Brevet FR2725122A1 — publié le 19960405

La présente invention concerne un dispositif de mesure de la verticale subjective perçue par un sujet, à des fins notamment de diagnostic et de thérapeutique médicale. L'estimation de la verticale est une notion difficile à évaluer, tant au point de vue de la pathologie de l'équilibre (instabilité, vertiges), que de l'adaptation de l'homme à son milieu (nouvelles chaussures ou lunettes, conditions climatiques extrêmes, jour blanc", apesanteur). Sont également concernés les sports et activités professionnelles où l'équilibre joue un rôle important (plongée, alpinisme, danse, aviation, marine, conduite automobile, etc...). Cette estimation de la verticale est dépendante de nombreux paramètres sensoriels et cognitifs. Les spécialistes d'un certain nombre de disciplines (neurologie, ORL, ophtalmologie, kinésithérapie, ostéopathie notamment) ont besoin d'un instrument délivrant une mesure angulaire précise et fiable de la verticale subjective de leurs patients, à des fins d'évaluation, de diagnostic, de suivi et de thérapie (rééducation). A notre connaissance, un tel dispositif n'existe pas. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à cet état de fait. En effet, à la manière du thermomètre dont la simplicité d'emploi et la fiabilité ne sont plus à démontrer, il fournit une mesure numérique objective et instantanée de la différence angulaire en degrés entre la verticale supposée par un sujet placé dans différentes conditions et la verticale réelle (suivant la direction de la pesanteur, donnée par le fil à plomb). Le dispositif est suffisamment simple pour être utilisé par n'importe quel sujet, quelque soit son âge, seul ou avec un opérateur. Il comporte en effet, selon une première caractéristique, un boîtier principal horizontal, muni perpendiculairement d'un indicateur lumineux rectiligne dont la lente rotation motorisée, est commandée par un sujet placé face à l'indicateur, à plusieurs mètres, dans l'obscurité totale, ceci afin d'éviter l'influence d'une référence visuelle (lignes horizontales ou verticales). Le sujet doit amener l'indicateur, composé d'un tube de matière plastique transparente formant loupe et contenant un produit phosphorescent, à la position qu'il perçoit verticale. Cet indicateur, fermé aux extrémités, aura été préalablement déréglé par le conducteur du test. L'ordre de rotation est transmis par l'intermédiaire d'un boîtier de commande muni de deux boutons poussoirs. L'indicateur tourne lentement et sans à coups, grâce à l'emploi d'un réducteur. Le jeu entre les pignons du réducteur n'influe aucunement sur la précision de la position de l'indicateur, fixé mécaniquement à l'axe du capteur angulaire. Au contraire, à l'approche de la verticale, le sujet, sans le savoir, utilise ce jeu pour affiner la position souhaitée. La différence angulaire obtenue est alors lue en degrés et dixièmes de degrés sur un boîtier d'affichage. Selon l'usage (médical, sportif, ergonomique, etc...), différents tests sont proposés (un oeil, l'autre ou les deux, avec ou sans verres correcteurs, selon la position de la tête ou du corps dans l'espace, selon le mode d'appui, les postures, le contact plantaire, le maintien de la cheville, etc...). L'indicateur est manuellement amovible, permettant au dispositif selon l'invention d'être facilement transportable. L'entretoise filetée sur laquelle vient se visser l'indicateur étant solidaire de l'axe de rotation, le montage / démontage de ce dernier n'influe en aucune manière sur la précision de l'étalonnage initial de la verticale, réalisé lors de la fabrication. L'ensemble formé par l'indicateur, l'axe de rotation et l'axe du capteur angulaire (potentiomètre) est mécaniquement rigide. La mise en place du dispositif selon l'invention est très simple. En effet, le boîtier principal du dispositif selon l'invention comporte trois points d'appui: un pied fixe situé à l'arrière au milieu de sa grande face inférieure et à l'avant deux pieds réglables surmontés de deux boutons moletés, qui permettent de régler avec précision le niveau à bulle fixé sur le boîtier, en son centre. Les deux pieds réglables traversant le boîtier principal de part en part passent au travers d'inserts plastiques filetés fixés au boîtier, dans la partie inférieure desquels a été pratiqué un alésage de diamètre légèrement inférieur à celui du filetage des pieds réglables afin d'assurer leur auto-serrage et par là même le maintien du réglage du niveau. L'affichage numérique est étalonné à la fabrication à l'aide d'une part d'un dispositif d'étalonnage muni d'un fil à plomb et d'une horizontale; et d'autre part grâce à l'emploi d'un potentiomètre de précision. Les mesures réalisées par le dispositif selon l'invention sont alors précises au dixième de degré d'angle près. Le dispositif selon l'invention permet également d'obtenir la visualisation de l'horizontale de l'indicateur (tant à -90" qu'à 90 ). Bien qu'il soit possible de prévoir que ce dernier accomplisse 360 et plus, la rotation a été volontairement limitée à environ 930 de part et d'autre de la verticale, par l'action d'un ensemble vis et entretoise sur deux micro-rupteurs; ceci afin d'éviter que l'indicateur ne rentre en contact avec la surface sur laquelle le boîtier principal est disposé. L'action simultanée sur les deux boutons poussoirs du boîtier de commande interrompt la rotation de l'indicateur. Selon des modes particuliers de réalisations, - la liaison entre le boîtier de commande et le boîtier principal peut être réalisée par un dispositif de commande à distance sans fil. - une sortie analogique est ménagée sur la face arrière du boîtier principal, autorisant, via un dispositif d'interface approprié, le raccordement externe du dispositif selon l'invention à un enregistreur ou à une unité de traitement informatique. - la position de l'indicateur peut, au lieu d'être orientée vers le haut, être orientée vers le bas. - il est également possible d'obtenir de l'indicateur une rotation complète et plus. - des diodes électro-luminescentes peuvent être employées en lieu et place du produit phosphorescent ou fluorescent. - le contenu du tube plastique formant l'indicateur peut être rempli d'un produit pulvérulent, liquide ou solide, lumineux par lui-même ou par un procédé extérieur. - l'indicateur peut être remplacé, comme moyen de visualisation, par un rayon lumineux. - les boutons poussoirs peuvent être remplacés par un levier de commande. Les dessins annexés illustrent l'invention: La figure 1 représente l'ensemble du dispositif selon l'invention. La figure 2 représente la coupe AA du boîtier principal. En référence aux figures annexées, le dispositif selon l'invention comporte un boîtier principal rectangulaire (1) comprenant au centre de sa face avant un axe de rotation (8), sur lequel est fixé de manière permanente une entretoise filetée (6) par l'intermédiaire d'une vis (7) ayant pour fonction d'appuyer fermement sur l'axe (8). Le tube en matière plastique transparente (2) est rempli d'un produit phosphorescent (3). ll est obturé hermétiquement sur son extrémité supérieure par une vis (4), et sur son extrémité inférieure par une tige filetée (5) vissée à milongueur. L'ensemble (2) (3) (4) (5) forme l'indicateur (F), démontable manuellement sans l'aide d'outillage, la tige filetée (5) se vissant ou se dévissant dans l'entretoise filetée (6). Cette entretoise (6) est fixée solidairement à l'axe (8) du réducteur (42), luimême fixé fermement à l'axe (34) du capteur angulaire (33), par l'intermédiaire d'une entretoise de liaison (35). Un ensemble entretoise et vis (40) est fixé sur l'axe (8), et en fonction du sens de rotation de ce dernier, finit par venir en contact d'un des deux micro-rupteurs (41), interrompant ainsi le mouvement de rotation. Le moteur électrique à courant continu (38) entraîne le réducteur (42), comportant un axe à double sortie (8). Le boîtier principal (1) comporte sur le centre de sa grande face supérieure un niveau à bulle (9) réglable par l'entremise des deux boutons moletés (10) solidaires des tiges filetées (12), terminées par des pieds caoutchoucs (11). Ces tiges filetées (12) traversent des inserts plastiques filetés auto-serrants (39), fixés au boîtier (1). Le boîtier de commande (13) comporte sur sa face avant, à gauche, un bouton poussoir de couleur bleue (14), actionnant l'indicateur (F) dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, conventionnellement dénommé sens négatif , et à droite, un bouton poussoir de couleur rouge (15), actionnant l'indicateur (F) dans le sens des aiguilles d'une montre, conventionnellement dénommé "sens positif". L'utilisation de boutons poussoirs implique que l'action continue sur l'un d'entre-eux engendre la rotation continue de l'indicateur (F) sur son axe (8), jusqu'à atteindre l'angle maximum fixé par construction.Un cordon multi-conducteurs (22) partant du milieu de la grande face supérieure du boîtier de commande (13) et terminé par une fiche de type DIN sexapolaire (27) se raccorde au boîtier principal (1), via une embase châssis correspondante (32), soudée sur le circuit imprimé (43). La mesure réalisée est affichée en degrés et dixièmes de degrés d'angle; ce système ayant été retenu plutôt qu'une mesure arbitraire, de par son coté universel et reproductible. Le boîtier d'affichage (16) comporte un dispositif de visualisation instantanée à quatre grands afficheurs numériques par diodes électro-luminescentes à sept segments (17), de la valeur inesurée de la différence angulaire en degrés (positive ou négative) entre la verticale subjective du sujet etla verticale vraie. Les valeurs affichées comportent, le cas échéant le signe moins, la valeur entière de l'angle mesuré sur deux chiffres, la virgule décimale, et l'indication des dixièmes de degrés. Un cordon multi-conducteurs (23) partant de sa face arrière et terminé par une fiche de type DIN pentapolaire (26) se raccorde au boîtier principal (1), via une embase châssis correspondante (31), soudée sur le circuit imprimé (43). La connectique DIN a été retenue pour les raccordements (26) (31) et (27) (32) du dispositif car elle assure un détrompage évident. Le boîtier principal (1) est alimenté par un courant secteur 220volts monophasé, via un cordon d'alimentation (28) terminé par une fiche normalisée (19) à sa première extrémité, sa seconde extrémité étant directement raccordée au circuit imprimé (43) du boîtier principal (1), par un bornier à vis (24), qui assure également le raccordement de la masse du boîtier à la terre du réseau de distribution électrique. Un dispositifde coupure d'alimentation unipolaire, formé d'un interrupteur (18) commande l'alimentation du dispositif. L'illumination de l'afficheur (17) témoigne de la mise sous tension de l'ensemble du dispositif. La protection de ce dernier contre les sur-intensités est assurée par un fusible calibré, disposé dans un porte-fusible (36). L'ensemble du dispositif est antiparasité. Le transformateur (37) et sa circuiterie associée, soudés sur le circuit imprimé (43) délivre àl'ensemble du dispositifles tensions et courants nécessaires à son fonctionnement, dans le respect des normes en vigueur (très basse tension de sécurité). Un signal de sortie analogique proportionnel est disponible aux bornes de l'embase châssis de type CINCH (30), sur laquelle vient se brancher une interface analogique I numérique (20), via un cordon muni d'une fiche de type CINCH (25). Cette interface est utilisée pour exploiter le signal de sortie sur un enregistreur externe ou des moyens de traitement informatiques (21). L'étalonnage - en dixièmes de degrés - de l'affichage (17) est obtenu avec une grande précision par le biais d'un potentiomètre multi-tours (29), soudé sur le circuit imprimé (43). La ventilation du boîtier principal (1) est assurée par des ouvertures pratiquées sur les grandes faces inférieure et supérieure de celui-ci; un découpage judicieux du circuit imprimé autorise le refroidissement des composants par convection naturelle. Le dispositif, de ce fait, peut rester durablement sous tension sans conséquences flacheuses. Les autres composants soudés sur le circuit imprimé (43) et non représentés sur les figures jointes sont d'approvisionnement courant et ne nécessitent pas de plus amples explications. L'ensemble du dispositif ne nécessite aucun entretien particulier. Le déroulement d'une séance de test ne requiert pas de connaissances particulières: - Considérant que le dispositif est mis en place de niveau, et alimenté, on amène l'indicateur (F) à une position quelconque, éloignée de la verticale, à l'aide duboîtier de commande (13). Le boîtier d'affichage est disposé de manière à ce qu'il ne soit visible que par l'opérateur. - Le sujet se place bien en face de l'indicateur (F), à quelques mètres de distance. - Le sujet tient en mains le boîtier de commande (13). - L'obscurité complète est réalisée dans le local. - Le sujet agit sur le dispositif grâce au boîtier de commande (13), pour amener l'indicateur (F) dans une position s'approchant au plus près de la verticale qu'il perçoit. - L'opérateur note les conditions du test et relève (ou saisit, dans le cas où il dispose de moyens de traitement externes) le résultat instantané de la mesure. - En modifiant les conditions initiales (position du sujet, accessoires, environnement, etc...), une nouvelle mesure peut être réalisée. Le dispositif selon l'invention est notamment destiné au diagnostic médical des troubles de l'équilibre. ll est également particulièrement utile pour s'assurer de l'état d'un patient, dans toutes les occasions d'intervention avec anesthésie locale ou totale (cabinets dentaires, hospitalisations, etc...), mais également pour contrôler les réactions d'un sujet sous l'effet de l'alcool, de drogues, de médicaments, d'un état nerveux, de stress ou de fatigue, et plus généralement pour apprécier l'état de vigilance. C'est un élément de test de psycho-motricité. De par sa simplicité de mise en oeuvre, les sportifs et les professionnels concernés peuvent l'utiliser pour leur auto-évaluation. REVENDICATIONS 1) Dispositif de mesure de la verticale subjective perçue par un sujet placé dans l'obscurité totale, caractérisé en ce qu'il comporte un indicateur lumineux (F) formé d'un tube en matière plastique transparente (2), rempli d'un produit phosphorescent (3), obturé de manière étanche à son extrémité supérieure par une vis (4), et à son extrémité inférieure par une tige filetée (5), vissée à la moitié de sa longueur. Cette extrémité est vissé dans une entretoise filetée (6), elle-même fixée fermement sur un axe de rotation (8) horizontal et perpendiculaire au plan de l'indicateur lumineux (F), grâce à une vis (7). L'indicateur lumineux (F) décrit un arc de cercle dans un plan parallèle à celui dans lequel se situe le sujet. L'une des extrémités de l'axe de rotation (8) débouche au milieu de la petite face avant d'un boîtier rectangulaire (1).L'axe de rotation (8), à l'intérieur du boîtier (1) est entraîné par un moteur électrique (38) via un réducteur (42). Le moteur (38) est commandé dans sa rotation par pression manuelle du sujet sur l'un ou l'autre de deux boutons poussoirs (14) et (15), fixés sur la grande face avant d'un boîtier rectangulaire (13); lequel boîtier est relié à distance au boîtier principal (1) par un cordon (22), terminé par une fiche de type DIN sexapolaire (27), branchée dans une embase châssis correspondante (32), soudée sur un circuit imprimé (43), lui-même fixé à l'intérieur du boîtier (1) dans un plan parallèle à ses deux grandes faces. Le circuit imprimé (43) comprend la circuiterie électronique nécessaire pour transmettre la commande des boutons poussoirs (14) et (15) jusqu'au moteur (38).La position de l'indicateur lumineux (F) obtenue détermine un angle par rapport à la verticale vraie. L'extrémité interne au boîtier (1) de l'axe de rotation (8) est relié à l'axe (34) d'un potentiomètre (33), par l'intermédiaire d'une entretoise de liaison (35). Le circuit imprimé (43) comprend la circuiterie électronique nécessaire pour transmettre la mesure d'angle donnée par le potentiomètre (33), à un boîtier d'affichage à distance (16), muni d'un afficheur numérique (17), par le truchement d'une embase châssis de type DIN pentapolaire (31) soudée sur le circuit imprimé (43), sur laquelle se branche une fiche (26), partie d'un cordon (23), issu du boîtier d'affichage (16). 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'indicateur lumineux (F) est amovible et peut donc être vissé ou dévissé manuellement dans l'entretoise filetée (6) sans l'aide d'un outil, et sans modifier la précision du dispositif. 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'indicateur lumineux (F) est fixé à l'axe de rotation (8), lui-même relié par l'entretoise (35) à l'axe (34) du capteur (33), le tout par une liaison mécanique rigide. 4) Dispositif selon les revendications 1 et 3 caractérisé en ce que le moteur électrique (38) entraîne le réducteur (42), qui lui-même, entraîne en rotation lente et régulière rance (8) supportant l'indicateur lumineux (F). 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier principal (1) muni d'un pied fixe centré à l'arrière de sa face inférieure, et de deux éléments filetés (12) situés à l'avant du boîtier (1), qui traversent ce dernier de part en part dans le sens vertical, au travers d'inserts plastiques filetés (39), fixés sur la grande face inférieure du boîtier (1). Chaque élément fileté (12) est muni à son extrémité supérieure d'un bouton moleté (10), et à son extrémité inférieure, d'un pied en caoutchouc (11). Le boîtier (1) comporte au centre de sa grande face supérieure un niveau à bulle (9), réglable par l'action sur les boutons moletés (10). 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les inserts plastiques filetés (39) comportent dans leur partie inférieure un alésage de diamètre légèrement inférieur à celui des éléments filetés (12). 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le boîtier (1) comporte un potentiomètre d'étalonnage (29) de l'affichage. 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la rotation de l'indicateur lumineux (F) fixé sur l'axe (8) est limitée au-delà de l'horizontale, à environ 930 de part et d'autre de la verticale. Deux micro-rupteurs (41), soudés sur le circuit imprimé (43), de part et d'autre de Paxe (8), et perpendiculaires à celui-ci, sont actionnés par le contact d'un ensemble entretoise et vis (40), fixé solidairement sur l'axe (8), dans l'aligne- ment des deux microrupteurs. 9) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le boîtier de commande (13) interrompt le mouvement de l'indicateur lumineux (F), dès que le sujet cesse de presser sur l'un quelconque des deux boutons-poussoirs (14) et (15) ou lorsque ces deux boutons sont manoeuvrés simultanément. 10) Dispositif selon rune quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le boîtier principal (1) est pourvu en outre d'une embase châssis de type CINCH (30), soudée au circuit imprimée (43), et accessible sur proportionnel à l'indication de l'affichage (17) est disponible aux bornes de l'embase (30), sur laquelle peut venir se brancher un cordon à deux conducteurs, par Pentremise d'une fiche de même type et de genre opposé (25). Ce cordon aboutit à un dispositif annexe de conversion du signal analogique en signal numérique, communément dénommé interface (20), qui se charge de rendre rinformation de mesure enregistrable et/ou traitable par des moyens techniques appropriés, par exemple, un ordinateur (21).