Brevet FR2843309A1 — publié le 20040213

i La présente invention concerne un dispositif de musculation incluant un châssis et au moins une partie mobile par rapport audit châssis, sur laquelle partie mobile un membre d'un utilisateur du dispositif est destiné à être maintenu en position. Un dispositif de réadaptation fonctionnelle est connu de la demande de brevet 5 internationale WO 00/24355, lequel dispositif est destiné à provoquer une flexion ou une extension d'un membre inférieur au moyen d'un chariot se déplaçant selon une trajectoire rectiligne par rapport au châssis. Un mouvement de flexion ou d'extension ainsi imposé au membre inférieur permet de mobiliser les articulations de la cheville et du genou afin de les assouplir par extension contrôlée et progressive des ligaments 10 qu'elles contiennent. Un dispositif de ce genre est souvent utilisé dans le cadre d'une rééducation post-opératoire après intervention sur l'articulation du genou. Il existe cependant d'autres cas cliniques qui nécessitent, en plus d'une simple mobilisation d'articulations, un véritable travail de musculation. Il en est ainsi par exemple pour des individus présentant une masse musculaire qui a quasi15 complètement disparu à la suite d'une très longue période d'alitement ou de malnutrition, ou encore par l'effet d'une maladie sanguine empêchant une oxygénation du tissu musculaire, oxygénation sans laquelle ledit tissu ne peut subsister et disparaît rapidement' De tels individus peuvent rester handicapés, même après identification et éradication de la cause de la disparition de la masse musculaire, 20 du fait qu'ils ont perdu tout moyen de produire un effort, si faible soit-il, et ne peuvent donc utiliser des dispositifs de musculation classiques. En particulier, l'absence de muscle dans les membres inférieurs grève lourdement l'aptitude d'un tel individu à se mouvoir autrement qu'en fauteuil roulant, lequel fauteuil devra par surcroît être manoeuvré par une personne valide ou être motorisé, ce qui est coteux et ne peut de 25 toutes façons constituer une solution satisfaisante pour cet individu à long terme. Or, il apparaît que les seuls mouvements de flexion ou d'extension que le dispositif connu permet d'imposer aux membres inférieurs d'un utilisateur du dispositif, s'ils sont suffisants pour assouplir et renforcer une articulation telle une cheville ou un genou, ne sont pas suffisants pour aider efficacement à une reconstitution de masse 30 musculaire requise dans les cas évoqués ci-dessus. L'un des buts de l'invention est de fournir un dispositif permettant une reconstitution de masse musculaire chez des individus dont le tissu musculaire a quasi-complètement disparu, lequel dispositif est apte à imprimer à des membres desdits individus des mouvements plus complexes et de plus grande amplitude que ceux obtenus grâce au dispositif connu. En effet, un dispositif conforme au paragraphe introductif est caractérisé selon l'invention en ce qu'il inclut des moyens d'entraînement destinés à imprimer un mouvement de rotation à ladite partie mobile. L'invention permet d'imprimer au membre de l'individu qui est attaché à la 10 partie mobile un mouvement de rotation, qui est par nature de plus grande amplitude et plus complexe qu'un simple mouvement rectiligne, et met alors en jeu des chaînes musculaires plus importantes dans des situations plus conformes aux conditions dans lesquelles ledit membre est destiné à évoluer dans la vie courante. Il a par exemple été observé qu'un mouvement de rotation généré par le dispositif selon l'invention permet 15 notamment, lorsque la partie mobile dudit dispositif est appliquée à une extrémité d'une jambe, d'agir également sur les muscles fessiers et les muscles abdominaux, dont la contribution au maintien et à la marche en position debout est essentielle. La plus grande amplitude du mouvement de rotation par rapport au mouvement rectiligne permet en outre de solliciter plus intensément les chaînes musculaires dont la 20 reconstruction est visée. Les muscles concernés resteront cependant en principe passifs tout au long de l'exercice, c'est-à-dire qu'il n'est pas nécessaire pour l'utilisateur du dispositif de les contracter par luimême, ce qui confère un surcroît d'efficacité à un procédé de musculation mettant en oeuvre un dispositif conforme à l'invention, puisqu'un muscle non-contracté est mieux irrigué en oxygène qu'un 25 muscle contracté. Selon un mode de mise en oeuvre particulier de l'invention, les moyens d'entraînement sont configurés de sorte que le mouvement qu'ils sont destinés à imprimer à la partie mobile est un mouvement cyclique. Ce mode de mise en oeuvre particulier permet de solliciter, au cours d'un même 30 cycle, des muscles différents d'un même membre d'un utilisateur du dispositif, chaque muscle étant alternativement étiré et contracté du fait du mouvement imposé audit membre par le dispositif selon l'invention. Ainsi, si ledit membre est un bras, dont le mouvement de rotation provoque alternativement une flexion ou une extension, le biceps brachial sera alternativement contracté et étiré, tandis que le triceps brachial 5 sera simultanément et respectivement étiré et contracté. Si le membre relié à la partie mobile est une jambe, le biceps crural sera alternativement contracté et étiré, tandis que le quadriceps sera simultanément et respectivement étiré et contracté. Par conséquent, au cours d'un cycle, un muscle donné bénéficiera toujours d'une période de relative décontraction permettant une bonne oxygénation des tissus qui le 10 composent, ce qui favorise une régénération et un développement plus rapide desdits tissus. La partie mobile peut être réalisée sous différentes formes, qui seront adaptées au membre que le dispositif est destiné à muscler. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la partie mobile inclut une pédale à laquelle est destiné à 15 être solidarisé un pied d'un utilisateur du dispositif. Ce mode de réalisation est particulièrement bien adapté à la musculation des membres inférieurs, primordiale pour rendre à un individu une motricité ambulatoire propre. La partie mobile pourra en outre inclure deux pédales présentant une symétrie centrale par rapport à un point d'un axe de rotation desdites pédales, ce qui permettra 20 de faire travailler simultanément les deux membres inférieurs de l'utilisateur du dispositif pour en assurer un développement symétrique et équilibré. Les moyens d'entraînement peuvent être réalisés sous différentes formes. Selon l'une de ces formes, on pourra prévoir un entraînement par une tierce personne, par exemple au moyen d'un pédalier couplé à la partie mobile. Il sera cependant 25 avantageux de prévoir une motorisation du dispositif selon l'invention, laquelle motorisation permettra une utilisation du dispositif en toute autonomie par des personnes à mobilité réduite, et offrira une plus grande régularité du mouvement de la partie mobile. Ainsi, les moyens d'entraînement incluront avantageusement un moteur destiné 30 à entraîner en rotation la partie mobile. Selon un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, les moyens d'entraînement incluront en outre: une première roue d'entraînement solidaire d'un arbre destiné à être entraîné en rotation par le moteur, et 5. une deuxième roue d'entraînement solidaire de la partie mobile, et reliée par des moyens de transmission à la première roue d'entraînement. Dans une première variante de ce mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, les moyens de transmission seront constitués par une courroie élastique. Les moyens d'entraînement pourront alors en outre inclure des moyens de 10 tension de la courroie élastique destinés à appliquer à ladite courroie une force de tension réglable. Le fait que la force de tension soit réglable permet de définir un seuil maximal de résistance de l'utilisateur du dispositif, seuil au-delà duquel une force appliquée par la partie mobile sur le membre dudit utilisateur provoquera un glissement de ladite 15 courroie sur une surface de contact de la courroie avec au moins l'une des première ou deuxième roues d'entraînement. Dans une telle situation, il se produira donc en quelque sorte un débrayage des moyens d'entraînement pour éviter d'entraîner en mouvement le membre de l'utilisateur contre la volonté de celui-ci. Dans une deuxième variante de ce mode de mise en oeuvre préféré de 20 l'invention, les première et deuxième roues seront des roues dentées, et les moyens de transmission seront constitués par une chaîne. Cette deuxième variante est avantageuse en ce qu'elle confère une grande solidité aux moyens de transmission. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le moteur est un moteur 25 électrique dont au moins une tension ou un courant d'alimentation est réglable. Ce mode de réalisation particulier permet de régler aisément la vitesse de rotation du moteur en agissant sur sa tension d'alimentation, ou encore le couple du moteur en agissant sur son courant d'alimentation. Selon une variante de ce mode de réalisation particulier de l'invention, le dispositif est en outre muni de moyens de mesure de ladite tension ou dudit courant d'alimentation du moteur électrique. Cette variante permet un suivi au fil du temps des progrès accomplis par 5 l'utilisateur du dispositif, qui aura en effet naturellement tendance à essayer d'accompagner le mouvement qui lui est imposé en sollicitant de lui-même ses muscles en ce sens. Une telle contribution de l'utilisateur se traduira par une diminution de l'énergie consommée par le moteur, puisque, à mouvement équivalent, la partie mobile recevra une partie de son énergie cinétique de la part de l'utilisateur. 10 Un suivi dans le temps, au cours de différentes séances d'exercice, de valeurs de la tension ou du courant d'alimentation du moteur permettra d'observer une telle diminution de l'énergie consommée par le moteur, et donc de quantifier l'évolution de la force que le muscle de l'utilisateur est apte à développer, et d'évaluer ainsi les effets produits par l'exercice auquel est soumis l'utilisateur. Selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention, un dispositif tel que décrit plus haut inclut en outre un module de réception de signaux de commande destinés à être émis par un utilisateur du dispositif, lequel module de réception étant destiné à produire des signaux de gestion d'alimentation en énergie du moteur. Cet autre mode de réalisation de l'invention permet une commande à distance 20 du dispositif par son utilisateur, et permet donc audit utilisateur de contrôler les conditions de déroulement de l'exercice auquel il est soumis, même si la mobilité de cet utilisateur est très réduite. Les signaux de commande pourront être de simples signaux de mise en route ou d'arrêt des moyens d'entraînement, mais pourront également définir un sens ou une vitesse de rotation ou encore une valeur de seuil de 25 résistance au-delà duquel un débrayage des moyens d'entraînement devra intervenir. Dans l'une de ses applications immédiates, l'invention concerne également un procédé de musculation incluant au moins une étape de mise en oeuvre d'un dispositif tel que décrit plus haut. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, 30 apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels: La Fig. 1 est une vue en perspective d'un dispositif de musculation conforme à l'invention, et La Fig.2 est une vue en perspective d'un tel dispositif en cours d'utilisation. La Fig. 1 représente en perspective un dispositif de musculation DISP conforme à un mode de réalisation particulier de l'invention. Ce dispositif DISP inclut un châssis CHS et au moins une partie mobile PM par rapport audit châssis CHS, sur laquelle partie mobile un membre d'un utilisateur du dispositif est destiné à être 10 maintenu en position. Le matériau utilisé pour constituer le châssis CHS pourra être de l'acier, mais on choisira de préférence un alliage d'aluminium ou un matériau composite afin de rendre le dispositif DISP plus léger, afin de faciliter son transport sur une surface placée en hauteur, comme par exemple à une extrémité d'un lit. Ce dispositif DISP inclut en outre des moyens d'entraînement DM destinés à imprimer à 15 ladite partie mobile PM un mouvement de rotation autour d'un axe AX2. Dans ce mode de réalisation particulier de l'invention, la partie mobile PM est munie d'une première pédale PD1 montée en liaison pivot d'axe de rotation AX3 avec la partie mobile PM, et d'une deuxième pédale qui n'est pas représentée dans cette vue en perspective car elle disposée symétriquement à la première pédale par rapport à 20 l'axe de rotation AX2 de la partie mobile MP. Les première et deuxième pédales sont destinées à être solidarisées aux pieds d'un utilisateur du dispositif DISP, par exemple au moyen de lanières flexibles ou de cale-pieds non-représentés ici. Une telle structure de la partie mobile PM permet de faire travailler simultanément les deux membres inférieurs de l'utilisateur du dispositif DISP pour en 25 assurer un développement symétrique et équilibré. Dans ce mode de réalisation particulier de l'invention, les moyens d'entraînement DM sont configurés de sorte que le mouvement qu'ils sont destinés à imprimer à la partie mobile PM est un mouvement cyclique. Le caractère cyclique du mouvement de la partie mobile PM permet de 30 solliciter, au cours d'un même cycle, différents muscles de l'utilisateur du dispositif DISP, chaque muscle étant alternativement étiré et contracté du fait du mouvement imposé audit membre par le dispositif selon l'invention. Ainsi, le membre destiné à être relié à la partie mobile PM étant ici une jambe, le biceps crural de ladite jambe sera alternativement contracté et étiré, tandis que son quadriceps sera simultanément 5 étiré et contracté, respectivement. Par conséquent, au cours d'un cycle, un muscle donné bénéficiera toujours d'une période de relative décontraction permettant une bonne oxygénation des tissus qui le composent, ce qui favorise une régénération et un développement plus rapide desdits tissus. Dans l'exemple décrit ici, les moyens d'entraînement DM incluent un moteur 10 MOT destiné à entraîner en rotation la partie mobile PM. Une telle motorisation permet une utilisation du dispositif DISP en toute autonomie par des personnes à mobilité réduite, et offre une grande régularité du mouvement de la partie mobile PM. Dans ce mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, les moyens 15 d'entraînement DM incluent en outre: une première roue d'entraînement Wl solidaire d'un arbre destiné à être entraîné en rotation autour d'un axe AX1 par le moteur MOT, et une deuxième roue d'entraînement W2 solidaire de la partie mobile PM, et reliée par des moyens de transmission TR à la première roue d'entraînement Wl. 20 Les moyens de transmission TR sont ici constitués par une courroie élastique. Les moyens d'entraînement DM incluent en outre dans cet exemple des moyens de tension (PP, RS) de la courroie élastique, destinés à appliquer à ladite courroie une force de tension réglable. Ces moyens de tension incluent une pièce pivotante PP, sur laquelle est montée la première roue Wl, laquelle pièce pivotante est elle-même 25 montée en liaison pivot avec le châssis CHS autour d'un axe de rotation AX4. Les moyens de tension RS incluent un moyen de pression RS, qui pourra être constitué par un vérin ou un ressort, et qui est destiné à exercer une pression sur la pièce pivotante PP de manière à provoquer un mouvement de rotation AM de ladite pièce pivotante PP autour de l'axe AX4. Ce mouvement est bridé par la courroie qui constitue les 30 moyens de transmission TR, et imprime donc une force tension à ladite courroie, laquelle force de tension présente une amplitude qui dépend de la pression exercée par les moyens de pression RS. Lorsqu'un utilisateur du dispositif DISP exercera sur la partie mobile PM une force de résistance d'amplitude telle qu'une résultante de forces, en un point de 5 contact de la courroie constituant les moyens de transmission TR avec l'une des première ou deuxième roues Wl ou W2, sorte d'un cône d'adhérence défini par les caractéristiques de frottement existant en ce point, la courroie glissera sur ladite roue Wl ou W2 sans l'entraîner en mouvement, ce qui résultera en quelque sorte en un débrayage des moyens d'entraînement DM, lequel débrayage étant destiné à empêcher 10 une mise en mouvement de membres de l'utilisateur contre la volonté de celui-ci. Dans le mode de réalisation de l'invention décrit ici, le moteur MOT est un moteur électrique dont au moins une tension ou un courant d'alimentation est réglable. Un tel réglage peut être réalisé par des techniques de variation potentiométrique, ou de modulation de largeur d'impulsion, qui sont en elle-mêmes bien connues de 15 l'homme du métier. Ce réglage permet d'ajuster aisément la vitesse de rotation du moteur en agissant sur sa tension d'alimentation, ou encore le couple du moteur en agissant sur son courant d'alimentation. Une alimentation en énergie électrique du moteur MOT est rendue possible dans cet exemple par un cordon d'alimentation muni d'une prise secteur SCK. Dans 20 d'autres modes de réalisation de ce dispositif DISP, on pourra prévoir d'y inclure une batterie qui permettra une utilisation dudit dispositif dans des lieux ou aucune prise secteur n'est accessible. Le dispositif DISP décrit ci-dessus sera en outre avantageusement muni de moyens de mesure, non représentés ici, de la tension ou du courant d'alimentation du 25 moteur électrique MOT, lesquels moyens de mesure pourront être constitués par un voltmètre ou un ampèremètre respectivement disposés en parallèle ou en série avec des câbles d'alimentation du moteur MOT. Ces moyens de mesure permettront d'identifier des variations dans la quantité d'énergie électrique effectivement consommée par le moteur MOT, et d'en déduire 30 une quantification d'une contribution au mouvement de la partie mobile PM apportée par un effort musculaire complémentaire de l'utilisateur du dispositif DISP, et donc d'observer les progrès accomplis par ledit utilisateur au fil de différentes séances d'exercice. Les câbles d'alimentation du moteur MOT sont dans cet exemple disposés dans 5 une goulotte GF fixée à une plaque verticale de renfort PV, laquelle goulotte GF est placée entre ledit moteur MOT et un module de gestion d'alimentation PMD. Le dispositif DISP décrit dans cet exemple inclut en outre un module de réception RM de signaux de commande Cs destinés à être émis par un utilisateur du dispositif Ce module de réception RM est destiné à produire des signaux de gestion 10 d'alimentation en énergie du moteur MOT, qui pourront par exemple définir des taux de division des valeurs de la tension ou du courant d'alimentation dudit moteur par rapport à des valeurs maximales rendues disponibles par le secteur ou par une batterie. Le module de réception RM permet une commande à distance du dispositif DISP par son utilisateur, et permet donc audit utilisateur de contrôler les conditions de 15 déroulement de l'exercice auquel il est soumis, même si la mobilité de cet utilisateur est très réduite. Les signaux Cs pourront être par exemple des signaux infra-rouge ou des signaux radio, émis par une télécommande manuelle. La Fig.2 représente schématiquement un dispositif DISP conforme à la description qui précède, en cours d'utilisation par un utilisateur EU. Cet utilisateur EU 20 est assis sur un fauteuil roulant WCH, et ses membres inférieurs sont entrainés en rotation par le dispositif de musculation DISP. L'utilisateur EU dispose d'une télécommande manuelle RC destinée à émettre des signaux de commande Cs vers le dispositif DISP. Ces signaux de commande Cs pourront être de simples signaux marche/arrêt, mais pourront également contenir des données définissant par exemple 25 un sens de rotation de la partie mobile du dispositif DISP, ainsi qu'une vitesse de rotation ou encore un couple maximum au-delà duquel un débrayage des moyens d'entraînement doit intervenir. L'utilisateur EU peut ainsi contrôler le fonctionnement du dispositif de musculation DISP tout au long de l'exercice et sans aucune aide de la part d'une 30 quelconque tierce personne. Il est bien entendu que, bien que le dispositif DISP soit visible dans son intégralité dans les Figures précédemment décrites, ledit dispositif sera de préférence recouvert, au cours de son utilisation, par un carter de protection dont ne dépasseront que la ou les parties mobiles et éventuellement le cordon d'alimentation. Il REVENDICATIONS 1) Dispositif de musculation incluant un châssis et au moins une partie mobile par rapport audit châssis, sur laquelle partie mobile un membre d'un utilisateur du dispositif est destiné à être maintenu en position, dispositif caractérisé en ce qu'il inclut en outre des moyens d'entraînement destinés à imprimer un mouvement de rotation à ladite partie mobile. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement sont configurés de sorte que le mouvement qu'ils sont destinés à imprimer à la partie mobile est un mouvement cyclique. 3) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie mobile 10 inclut au moins une pédale à laquelle est destiné à être solidarisé un pied d'un utilisateur du dispositif. 4) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement incluent un moteur destiné à entraîner en rotation la partie mobile. 5) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement incluent en outre: une première roue d'entraînement solidaire d'un arbre destiné à être entraîné en rotation par le moteur, et une deuxième roue d'entraînement solidaire de la partie mobile, et reliée par 20 des moyens de transmission à la première roue d'entraînement. 6) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de transmission sont constitués par une courroie élastique. 7) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement incluent en outre des moyens de tension de la courroie élastique 25 destinés à appliquer à ladite courroie une force de tension réglable. 8) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les première et deuxième roues sont des roues dentées, et en ce que les moyens de transmission sont constitués par une chaîne. 9) Dispositif selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que le moteur est un moteur électrique dont au moins une tension ou un courant d'alimentation est réglable. ) Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est en outre muni 5 de moyens de mesure de ladite tension ou dudit courant d'alimentation du moteur électrique. 11) Dispositif selon l'une des revendications 4 à 10, caractérisé en ce qu'il inclut en outre un module de réception de signaux de commande destinés à être émis par un utilisateur du dispositif, lequel module de réception étant destiné à produire des 10 signaux de gestion d'alimentation en énergie du moteur. 12) Procédé de musculation incluant au moins une étape de mise en oeuvre d'un dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 11.