Brevet FR2666223A1 — publié le 19920306

La présente invention est relative à une machine destinée à la rééducation d'une articulation d'un membre humain, en particulier, mais non exclusivement, du genou, pour effacer les séquelles d'une maladie ou d'un accident, ayant le cas échéant nécessité une intervention chirurgicale. On conçoit que pour une articulation de ce genre, la rééducation nécessaire consiste pour l'essentiel à assurer des mouvements contrôlés du membre autour de son articulation, dans le sens de la flexion et de l'extension naturelle, ou du pliage de celle-ci. Ainsi, pour un genou, il convient de faire aller et venir la jambe du patient en maintenant la cuisse immobile et en faisant successivement plier vers l'avant, puis vers l'arrière la Iambe, ceci autant de fois que nécessaire en fonction du traitement à appliquer et en augmentant progressivement les angles limites des oscillations de la jambe. Le rythme, la durée et les différents paramètres des exercices sont déterminés en fonction des conditions particulières de chaque individu et de l'état du membre eVou de l'articulation à rééduquer. On comprend ainsi qu'il soit nécessaire de pouvoir faire varier à volonté l'amplitude et les angles limites du débattement ainsi que sa fréquence, aussi bien que de prévoir des moyens propres à adapter la machine à la morphologie de chaque patient selon sa taille, la longueur de son tibia et la position relative de son genou. Ces moyens doivent être réglables de façon simple et judicieuse. La présente invention concerne une machine de ce genre qui répond mieux que jusqu'à présent aux impératifs de construction et d'usages de tels appareils, en pers tant des réglages rapides et sûrs, autorisant une adaptation immédiates quelle que soit la taille du patient et/ou les conditions du traitement à appliquer. La machine selon la présente invention permet en outre de répondre à des applications autres que la rééducation, et peut en particulier être efficacement utilisée pour la musculation analytique. A cet effet, la machine considérée, comportant un bâti support pour un mécanisme de commande selon un mouvement d'oscillation alternatif d'un étrier allongé contre lequel est immobilisée la jambe du patient, lui-même assis sur un siège à positionnement réglable, accolé au bâti, se caractérise en ce que l'étrier comporte un coulisseau d'immobilisation relative de la cheville du patient, monté mobile sur l'étrier, celui-ci étant solidaire, à l'opposé du coulisseau, avec un ensemble biellemanivelle entraîné par le mécanisme de commande pour provoquer les oscillations de l'étrier, la longueur utile de la bielle étant réglable afin d'ajuster l'amplitude des oscillations de l'étrier au cours de ses débattements. Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'étrier est constitué par une tige métallique en U, dont les extrémités sont solidaires d'un maneton, portant la manivelle à l'extrémité de laquelle est articulée la bielle de l'ensemble bielle-manivelle. Avantageusement, et selon une astre caractéristique de la machine considérée, la bielle de l'enísemble bielle-manivelle a son extrémité opposée à celle articulée sur la manivelle, logée et immobilisée en position déterminée ! dans une rainure radiale d'un disque rotatif, de manière à faire I varier la longueur utile de la bielle et par suite l'amplitude des oscillations de l'étrier. De préférence, le dispositif comporte d'une part un moteur électrique d'entrainement du disque rotatif par l'intermédiaire d'un variateur de vitesse, et d'autre part un limiteur de couple agissant sur l'axe principal, ledit limiteur de couple étant apte à provoquer le débrayage du mécanisme lorsque le couple transmis à l'axe principal devient supérieur à un seuil prédéterminé. La chaîne cinématique se compose alors successivement d'un moteur à variateur de vitesse, d'un excentrique, d'un limiteur de couple dont l'un des arbres, correspondant à l'axe principal, est solidaire de l'étrier. Selon une autre caractéristique de la machine considérée, le coulisseau mobile sur la tige de l'étrier comporte une barrette transversale déplaçable, dont l'orientation par rapport au coulisseau est réglable au moyen d'un écrou de blocage. De préférence également, la barrette du coulisseau supporte à ses deux extrémités opposées des supports pour des axes perpendiculaires à son plan, sur lesquels sont montés fous des rouleaux propres à se déplacer de part et d'autre de la cheville du patient, I'écartement des supports de ces axes étant réglable selon la longueur de la barrette. Dans un mode de réalisation particulier de la machine selon l'invention, le mécanisme de commande comporte un plateau porté par le bâti support par l'interrnédiaire de deux guides parallèles, traversant le plateau et sur lesquels celui-ci peut se déplacer sous l'effet d'une vis de réglage, entraînée en rotation par un volant tout en étant immobilisé en translation, la vis coopérant avec une partie filetée formant écrou, prévue sur le plateau. Selon encore une autre caractéristique, le siège est solidaire du bâti par l'intermédiaire d'un moyen de guidage autorisant un déplacement longitudinal de part et d'autre de l'axe principal, selon un axe longitudinal perpendiculaire à l'axe principal. II peut ainsi être indifféremment disposé à droite ou à gauche dudit axe principal, L'étrier assurant selon le cas l'immobilisation de la cheville droite ou de la cheville gauche. En outre, le moyen de guidage permet d'ajuster de façon optimale la position du genou par rapport à l'axe principal avec lequel l'axe de rotation doit préférablement coïncider. Avantageusement, L'ensemble bielle-manivelle générant les oscillations transmises à l'articulation à rééduquer comporte un capteur détectant le point haut du mécanisme. Ce capteur permet d'arrêter le moto-réducteur dans une position de sécurité. En effet, le redémarrage du moto-réducteur après un arrêt au point mort haut entraîne obligatoirement une rotation de l'axe principal depuis une position correspondant à l'un des angles limites, correspondant à l'un des points mort haut de l'ensemble bielle-manivelle, vers une position médiane. On évite ainsi tout risque de dépassement des angles limites prédéfinis. En outre, les réglages de la machine correspondant à cette variante préférée sont rendus plus faciles. D'autres caractéristiques d'une machine pour la rééducation d'une articulation d'un membre humain, en particulier d'un genou, apparaîtront encore à travers la description qui suit d'un exemple de réalisation, donné à titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'une machine établie conformément à l'invention - la figure 2 est une vue en élévation et à plus grande échelle d'une partie de la machine selon la figure 1, illustrant notamment l'ensemble bielle-manivelle et l'étrier de support du coulisseau. Sur la figure 1, la machine considérée est désignée dans son ensemble sous la référence 1. Elle comporte principalement un bâti support 2, contre lequel est accolé le piètement 3 d'un siège 4 sur lequel un patient peut être convenablement assis en présentant sa jambe 5 dont le genou est à rééduquer (schématiquement représenté en traits interrompus sur la figure) contre le bâti 2. Le piètement 3 du siège est solidaire d'une glissière de guidage longitudinale 6. Le siège peut être déplacé le long de cette glissière 6, et peut être verrouillé dans la position choisie, tant à droite qu'à gauche de l'axe principal 18. Le bâti support 2 comporte deux traverses parallèles, respectivement 7 et 8, disposées aux extrémités du bâti, perpendiculairement au côté de celui-ci contre lequel est disposé le siège 4, ces traverses étant réunies par des guides 9 et 10 parallèles entre eux et s'étendant selon une direction parallèle à ce même côté. Sur ces guides peut coulisser un mécanisme comportant notamment un plateau inférieur apte à coopérer avec la partie filetée d'un vis 12, entraînée au moyen d'un volant 13 porté par la traverse 7, de telle sorte que la rotation de la vis provoque le déplacement en translation du mécanisme de commande sur les guides 9 et 10, en rapprochant ou en écartant à la demande le mécanisme 11 par rapport à l'axe principal 18. Ce déplacement permet d'ajuster les angles limites des oscillations, comme cela sera explicité dans la suite de la description. Le mécanisme de commande 11 sd compose essentiellement d'un moteur électrique 14 réuni par un organe de transmission classique à un variateur de vitesse, de préférence irréversible, par exemple un réducteur de vitesse cojmportant une vis sans fin, monté dans un capot 15. Les diverses parties du mécanisme sont par elles-mêmes classiques et ne nécessitent pas une description détaillée. L'arbre de sortie du limiteur de couple entraîne un disque rotatif 16 faisant partie d'un ensemble bielle-manivelle 17 dont la réalisation particulière sera décrite plus en détail ci-après.L'ensemble bielle-manivelle 17 est solidaire de l'axe primaire d'un limiteur de couple, par exemple de type électromagnétique dont l'axe secondaire commande à son tour un maneton 18 sur lequel est monté un étrier 19 se présentant de préférence sous la forme d'une tige métallique 20 repliée en U, et dont la figure 2 illustre plus particulièrement le profil, ainsi que les divers accessoires de la machine lui étant associée. En se référent ainsi à la figure 2, on voit que la jambe 5 du patient est disposée de telle sorte qu'elle puisse être emprisonnée sensiblement au niveau de sa cheville dans un coulisseau d'immobilisation 21 dont le [ réglage selon la longueur de la tige 20 de l'étrier 19 peut être ajusté en fonction de la taille du patient et notamment de I position précise de sa jambe et plus particulièrement de sa 1cheville une fois qu'il est assis sur le siège 4 de la machine. Une vis de blocage 22 permet, lorsque le coulisseau est amené à la hauteur convenable, d'immobiliser celui-ci sur l'étrier. Le coulisseau 21 supporte par ailleurs une griffe 23, maintenue contre le coulisseau au moyen d'un écrou d'arrêt 24, cette griffe permettant le maintien contre le coulisseau d'une barrette transversale 25, en autorisant un ajustement relatif de la position transversale de cette barrette d'un coté ou de l'autre du coulisseau, ainsi que le pivotement limité de celle-ci auTour de l'axe de l'écrou 24 lors des oscillations de l'étrier 19 comme décrit plus loin. Sur la barrette 25 sont montées de part et d'autres des supports (non représentés) pour des rouleaux, respectivement 26 et 27, montés fous sur des axes parallèles 28 et 29, s'étendant perpendiculairement au plan déterminé par les directions de la barrette et de la tige en U 20 de l'étrier 19.Ces rouleaux sont agencés pour se disposer de chaque côté de la cheville du patient en maintenant cette dernière tout en permettant un déplacement relatif de celle-ci vis-à-vis de l'étrier 19 lors des oscillations de cette dernière créées par le mécanisme à bielle-manivelle 17, dont la mise en oeuvre et décrite ci-après. Le mécanisme 17 se compose essentiellement d'une manivelle 30 solidaire de l'arbre primaire du limiteur de couple, L'arbre secondaire étant relié au maneton 18 portant un indicateur gradué. Cet indicateur gradué est constitué par un cadran portant des repères espacés angulairement, et d'un index, I'un étant fixe et l'autre solidaire du maneton 18. Cet indicateur permet de contrôler l'amplitude des oscillations et les angles limites. La manivelle 30 est articulée autour d'un axe 31 sur une bielle 32. Celle-ci est à son tour réunie au disque rotatif 16 au moyen d'un ergot 33 porté par la bielle et engagé dans une rainure radiale 34 du disque 16 de manière à ajuster à la demande la longueur utile de la bielle 32 et par suite le mouvement d'oscillation communiqué par celle-ci au maneton 18. Un capteur constitué par un aimant permanent (40) coopérant avec un interrupteur (41) activable par un champs magnétique, usuellement désigné par "interrupteur RED", permet de générer un signal électrique correspondant au passage de l'un des deux points morts hauts, c'est à dire lorsque les deux extrémités de la bielle (32) et le centre du disque (16) sont alignés. Bien entendu, de nombreux autres moyens à la portée de l'Homme du métier, permettent de générer ce type de signal. Ce signal est exploité pour arrêter obligatoirement le moto-réducteur dans la position correspondant à l'un des points morts hauts, et donc à l'une des positions de l'étrier correspondant à un angle limite des oscillations. Le fonctionnement de la machine se déduit aisément de la description qui précède. La machine est arrêtée à son point mort haut. Le patient pour lequel il convient de procéder à une rééducation de son genou en déterminant une succession de mouvement de sa jambe en flexion et en extension, entre deux angles limites déterminés, en faisant plier progressivement l'articulation du genou, est assis sur le siège 4 préalablement positionné contre le bâti 2. Le po itionnement se fait par déplacement longitudinal du siège Iq long de sa rainure de guidage jusqu'à ce que le patient présente sa jambe gauche ou sa jambe droite selon le cas au niveau dé l'étrier 19, en engageant sa cheville entre les deux rouleaux 26 et 27.Le positionnement du siège est optimal lorsque l'axe de l'articulation du genou correspond à l'axe principal matérialisé par l'axe du maneton 18. Grâce au réglage de la position du coulisseau 21 le long de l'étrier, aussi bien qu'aux déplacements possibles des rouleaux selon la longueur de la barrette de support 25, la jambe du patient peut être ainsi maintenue tout en ne gênant pas ses mouvements relatifs vis-à-vis de de l'étrier, la barrette 25 pouvant elle-même pivoter autour de de l'axe de l'écrou 24 pendant que les rouleaux 26 et 27 roulent sur la jambe sans risque de blocage ou d'immobilisation intempestive de cette dernière. Après avoir mis le limiteur de couple en position débrayée, c'est à dire une valeur de couple règlée provisoirement à une valeur nulle, on fait pivoter l'étrier à présent lié à la jambe du patient jusqu'à ce que l'articulation force. Le limiteur de couple est alors reglé de façon à ce que le débrayage se produise à partir d'un couple limite déterminé par le kinésithérapeute.Le moto-réducteur peut alors être mis en marche. L'étrier 19 est alors commandé selon un mouvement d'oscillation vers l'avant et vers l'arrière par l'ensemble biellemanivelle 17, lui-même commandé par le moteur 14. L'entraînement du disque 16 provoque la rotation de la bielle 32 selon le sens indiqué par la flèche F1 par exemple. Ce mouvement de rotation se transforme alors, pour la manivelle 30, du fait de l'articulation de cette dernière en 31 sur la bielle en un mouvement de va-et-vient selon la flèche 22. La manivelle étant liée au maneton 18, une oscillation correspondante est transmise à la jambe 5 par l'intermédiaire de l'étrier 19. La jambe 5 du patient va donc subir, successivement vers l'avant puis vers l'arrière, une suite de flexion et d'extension faisant travailler le genou comme schématisé par la flèche F3. L'angle limite en flexion et l'angle limite en extension est progressivement augmenté par un action sur le volant 13. La machine considérée permet, à la demande, d'ajuster de façon très précise les positions relatives de toutes les pièces mobiles et également de modifier en fonction des modalités du traitement de rééducation, la vitesse et les limites angulaires des mouvements imposés au genou traité. Notamment et comme on "a déjà précisé, la position du coulisseau et de la barrette portant les rouleaux entre lesquels est disposée la cheville peut être adaptée et règlée de façon très simple selon la taille du patient et la longueur de sa jambe. De même, la distance entre le mécanisme de commande et l'axe principal 18 peut être convenablement déterminé en agissant sur la vis 12 entraînée par le volant 13, ceci afin de faire varier les limites angulaires des oscillations de l'étrier et donc de la jambe.On peut ainsi augmenter les limites de flexion et d'extension de façon contrôlable et progressive. Enfin, I'amplitude des oscillations imposées à l'étrier peut être modifié en jouant sur la position de l'ergot 33 dans la rainure radiale 34, en ajustant ainsi la position relative de l'axe d'articulation 31 vis-à-vis du centre de rotation du disque d'entraînement 16. Par ailleurs, un système d'arrêt d'urgence permet d'arrêter instantanément le moto-réducteur, et simultanément, de mettre en position débrayée le limiteur de couple. On réalise ainsi un ensemble particulièrement robuste et 'un emploi facile, qui peut être adapté quel que soit la morphologie de la personne de la personne à soigner et les opérations à pratiquer sur le genou de celle-ci, le traitement pouvant être appliqué indifféremment sur l'une ou l'autre des deux jambes par une simple translation du siège jusqu'à une nouvelle position du siège 4, symétriquement opposée à la précédente par rapport à l'axe principal, sans autres interventions sur les réglages de la machine elle même. Par ailleurs, la machine considérée permet par ailleurs un ajustage optimal du couple maximum s l exercer sur l'articulation, en fonction du programme de rééd cation déterminé par le kinésithérapeute. En effet, lorsque le uple appliqué au genou dépasse une valeur prédéfinie, en particulier du fait d'une amplitude des oscillations trop importahte, le limiteur de couple débraye la transmission du mouvement. La valeur du couple maximum à partir duquel le limiteur de couple passe en position de débrayage est déterminable de façon classique, par exemple par un potentiomètre gradué si le limiteur de couple est de type électro-magnétique. L'étrier ne peut ainsi pas dépasser la position correspondant au couple maximum autorisé, ainsi qu'à l'angle limite en flexion et/ou en extension. Par ailleurs, la machine considérée peut avantageusement être utilisée pour la musculation analytique consistant à faire travailler de façon privilégiée un muscle particulier. Pour réaliser une telle musculation analytique, le moto-réducteur est bloqué. Le patient exerce un couple sur l'axe principal 18 par l'intermédiaire de l'étrier 19. Le limiteur de couple crée un couple de résistance ajustable et éventuellement variable en fonction de la position angulaire de l'étrier. II est ainsi possible de programmer avec précision la courbe représentant le couple opposé par le limiteur de couple en fonction de la position angulaire de l'étrier, et de faire travailler de façon optimale un ou plusieurs muscles particuliers. Par ailleurs, il est tout à fait en isageable, sans sortir du cadre de la présente invention, de rendre certains réglages, notamment de l'amplitude des oscillations et des angles limites, accessibles au patient, éventuelleFnent par des moyens motorisés et par un boîtier de commande, de façon à ce que celui-ci participe activement à la définition du rythme de la rééducation. Bien entendu, il va de soit que l'invention ne se limite pas à l'exemple de réalisation plus spécialement décrit et représenté ci-dessus, mais qu'elle embrasse au contraire toutes les variantes. En particulier, dans la description qui précède, seul une machine destinée à la rééducation du genou a étée décrite. Mais il est bien évident que l'invention peut être adaptée par l'Homme du Métier à tout type de besoin en matière de rééeducation d'articulation par des modifications évidentes. REVENDICATIONS 1 - Machine pour la rééducation d'un membre humain, en particulier d'un genou, comportant uip bâti (2) supportant un mécanisme de commande (11) alternatilf caractérisé en ce qu'elle comporte un moyen d'immobilisation du membre postérieur à l'articulation à rééduquer, ledit moyen d'immobilisation étant solidaire de l'un des arbres d'un limiteur de couple, L'autre arbre dudit limiteur de couple étant couplé par l'intermédiaire d'un ensemble bielle-manivelle (17) à un disque (16) solidaire d'un moto-réducteur (14). 2 - Machine pour la rééducation d'un membre humain selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit moyen d'immobilisation est constitué par un étrier allongé (19) comportant un coulisseau (21) d'immobilisation relative de l'extrémité du membre du patient opposée à l'articulation à traiter. 3 - Machine pour la rééducation d'un membre humain selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que le mécanisme de commande (11) du mouvement alternatif est constitué par un ensemble bielle-manivelle (17), la longueur utile de la bielle étant réglable afin d'ajuster l'amplitude des oscillations de l'étrier (19). 4 - Machine pour la rééducation d'un membre humain selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'extrémité de la bielle (32), opposée à celle articulée sur la manivelle, coopère de façon verrouillable avec une rainure radiale (34) d'un disque rotatif (16), de manière à faire varier la longueur utile de ladite bielle (32). 5 - Machine pour la rééducation d'un membre humain selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'étrier (19) est constitué par une tige métallique en U (20) dont l'extrémité est solidaire d'un maneton (18) entrainé par l'un des arbres du limiteur de couple. 6 - Machine pour la rééducation d'un membre humain selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le bâti (2) comporte une glissière de guidage (6) d'un siège (4) orientée longitudinalement. 7 - Machine pour la rééducation d'un membre humain selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que le mécanisme de commande (11) comporte un plateau porté par le bâti (2) par l'intermédiaire de deux guides parallèles (9,10) traversant ledit plateau, celui-ci pouvant se déplacer de préférence perpendiculairement à l'axe principal sous l'effet d'une tige fileté de règlage (12) entrainée en rotation par un volant (13), la dite tige (12) coopérant avec une partie filetée complémentaire formant écrou. 8 - Machine pour la rééducation d'un membre humain selon l'une quelconque des revendications 2 à 7 caractérisé en ce que l'ensemble bielle-manivelle (17) comporte au moins un capteur apte à détecter le point mort haut, ledit capteur coopérant avec un système d'arrêt du moto-réducteur dans une position correspondant obligatoirement audit point mort haut de l'ensemble bielle-manivelle (17). 9 - Machine pour la rééducation d'un membre humain selon l'une quelconque des revendications i à 8 caractérisé en ce qu'elle comporte au moins un capter angulaire solidaire du maneton (18), ledit capteur angul ire générant un signal asservissant les caractéristiques du lilteur de couple. 10 - Machine pour la rééducation dun membre humain selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que les différents réglages de ladite machine sont positionnés de façon à être accessibles par le patient pendant la scéance de rééducation.