pignon denté 37 coopérant avec un pignon d'angle 38 porté par l'arbre 31 Les pignons 37 et 38 constituent un renvoi d'angle qui pourrait être remplacé par toutes dispositions de transmission convenant ou découlant d'une implantation différente de l'organe moteur 30. L'arbre primaire 35 porte un pignon menant 39, constitutif du train 33, dont le pignon mené 40 est porté par un arbre, dit secondaire 41, monté par des paliers 42 sur les platines 20 et 21 L'arbre secondaire 41 porte un pignon 43, dit d'attaque de la couronne 25 avec laquelle il engrène, à la manière d'un train épicycloidal Il doit, bien entendu, être considéré que, selon la conformation structurelle interne des différents éléments constitutifs de l'ensemble de motorisation, la coopération entre le pignon d'attaque 43 et la couronne 25, constitutifs du second train 34, pourrait faire intervenir un train du type hypocycloidal. L'alimentation du moteur électrique, à partir d'une source d'énergie électrique appropriée, est assurée par l'intermédiaire d'un boîtier de commande 50 éventuellement à programmation Dans l'exemple selon la fig 1, le boîtier 50 est interposé avant une fiche 51 permettant l'alimentation de l'ensemble de motorisation à partir d'un circuit de distribution d'énergie électrique, tel que le réseau Des dispositions équivalentes, à partir de batteries d'accumulateurs incorporées ou non, pourraient aussi être envisagées. Le boîtier 50 est conçu de manière à permettre la commande, programmée ou non, de l'alimentation du moteur 30 dans un sens ou dans l'autre et/ou successivement, ainsi que sur des plages angulaires réglables, voire à des vitesses angulaires également réglables. L'ensemble de motorisation réversible décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivante. A partir d'une position d'extension, telle qu'illustrée par les dessins, l'alimentation du moteur 30 est assurée dans le sens convenable pour faire tourner l'arbre de sortie dans le sens de la flèche f 1 (fig 2) Cette rotation est transmise, par le pignon 37, à l'arbre primaire 35 qui est entraîné dans le sens de la f Lèche f 2 (fig 4 et 5) La rotation du pignon menant 39 fait tourner le pignon mené 40 de l'étage 34 dans le sens de la flèche f 3 (fig 5) pour commander la rotation dans le même sens du pignon d'attaque 43 (fig 4). Etant donné que la grande couronne 25 est immobilisée sur le prolongement 8 a, lui-même calé angulairement sur le support 5, l'entraînement en rotation du pignon 43 se traduit par une révolution planétaire de ce dernier dans le sens de la flèche f 4 (fig 4) Cette rotation est transmise aux platines 20 et 21 du boîtier 15 qui entraîne la structure articulée 7, c'est-à-dire le segment jambier dans le sens correspondant Par réaction et dans le cas de la structure selon la fig 1, l'ensemble articu Lé 4 est sollicité en flexion par pivotement sur l'axe 8. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'adaptation latérale de l'ensemble de motorisation permet un gain de poids et d'encombrement En outre, l'ensemble 1 agit directement, par effet de réaction, sur l'axe de pivotement 8 responsable du déplacement angulaire de la structure articulée 7 par rapport à son support 5. De cette manière, le couple et la vitesse peuvent être appliqués de façon constante quelle que soit la plage angulaire de flexion- extension pour faire travailler, par mobilisation passive, une articulation à rééduquer dans les meilleures conditions. L'application d'une possible vitesse constante et d'un couple constant permet de concevoir l'ensemble de motorisation pour lui conférer une puissance de travail juste nécessaire, de sorte qu'il devient possible de réduire l'encombrement, ainsi que la puissance du moteur 30. L'ensemble de motorisation peut donc être réalisé à un coût inférieur à celui des solutions actuelles. Selon une disposition secondaire de l'invention, il est prévu de monter, sur la partie terminale du prolongement 8 a, par exemple la partie terminale 8 b, un pignon denté 60 engrenant, en permanence, avec une roue 61 montée sur l'arbre de sortie 62 d'un capteur de position 63 porté par la platine 21 Le capteur 63, du type potentiométrique ou du type codeur électrique à incrémentation ou absolu, est ainsi entraîné en rotation de façon concomitante au pivotement de la structure 7 et peut apprécier l'amplitude angulaire parcourue pour fournir au boîtier de commande 50 la position réelle en amplitude du mécanisme Cette information permet de comparer la position réelle et la position programmée et de réaliser une correction, si besoin est IL est ainsi possible de contrôler parfaitement la position et la vitesse de l'ensemble de mobilisation. L'invention n'est pas limitée à l'exemple décrit et reeprésenté, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS: 1 Ensemble de motorisation réversible, adaptable sur une attelle de mobilisation passive d'au moins une articulation d'un membre, attelle du type comprenant un support ( 5) sur lequel est montée, par au moins un axe d'articulation ( 8), une structure ( 7) apte à recevoir et supporter, au moins en partie, le membre à mobiliser, caractérisé en ce qu'il comprend: un boîtier ( 15) fixé sur la structure ( 7) et monté tournant sur l'axe d'articulation ( 8) qui est rendu solidaire du support ( 5), une grande couronne dentée ( 25) immobilisée sur l'axe, un moteur électrique ( 30) à double sens de rotation monté dans le boîtier, un mécanisme réducteur ( 32) monté dans le boîtier et interposé entre le moteur électrique et la grande couronne dentée qu'il attaque. 2 Ensemble de motorisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier ( 15) supporte un capteur de position ( 63) appréciant le déplacement angulaire par rapport à l'axe ( 8). 3 Ensemble de motorisation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le boîtier ( 15) contient un mécanisme réducteur ( 32) constitué par au moins un étage de démultiplication ( 33). 4 Ensemble de motorisation selon la revendication 3, caractérisé en ce que le mécanisme réducteur ( 32) comprend au moins un arbre ( 35) monté dans des paliers ( 36) portés par le boîtier ( 15) et sur lequel sont immobilisés, angulairement et axialement, un premier pignon ( 37) attaqué par l'arbre de sortie ( 31) du moteur et un second pignon ( 39) d'entraînement par engrènement, direct ou indirect, avec la grande couronne ( 25). Ensemble de motorisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alimentation du moteur ( 30) est assurée, sous le contrôle éventuel du capteur ( 63), par un boîtier de commande ( 50), éventuellement à programmation, interposé entrele moteur et une source de courant électrique. 6 Attelle de mobilisation passive d'au moins une articulation d'un membre, du type comprenant un organe support ( 5) lié, par un axe d'articulation ( 8), à une structure mobile ( 7) apte à recevoir et supporter, au moins en partie, le membre à mobiliser, caractérisée en ce qu'elle comprend un ensemble de motorisation ( 1) selon l'une des revendications 1 à 5, adapté sur la structure et sur l'axe d'articulation. 7 Attelle de mobilisation selon la revendication 6, caractérisée en ce que le support ( 5) est constitué par le berceau crural d'une attelle de mobilisation d'un membre inférieur, tandis que la structure mobile ( 7) représente le berceau jambier articulé sur le berceau crural qui est monté pivotant sur un socle ( 3) définissant une voie de guidage et de roulement ( 12) pour le berceau jambier sur lequel le boîtier de l'ensemble de motorisation est fixé. 8 Attelle de mobilisation selon la revendication 6, caractérisée en ce que le support est constitué par le montant d'une attelle de membre supérieur, tandis que la structure mobile représente un berceau articulé propre à la motorisation du bras.