Brevet FR2789883A1 — publié le 20000825

lO I() Dispositif de visualisation La présente invention concerne un dispositif de visualisation, pour l'analyse qualitative et quantitative de la répartition de la pression de contact exercée par2) exemple par la plante d'un pied sur une surface. Elle concerne plus particulièrement un dispositif de visualisation du type comportant un transducteur, constitué au moins d'un élément à faces du dessous et du dessus25 sensiblement parallèles, ce transducteur, éclairé par sa tranche au moyen d'un dispositif d'éclairage sous une incidence assurant une réflexion de ses faces du dessous et du dessus, traduisant la pression supportée par sa face du dessus en des rayons lumineux captés par un dispositif de3) prise de vue(s) pour former une image desdites zones de pression. La connaissance et la mesure de la répartition de la pression entre le pied humain et le sol dans des conditions35 statiques, c'est-à-dire quand la personne est debout et dans des conditions dynamiques, c'est- à-dire quand elle marche, s'avèrent particulièrement utiles dans le diagnostic de nombreux types de défauts du pied, tels que 2 des hyper appuis. Ces éléments peuvent être également nécessaires pour la conception générale de toute sorte d'accessoires orthopédiques tels que des éléments de semelle correctrice ou de confort, voire des prothèses. La5 mesure de la répartition de la pression de contact se fait actuellement par des transducteurs de pression électroniques ou mécaniques. Ceux-ci présentent un certain nombre d'inconvénients. En effet, ceux-ci sont généralement difficilement adaptables à une utilisation dans un espace1n limité en raison de leurs nombreuses connexions électriques et mécaniques. De plus, l'introduction des transducteurs crée des changements locaux de rigidité dans la surface de contact, changements qui peuvent affecter la mesure. Par ailleurs, de tels transducteurs reposent sur la mesure de15 l'intensité d'un courant, mesure qui peut être affectée par une variation des conditions atmosphériques. Par ailleurs, le nombre de capteurs utilisés est limité d'une part en raison de leur encombrement, d'autre part en raison de leur coût de telle sorte que la précision des appuis plantaires20 est moindre. Enfin, de tels dispositifs nécessitent une maintenance importante. Pour pallier ces inconvénients, des dispositifs de visualisation pour l'analyse statique ou dynamique de la25 répartition des pressions d'appui de la plante de pied utilisant des transducteurs piézo- optiques ont été développés. Tel est le cas du dispositif de visualisation dynamique décrit dans le brevet FR-A-2.267.735. Ce dispositif comporte un transducteur piézo-optique composé30 d'éléments traduisant la pression supportée en intensité lumineuse. Ce transducteur en forme de panneau plan est adapté à former un réseau de stries lumineuses parallèles, la largeur de ces stries étant en chaque point une fonction directe de la pression normale au panneau en ce point. Un35 analyseur avec balayage ligne et trame permet l'affichage d'une carte d'isobares. Toutefois, un tel dispositif permet de produire une image difficilement exploitable directement par l'opérateur à l'exception d'un professionnel habitué à 3 ce type d'image et sous réserve d'un effort intellectuel de sa part. Il en est de même de l'appareil décrit dans le brevet FR-A- 2.266.154. L'appareil décrit dans ce brevet repose sur un principe analogue à celui décrit dans le brevet FR-A- 2.267.735. En effet, à chaque fois, le transducteur comprend une plaque transparente à faces parallèles et un tapis réalisé en un matériau déformable dont une face est1) apte à recevoir la pression de contact tandis que la face opposée comprend une pluralité de projections à contact ponctuel qui exercent une action de transmission de la pression sous forme d'une pluralité de zones de pression localisées. L'appareil décrit dans le brevet FR-A-2.266.15415 se caractérise par la complexité du transducteur nécessitant notamment la présence d'un polariseur, d'un élément photo-élastique et d'un élément transmettant la pression. Enfin, un dernier dispositif, décrit dans le brevet FR-A- 2.730.403, est constitué par un boîtier supportant horizontalement une vitre épaisse transparente, ce boîtier logeant un scanner de sorte que le dessus du scanner affleure la vitre. L'inconvénient majeur d'un tel25 dispositif est le temps d'acquisition d'image du à l'utilisation d'un scanner, empêchant de ce fait toute analyse dynamique, c'est-à-dire lorsque le patient marche. Par ailleurs, le scanner étant généralement de dimension réduite, il n'est pas possible de visualiser des surfaces30 importantes de sorte que les pieds doivent être visualisés successivement. Enfin, un tel scanner permet la formation d'une image indiquant la répartition des pressions de contact d'appui mais ne permet pas de définir avec précision la valeur des pressions exercées en chaque point35 de l'image. Un premier but de la présente invention est donc de proposer un dispositif de visualisation dont la conception 4 permet l'analyse qualitative et quantitative, rapide et aisée, de la répartition de la pression de contact sur une surface grâce à la production d'une image directement exploitable sans compliquer le dispositif. Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif de visualisation dans des conditions dynamiques, c'est-à- dire lorsque la personne marche, ou dans des conditions statiques, c'est-à-dire lorsque la personne se10 tient arrêtée en position debout. Encore, un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif de visualisation dont la conception permet de connaître le poids de la personne et exerçant une15 pression de contact sur le dispositif sans avoir à le demander à cette dernière. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de visualisation, pour l'analyse qualitative et quantitative2) de la répartition de la pression de contact exercée par exemple par la plante d'un pied sur une surface, comportant un transducteur, constitué au moins d'un élément à faces du dessous et du dessus sensiblement parallèles, ce transducteur, éclairé par sa tranche au moyen d'un25 dispositif d'éclairage sous une incidence assurant une réflexion de ses faces du dessous et du dessus, traduisant la pression supportée par sa face du dessus en des rayons lumineux captés par un dispositif de prise de vue(s) pour former une image desdites zones de pression,30 caractérisé en ce que a) l'un des éléments éclairé par sa tranche du transducteur est un coussin ou matelas constitué d'un ou plusieurs matériaux laissant passer la lumière, b) ledit coussin ou matelas du transducteur présente une35 face du dessus déformable sous l'effet de la pression de contact exercée par exemple par la plante de pied et une face du dessous maintenue sensiblement plane sous l'effet de cette même pression, c) le dispositif de prise de vue(s) est constitué d'un appareil photo ou d'une caméra, de préférence numérique, logé à l'intérieur d'un boîtier, qui est muni, à sa partie supérieure, dudit transducteur, ce dispositif de prise de5 vue(s) captant point par point les rayons lumineux directement fonction de la pression normale exercée sur la face du dessus du transducteur de manière à produire une image directement exploitable des zones de pression de contact telles que les zones de pression de contact de la10) plante du pied. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels:15 la figure 1 représente une vue schématique en coupe d'un dispositif de visualisation conforme à l'invention à l'état assemblé des éléments le constituant; la figure 2 représente une vue schématique en coupe du dispositif de la figure 1 à l'état non assemblé des éléments et la figure 3 représente une vue schématique du pied en contact d'appui sur le transducteur et de l'image ainsi obtenue. Le dispositif de visualisation pour l'analyse qualitative et quantitative de la répartition de la pression de contact sur une surface sera plus particulièrement décrit ci-après dans le cas d'une application à l'analyse de la répartition de la pression exercée par la plante d'un pied sur ladite surface. Toutefois, l'application d'un tel dispositif à35 d'autres domaines d'activité peut également être envisagée. Ce dispositif de visualisation peut par ailleurs être utilisé dans le cas d'une analyse dynamique ou statique, 6 c'est-à-dire que la pression exercée sur la surface peut être exercée lorsque la personne marche sur la surface ou, au contraire, lorsqu'elle est arrêtée en position debout en appui sur ladite surface. L'intérêt de telles mesures est 5 aujourd'hui largement décrit dans la littérature. Il ne sera donc pas décrit plus en détail ci-après. Le dispositif de visualisation, objet de l'invention, comporte de manière générale un boîtier, de préférence de10 forme générale parallélépipédique, représenté par la référence 4 à la figure 1, un transducteur 1 positionné à la partie supérieure du boîtier 4, en l'occurrence fermant la face du dessus de ce boîtier 4, et un dispositif de prise de vue(s) représenté en 3 aux figures, logé à15 l'intérieur du boîtier 4. Ce dispositif de prise de vue(s) 3 repose généralement sur la face formant fond du boîtier 4 et visualise la face du dessus de ce dernier. Le boîtier 4 peut être réalisé en un matériau quelconque non transparent à la lumière de manière à ne pas interférer avec les rayons lumineux émis à travers le transducteur 1 et captés par le dispositif de prise de vue(s) 3. Le transducteur 1 du dispositif, appelé transducteur parce qu'il est destiné à transformer une pression de contact en des rayons lumineux, est constitué au moins, de manière en soi connue, d'un élément à faces du dessous et du dessus sensiblement parallèles. En l'occurrence, au moins l'un des éléments du transducteur 1 est un coussin 1A ou matelas dont les faces du dessous et du dessus sont, en l'absence d'une pression exercée sur la face du dessus dudit coussin ou matelas, parallèles. Sous l'effet de la pression de contact exercée par exemple par la plante du pied 8, la face du dessus de ce coussin se déforme en s'affaissant35 tandis que la face du dessous est maintenue sensiblement plane sous l'effet de cette même pression. Ce transducteur 1 est par ailleurs éclairé par sa tranche au moyen d'un dispositif d'éclairage 2 sous une incidence assurant une 7 réflexion de ses faces du dessous et du dessus et traduisant la pression supportée par sa face du dessus en des rayons lumineux qui sont alors captés par le dispositif de prise de vue(s) 3. Ce phénomène physique, bien connu à 5 ceux versés dans cet art, avait déjà été décrit dans le brevet FR-A-2.267.735. Pour obtenir une face du dessous du transducteur 1 maintenue sensiblement plane sous l'effet de la pression10) exercée sur la face du dessus du transducteur. Ce transducteur 1 comporte généralement en outre au moins une plaque transparente constituant la face du dessus du boîtier 4. Cette plaque transparente lB est éclairée par sa tranche sous une incidence assurant une réflexion sur ses15 faces du dessus et du dessous. Cette plaque, sur laquelle vient reposer le coussin, sert donc au maintien de la face du dessous du matelas au coussin du transducteur 1 à l'état sensiblement plan. Les dispositifs d'éclairage 2 de la tranche du transducteur sont généralement au moins au nombre de deux pour éclairer au moins deux bords opposés du transducteur. En effet, il n'est pas nécessaire qu'un dispositif d'éclairage 2 soit disposé sur les quatre bords constituant à chaque fois une25 tranche du transducteur. Un tel dispositif d'éclairage 2 peut affecter un grand nombre de formes selon l'image que l'on souhaite obtenir. Un tel dispositif d'éclairage 2 peut par exemple être constitué par un simple tube électrique au néon.3o) En tout état de cause, indépendamment du dispositif d'éclairage 2 utilisé, les rayons lumineux du transducteur 1 directement fonction de la pression normale exercée sur la face du dessus du transducteur 1 sont captés point par point par le dispositif de prise de vue(s) 3 logé à l'intérieur du boîtier 4 de manière à produire une image 7 directement exploitable des zones de pression de contact. g Dans un premier mode de réalisation de l'invention, au moins le matelas ou le coussin du transducteur 1 coopère avec le dispositif d'éclairage 2 pour générer une lumière polychromatique dont les rayons lumineux sont captés par le5 dispositif de prise de vue(s) 3 de manière à produire une image couleur. Ainsi, par exemple, le matelas ou coussin du transducteur 1 comporte sur sa tranche des bandes de couleur 5, lesdites bandes étant disposées avec leur axe longitudinal parallèle à la face du dessus du transducteur comme le montre la figure 1. Ces bandes de couleur peuvent former par exemple un dégradé du bleu au rouge, le bleu constituant la bande supérieure de la série de bandes, le rouge constituant la bande inférieure de cette série de bandes. Grâce à cette disposition des bandes, les zones de15 pression importante apparaîtront en rouge sur l'image et les zone de faible pression en bleu, chaque couleur ou nuance de couleur de l'image correspondant à une valeur de pression ou à une plage de couleurs de pression connue pour permettre une analyse immédiate de l'image en fonction de2(J la localisation des zones de pression et des valeurs de pression. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, pour produire à nouveau une image couleur, le matelas ou coussin25 du transducteur 1 affecte la forme d'un stratifié, chaque couche constitutive du stratifié étant réalisée en un matériau de couleur différente. L'interprétation de l'image obtenue peut s'effectuer de manière analogue à ce qui a été décrit ci-dessus. Une telle coopération entre dispositif3() d'éclairage 2 et transducteur 1 permet d'obtenir une image 7 dont l'analyse quantitative de la répartition des pressions est facilitée. En effet, à chaque couleur ou nuance de couleur de l'image 7 formée correspond une valeur de la pression de contact exercée sur ledit transducteur35 par le pied. De ce fait, l'image 7 fournit à l'opérateur peut être aisément exploitable par simple visualisation sans qu'il soit nécessaire d'effectuer des calculs supplémentaires pour traiter ladite image 7 en vue de 9 déterminer de manière quantitative les pressions exercées et leur répartition. Cette interprétation immédiate de l'image 7 peut toutefois de la même manière être obtenue lorsqu'au moins le matelas ou coussin 1A du transducteur 1 coopère avec le dispositif d'éclairage 2 pour générer une lumière monochromatique dont les rayons lumineux sont captés par le dispositif de prise de vue(s) 3. En effet, dans ce cas, l'image 7 produite,I) conforme à la figure 3, est une image 7 présentant diverses nuances de gris, un gris foncé correspondant à une forte pression, un gris clair correspondant à une faible pression, un blanc à une absence de pression. Dans cette figure 3, l'image a été représentée en-dessous du15 transducteur 1 pour montrer la corrélation avec la pression exercée sur le transducteur 1. Une telle interprétation sera toutefois généralement moins précise que dans le cas d'une image couleur, les risques d'erreur d'interprétation d'une nuance étant plus importants.20) De préférence, pour faciliter la réalisation d'un tel dispositif, le matelas ou le coussin 1A du transducteur 1 et son dispositif d'éclairage 2 sont montés de manière amovible sur le reste du dispositif, comme le montre la25 figure 2. De ce fait, le dispositif peut être utilisé en l'absence du coussin du transducteur pour produire dans ce cas une image qui permettra uniquement une analyse qualitative de la répartition de la pression de contact sur la surface et non une analyse quantitative de la30 répartition de ces pressions. Une telle image peut notamment être utile pour définir avec précision le gabarit du pied. Généralement, le matelas ou coussin du transducteur 1, laissant passer la lumière, est constitué d'une poche 6 réalisée en un matériau déformable à l'intérieur de laquelle est disposé un fluide, cette poche 6 pouvant dans ce cas être munie d'un dispositif de mesure de la pression IO régnant à l'intérieur de ladite poche 6 pour déterminer le poids de la personne dont les pieds exercent une pression de contact sur le transducteur 1. Ceci évite ainsi à l'opérateur de demander à la personne son poids.5 Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le matelas ou coussin du transducteur peut être constitué par un matériau homogène, laissant passer la lumière et se présentant sous forme d'un bloc, tel qu'un bloc deI() silicone. Dans le cas d'un matelas ou coussin réalisé sous forme d'une poche contenant un fluide, le fluide peut être constitué par un liquide ou un gaz. Le dispositif de prise de vue(s) 3 peut quant à lui être constitué par un appareil photo ou une caméra, de préférence numériques. La caméra sera obligatoire dans le cas d'une analyse dynamique. Comme cela a d'ores et déjà été mentionné, ce dispositif de prise de vue(s) 3 est logé à l'intérieur du boîtier 4 et repose en général sur la face formant fond de ce boîtier 4. Ce dispositif de prise de vue(s) 3 capte point par point les rayons lumineux directement fonction de la pression normale exercée par la face du dessus du transducteur. Ce dispositif de prise de vue(s) 3 du dispositif est généralement relié à des moyens25 d'affichage et de visualisation de l'image 7 formée par ledit dispositif et à des moyens de traitement et de calcul pour déterminer pour chaque pied des caractéristiques telles que la surface du pied, la pression maximale exercée, la pression moyenne exercée et la poussée,30 caractéristiques qui sont bien connues à ceux versés dans cet art. Bien évidemment, il peut être en outre prévu des moyens d'impression de ladite image 7 ou des moyens de mémorisation des données relatives à ladite image 7. L'intérêt d'utiliser un dispositif de prise de vue(s) 3 numérique est dû à sa précision beaucoup plus importante que celle du dispositif de prise de vue(s) 3 classique. l1 Il est à noter que les moyens de traitement et de calcul incorporés à une unité centrale peuvent être reliés par ailleurs à un tour à commande numérique pour permettre par exemple un usinage automatique de la semelle en5 correspondance avec les résultats obtenus par l'analyse qualitative et quantitative de la répartition de la pression de contact. Enfin, pour parfaire la qualité de l'image 7 obtenue, il 1 peut être prévu, entre plaque transparente à faces parallèles et élément de type coussin ou matelas du transducteur, une poche 6 remplie d'un matériau opaque à la lumière, telle qu'une poche d'encre noire pour augmenter le contraste de l'image 7.15 La conception du dispositif de visualisation telle que décrite ci-dessus permet d'obtenir une image 7 précise et nette directement exploitable malgré une utilisation d'éléments simples et donc de coût moindre. 12 REVENDICATIONS 1. Dispositif de visualisation, pour l'analyse qualitative et quantitative de la répartition de la pression de contact exercée par exemple par la plante (8) d'un pied sur une surface, comportant un transducteur (1), constitué au moins d'un élément à faces du dessous et du dessus sensiblement parallèles, ce transducteur (1), éclairé par sa tranche au moyen d'un dispositif d'éclairage (2) sous une incidence10 assurant une réflexion de ses faces du dessous et du dessus, traduisant la pression supportée par sa face (11A) du dessus en des rayons lumineux captés par un dispositif de prise de vue(s) (3) pour former une image (7) desdites zones de pression,15 caractérisé en ce que a) l'un des éléments éclairé par sa tranche du transducteur est un coussin (1A) ou matelas constitué d'un ou plusieurs matériaux laissant passer la lumière, b) ledit coussin (1A) ou matelas du transducteur (1)20 présente une face (11A) du dessus déformable sous l'effet de la pression de contact exercée par exemple par la plante de pied et une face du dessous maintenue sensiblement plane sous l'effet de cette même pression, c) le dispositif de prise de vue(s) (3) est constitué d'un25 appareil photo ou d'une caméra, de préférence numérique, logé à l'intérieur d'un boîtier (4), qui est muni, à sa partie supérieure, dudit transducteur (1), ce dispositif de prise de vue(s) (3) captant point par point les rayons lumineux directement fonction de la pression normale30 exercée sur la face (11A) du dessus du transducteur (1) de manière à produire une image (7) directement exploitable des zones de pression de contact telles que les zones de pression de contact de la plante (8) du pied. 2.Dispositif de visualisation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins le matelas ou le coussin du transducteur (1) coopère avec le dispositif d'éclairage (2) pour générer une lumière polychromatique dont les rayons 13 lumineux sont captés par le dispositif de prise de vue(s) (3) de manière à produire une image couleur. 3. Dispositif de visualisation selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le matelas ou coussin du transducteur (1) comporte sur sa tranche des bandes de couleur (5), lesdites bandes étant disposées avec leur axe longitudinal parallèle à la face du dessus du transducteur (1).1() 4. Dispositif de visualisation selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le matelas ou coussin du transducteur (1) affecte la forme d'un stratifié, chaque couche constitutive du stratifié étant réalisée en un matériau de couleur différente. 5. Dispositif de visualisation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins le matelas ou coussin du transducteur (1) coopère avec le dispositif d'éclairage (2) pour générer une lumière monochromatique dont les rayons lumineux sont captés par le dispositif de prise de vue(s) (3) de manière à produire une image à nuances de gris. 6. Dispositif de visualisation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le transducteur (1) comporte en outre au moins une plaque transparente constituant la face du dessus du boîtier (4), cette plaque transparente étant30 éclairée par sa tranche sous une incidence assurant une réflexion sur ses faces du dessus et du dessous, cette plaque servant au maintien de la face du dessous du matelas ou coussin du transducteur (1) à l'état sensiblement plan. 7. Dispositif de visualisation selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est prévu, entre plaque transparente à faces parallèles et élément de type coussin ou matelas, une poche (6) remplie d'un matériau opaque à la 1-4 lumière, telle qu'une poche d'encre noire pour augmenter le contraste de l'image. 8. Dispositif de visualisation selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le matelas ou coussin du transducteur (1) et son dispositif d'éclairage (2) sont montés de manière amovible sur le reste du dispositif. 9. Dispositif de visualisation selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le matelas ou coussin (1A) du transducteur (1) est constitué d'une poche (6) réalisée en un matériau déformable à l'intérieur de laquelle est15 disposé un fluide, cette poche (6) étant munie d'un dispositif de mesure de la pression régnant à l'intérieur de ladite poche (6) pour déterminer le poids de la personne dont les pieds exercent une pression de contact sur le transducteur (1).2o 10. Dispositif de visualisation selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le dispositif de prise de vue(s) (3) du dispositif est relié à des moyens d'affichage et de25 visualisation de l'image (7) formée par ledit dispositif et à des moyens de traitement et de calcul pour déterminer pour chaque pied des caractéristiques telles que la surface du pied, la pression maximale exercée, la pression moyenne exercée et la poussée.