Brevet FR2766072A1 — publié le 19990122

La présente invention concerne un coussin pneumatique à cellules individuellement déformables, destiné à être utilisé en particulier dans le domaine médical pour la prévention des escarres. Ce type de coussin comporte habituellement une feuille d'embase de laquelle saille une pluralité de cellules gonflables, adjacentes et individuellement déformables en hauteur. Un tel coussin, lorsqu'il est en bon état et convenablement gonflé, donne satisfaction. Toutefois, pour un patient insensible à la douleur, il est impossible de savoir si le coussin est convenablement gonflé. En particulier, si une perte de pression apparaît à cause d'une valve arrachée, d'une crevaison, etc, l'efficacité du coussin s'amoindrit sans que le patient puisse s'en apercevoir. D'autre part, le réglage de la pression de gonflage du coussin est délicate, car il dépend de chaque patient et de sa position lorsqu'il est installé sur le coussin. Plus le poids exercé par le patient sur le coussin sera élevé, plus le coussin devra être gonflé. Le but de l'invention est de concevoir un coussin du type précité, permettant de détecter un éventuel sousgonflage ou surgonflage du coussin et de faciliter le réglage de la pression de gonflage. Selon l'invention, certaines au moins des cellules sont équipées chacune intérieurement d'un capteur individuel de leur déformation délivrant un signal électrique témoignant du degré de déformation de la cellule. Chaque capteur détecte ainsi un éventuel excès de déformation de la cellule à laquelle il est associé. Ce contrôle de la déformation du coussin, et non de la pression, permet de contrôler indirectement la pression de gonflage, quel que soit l'utilisateur et sa configuration sur le coussin. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le capteur comporte un élément élastiquement compres sible disposé à l'intérieur de la cellule pour commander l'enclenchement d'un interrupteur électrique à un certain degré de déformation de la cellule. Le capteur est donc souple et n'exerce aucune pression supplémentaire sur l'assise de l'utilisateur. Dans un mode de réalisation particulier, l'élément élastiquement compressible est en mousse. L'élément élastiquement compressible a une hauteur inférieure à celle de la cellule. L'interrupteur est disposé entre l'élément élastiquement compressible et la feuille d'embase. Dans un autre mode de réalisation du capteur de déformation en hauteur des cellules, ce capteur comporte au moins un capteur photo-électrique à réflexion agencé pour mesurer la déformation de la cellule. Le capteur photoélectrique est fixé sur la feuille d'embase pour émettre un rayon lumineux incident vertical et recevoir un rayon lumineux réfléchi vertical issu de la réflexion du rayon incident sur la face intérieure du sommet de la cellule. Le ou les capteur(s) photo-électrique(s) témoigne(nt) du franchissement de deux seuils, l'un maximum, l'autre minimum, de déformation de la cellule. Les capteurs des cellules peuvent avantageusement être reliés à une unité de traitement électronique qui pilote une unité d'alimentation en air comprimé raccordée aux cellules pour augmenter ou diminuer la pression à l'intérieur des cellules lorsque les capteurs témoignent du franchissement d'un seuil de déformation maximum ou minimum des cellules. On réalise ainsi un asservissement automatique de la pression de gonflage à une valeur optimum, variable en fonction de l'utilisateur et de sa position sur le coussin et déterminée par les capteurs en fonction de la déformation des cellules sous charge. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers donnés à titre d'exemple non limitatif. I1 sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels - la figure 1 est une vue en perspective avec arraché d'un coussin pneumatique conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue de détail en coupe d'une cellule du coussin de la figure 1 - la figure 3 est une vue agrandie de la zone III de la figure 2 - la figure 4 est une vue analogue à la figure 3, la cellule étant sous charge, c'est-à-dire soumise au poids d'un utilisateur - la figure 5 est une vue agrandie de la zone V de la figure 4 - les figures 6 et 7 sont des vues analogues respectivement aux figures 3 et 5, illustrant un autre mode de réalisation du contacteur électrique du capteur - les figures 8 et 9 sont des vues analogues respectivement aux figures 2 et 4, illustrant un autre mode de réalisation du capteur de la déformation en hauteur des cellules. En référence à la figure 1, le coussin pneumatique selon l'invention est désigné par la référence générale 1. I1 comporte une feuille d'embase 2 de laquelle saille une pluralité de cellules gonflables 3 adjacentes les unes aux autres et individuellement déformables en hauteur. Les cellules 3 délimitent des volumes intérieurs qui sont destinés à être mis sous pression et qui communiquent les uns avec les autres par des conduits de liaison (non visible aux figures) ménagés dans la feuille d'embase 2. Le gonflage de l'ensemble des cellules 3 s'effectue par l'intermédiaire d'une valve 4 unique, équipant l'une des cellules 3. Les cellules 3 peuvent être groupées en sous ensembles gonflables de manière indépendante : dans ce cas plusieurs valves 4 seraient mises en oeuvre. L'ensemble constitué par la feuille d'embase 2 et les cellules 3 est enveloppé dans une housse 5 en matière textile souple. En référence aux figures 2 à 5, la feuille d'embase 2 et les cellules 3 sont constituées par une superposition de deux couches 6 et 7 en matière plastique souple et étanche collées l'une contre l'autre. La couche inférieure 6 est plane et continue, tandis que la couche supérieure 7 forme une pluralité de protubérances 8 formant l'enveloppe extérieure des cellules 3. Chaque protubérance 8 présente une forme de révolution autour d'un axe 9 sensiblement perpendiculaire au plan de la feuille d'embase 2, c'est-à-dire à la couche inférieure 6, et est sensiblement allongée suivant cet axe. Chaque protubérance 8 de la couche supérieure 7 délimite, avec la couche inférieure 6, un volume intérieur pressurisé qui communique, par l'intermédiaire de canalisations internes (non représentées) de la feuille d'embase 2, avec le volume intérieur des cellules adjacentes. Comme cela est visible seulement à la figure 1, une des cellules 3 est équipée d'une valve 4 pour l'alimentation en air sous pression de toutes les cellules 3. Les cellules 3, ou au moins certaines d'entre elles, sont équipées chacune intérieurement d'un capteur individuel 10 de leur déformation suivant l'axe 9, c'est-àdire en hauteur puisque le coussin 1 sera le plus souvent placé sur une surface horizontale. Ce capteur 10 comporte un élément cylindrique 11 élastiquement compressible disposé selon l'axe 9 et ayant une extrémité inférieure 11.1 fixée par collage à une plaque intermédiaire 12 qui est elle-même collée sur la couche inférieur 6 de la feuille d'embase 2. Le cylindre 11 pourra par exemple être réalisé en mousse. La plaque intermédiaire 12 comporte trois couches superposées, dont une couche inférieure 13 collée à la couche inférieure 6 de la feuille d'embase 2, une couche supérieure 14 sur la face supérieure de laquelle est collée l'extrémité inférieure 11.1 du cylindre élastiquement compressible 11, et une couche intermédiaire 15 disposée entre les couches 13 et 14. La couche intermédiaire 15 présente, au droit du cylindre élastiquement compressible 11, un évidement 16. Les couches 13 et 14 présentent, dans cet évidement 16, des faces en regard qui sont équipées de contacteurs électriques 17 et 18 en regard l'un de l'autre. La couche inférieure 13 de la plaque intermédiaire 12 pourra être avantageusement porteuse d'un circuit intégré auquel sont reliés les contacteurs 17 et 18. Comme cela est visible à la figure 2, le cylindre élastiquement compressible 11 présente une hauteur libre, c' est-à-dire hors charge, qui est inférieure à celle de la protubérance 8. Autrement dit, le cylindre 11 possède une extrémité supérieure 11.2 qui, en l'absence de toute charge sur la cellule 3, est située à distance de la face intérieure 8.1 du sommet de la protubérance 8. En service, hors charge, conformément aux figures 2 et 3, aucun effort n'est exercé sur le cylindre élastiquement compressible 11. Les contacteurs électriques 17 et 18 sont donc maintenus écartés l'un de l'autre par l'élasticité propre de la couche supérieure 14 de la plaque intermédiaire 12. En charge, conformément aux figures 4 et 5, la protubérance 8 délimitant chaque cellule 3 se déforme selon l'axe 9. Si la pression régnant à l'intérieur de la cellule 3 est insuffisante et qu'en conséquence l'affaissement de cette cellule est trop important, le cylindre élastiquement compressible 11 exerce sur l'interrupteur 12 un effort suffisant pour déformer la couche supérieure 14 et plaquer le contacteur 18 contre le contacteur 17. Cet effort exercé par le cylindre 11 sur la couche 14, et, par contre-réac tion, sur le sommet de la protubérance 8, est de très faible intensité et est en particulier d'un effet négligeable sur l'utilisateur installé sur le coussin. La mise en contact des contacteurs 17 et 18 a pour effet d'émettre un signal électrique qui peut, soit commander le déclenchement d'une alarme, soit être transmis à une unité de traitement électronique comme cela est le cas dans le mode de réalisation illustré à la figure 1. Si la pression régnant à l'intérieur de la cellule 3 est normale et que l'affaissement de cette cellule est optimum, le cylindre élastiquement compressible 11 est insuffisamment comprimé pour provoquer la mise en contact des contacteurs électriques 17 et 18, de sorte qu'aucun signal n'est émis. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 1, les signaux électriques commandés par les interrupteurs 12 des différentes cellules 3 sont transmis, par l'intermédiaire d'un câble électrique 30, à une unité de traitement électronique 31 qui pilote, en fonction de ces signaux, une unité d'alimentation en air comprimé 32 à laquelle elle est reliée par l'intermédiaire d'un câble électrique 33. Cette unité d'alimentation 32 est raccordée, via une canalisation 36, à la valve 4 pour alimenter en air comprimé les cellules 3. Ainsi, lorsque l'affaissement des cellules 33 est trop important du fait d'une insuffisance de la pressurisation, l'unité 31 reçoit des signaux électriques issus des capteurs de déformation 10 et pilote l'unité d'alimentation 32 pour augmenter la pression à l'intérieur des cellules 3. Lorsque la bonne pression est atteinte, les capteurs 10 cessent d'émettre leur signal et l'unité de traitement électronique 31 interrompt le gonflage des cellules 3 par l'unité d'alimentation 32. Inversement, lorsqu'il est à craindre que la pression à l'intérieur des cellules 3 soit trop élevée, il est possible d'agir, soit directement sur la valve 4, soit indirectement sur des boutons 34 ou 35 de l'unité de pilotage ou de l'unité d'alimentation pour faire chuter la pression à l'intérieur des cellules 3 jusqu'à ce que les capteurs 10 émettent leur signal témoignant que le seuil optimum de déformation des cellules 3 de gonflage est atteint. L'unité de traitement électronique 31 pilote alors l'unité d'alimentation 32 pour un ajustement automatique de la pression légèrement au-dessus de ce seuil. Les figures 6 et 7 illustrent une variante de réalisation des contacteurs électriques de l'interrupteur 12 des capteurs 10. Ces contacteurs sont ici constitués par un premier contacteur 20 plat disposé sur la face supérieure de la couche inférieure 13, et par un second contacteur 21 bombé ayant deux extrémités solidaires de la face supérieure de la couche inférieure 13. Comme précédemment, ces contacteurs 20 et 21 sont raccordés à des circuits intégrés, de la couche inférieure 13. Lors d'un affaissement trop important de la cellule, comme représenté à la figure 7, le cylindre élastiquement compressible 11 force la déformation de la couche supérieure 14 et du contacteur 21. Ce dernier prend alors une forme ondulée qui assure un contact franc avec le contacteur 20. Aux figures 8 et 9, on a représenté un autre mode de réalisation du capteur de déformation en hauteur de la cellule 3. Ce capteur comporte ici deux capteurs photoélectriques à réflexion 40, 41 agencés pour mesurer la déformation de la cellule 3. Chaque capteur 40, 41 est fixé sur la feuille d'embase 2, c'est-à-dire plus précisément sur la couche inférieure 6 à l'intérieur de la cellule 3, avec sa face active 42, 43 orientée vers le haut, c'est-àdire vers le sommet de la protubérance 8 formant la cellule 3. Chaque capteur émet un rayon lumineux incident vertical i qui éclaire la face intérieure 8.1 du sommet de la protubérance 8 et qui est réfléchi par cette surface selon un rayon lumineux réfléchi r qui est reçu par le capteur concerné. Lorsque la couleur du matériau constituant la protubérance 8 n'est pas trop sombre, il est inutile de disposer sur la face intérieure 8.1 du sommet de la protubérance 8 un quelconque élément pour assurer la réflexion du rayon lumineux incident 1. Par contre, si la couleur de la face intérieure 8.1 de la protubérance 8 est sombre (par exemple noire) il pourra être nécessaire d'équiper cette surface d'une plaque ou revêtement réfléchissant exerçant une fonction de miroir réflecteur. Chaque capteur 40, 41 est apte à délivrer un signal électrique témoignant du franchissement d'un certain seuil prédéterminé de déformation en hauteur de la cellule 3. En particulier, le capteur 40 pourra témoigner du franchissement d'un seuil maximum de déformation, conformément à la fonction du capteur élastiquement compressible décrit précédemment en référence aux figures 2 à 7, tandis que le second capteur 41 pourra exercer une fonction supplémentaire consistant à témoigner du franchissement d'un seuil de déformation minimum. Les capteurs 40 et 41 témoignent ainsi respectivement du sous-gonflage et du surgonflage de la cellule 3. Chacun de ces deux seuils pourra bien entendu être réglable. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des moyens équivalents, ses caractéristiques essentielles. Par exemple, bien qu'il ait été décrit un capteur comportant un cylindre élastiquement compressible de hauteur inférieure à celle des cellules, il est également possible de prévoir que cet élément élastiquement compressible soit, même à vide, en contact avec le sommet de la protubérance délimitant la cellule. Seul importe le seuil de déformation de la cellule à partir duquel l'élément compressible agit suffisamment sur l'interrupteur électrique pour assurer la mise en contact de ses contacteurs, ce seuil déterminant la valeur maximale de déformation de la cellule. Bien qu'il ait été décrit un capteur de déformation comportant deux capteurs photo-électriques dédiés chacun au témoignage du franchissement d'un seuil de déformation déterminé, l'un maximum l'autre minimum, il est également possible d'utiliser un seul capteur photoélectrique témoignant du franchissement d'un seuil unique de déformation maximum, ou à la fois des deux seuils maximum et minimum, grâce à une électronique de mesure associée. REVENDICATIONS 1. Coussin pneumatique (1) comportant une feuille d'embase (2) de laquelle saille une pluralité de cellules (3) gonflables, adjacentes et individuellement déformables en hauteur, caractérisé en ce que certaines au moins des cellules (3) sont équipées chacune intérieurement d'un capteur individuel (10 ; 40, 41) de leur déformation délivrant un signal électrique témoignant du degré de déformation déterminé de la cellule (3). 2. Coussin selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur (10) comporte un élément élastiquement compressible (11) disposé à l'intérieur de la cellule (3) pour commander l'enclenchement d'un interrupteur électrique (12) à un certain degré de déformation de la cellule (3). 3. Coussin selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément élastiquement compressible (11) est en mousse. 4. Coussin selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément élastiquement compressible (11) a une hauteur inférieure à celle de la cellule. 5. Coussin selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'interrupteur (12) est disposé entre l'élément élastiquement compressible (11) et la feuille d'embase (2). 6. Coussin selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur comporte au moins un capteur photoélectrique (40, 41) à réflexion agencé pour mesurer la déformation de la cellule. 7. Coussin selon la revendication 6, caractérisé en ce que le capteur photo-électrique (40, 41) est fixé sur la feuille d'embase (2) pour émettre un rayon lumineux incident vertical (i) et recevoir un rayon lumineux réfléchi vertical (r) issu de la réflexion du rayon incident (i) sur la face intérieure (8.1) du sommet de la cellule (3). 8. Coussin selon la revendication 6 ou la revendication 7, caractérisé en ce que le ou les capteur(s) photo-électrique(s) (40, 41) témoigne(nt) du franchissement de deux seuils, l'un maximum, l'autre minimum, de déformation de la cellule (3). 9. Coussin selon la revendication 8, caractérisé en ce que le capteur de déformation de la cellule (3) comporte deux capteurs photo-électriques (40, 41), l'un témoignant du franchissement du seuil maximum, l'autre témoignant du franchissement du seuil minimum. 10. Coussin selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les capteurs (10) des cellules (3) sont reliés à une unité de traitement électronique (31) qui pilote une unité d'alimentation en air comprimé (32) raccordée aux cellules (3) pour augmenter ou diminuer la pression à l'intérieur des cellules lorsque les capteurs (10) témoignent du franchissement d'un seuil de déformation maximum ou minimum des cellules (3).