Brevet FR2906728A1 — publié le 20080411

La présente invention concerne un dispositif de mobilisation corporelle d'un sujet humain, ainsi qu'une utilisation d'un tel dispositif. Dans le domaine médico-sportif, il existe des appareils destinés à la rééducation et/ou au renforcement musculaire des différents muscles et articulations du corps. Ces appareils sont plus ou moins spécialisés pour le travail d'un groupe musculaire. Ainsi, des appareils sont destinés au travail des biceps, des pectoraux, des quadriceps de la cuisse, etc... L'utilisateur de ces appareils doit toujours lutter contre une force d'opposition au mouvement. Ces différentes forces d'opposition sont des masses, des vérins hydrauliques ou pneumatiques ou des moteurs électriques par exemple, des ressorts ou autres éléments élastiques ou flexibles. Des mécaniques telles que des cames excentriques sont disposées entre les bras de leviers de l'appareil et les masses à soulever pour conserver un mouvement physiologique, alors qu'un asservissement électronique permet de varier les forces d'opposition hydrauliques, pneumatiques et électriques. Dans ces différents cas, l'utilisateur doit déplacer les leviers de l'appareil en s'opposant à la force 25 présélectionnée manuellement ou électriquement. Ces appareils sont lourds, encombrants, de réalisation onéreuse, notamment du fait que la mécanique destinée à la mise en oeuvre des différents exercices est complexe. De plus, ces appareils peuvent provoquer des 30 blessures musculaires, tendineuses, ligamentaires et articulaires. Les systèmes actuels de musculation qui consistent à effectuer des mouvements en élevant des masses de fonte, en étirant des élastiques ou en comprimant des ressorts, 2906728 2 présentent tous l'inconvénient de faire travailler les articulations sous la contrainte mécanique due à l'effort, donc avec des conséquences néfastes d'usure due à la répétition. 5 Ceci étant précisé, l'invention a pour but de remédier à ces inconvénients. Elle vise en particulier à proposer un dispositif de mobilisation corporelle permettant, notamment, le renforcement des muscles du corps, tout en étant facile d'utilisation, léger, peu 10 encombrant et peu onéreux. L'invention proposer un tel dispositif qui supprime risque de blessures musculo-tendineuses, vise également à sensiblement tout ligamentaires et articulaires et qui est utilisable par toute personne, quels que soient son âge et sa condition physique. 15 A cet effet, elle a pour objet un dispositif de mobilisation corporelle d'un sujet humain, comprenant au moins un organe effecteur, propre à être sollicité par au moins une partie du corps d'un utilisateur selon un effort sensiblement statique, ainsi que des moyens de 20 visualisation de l'intensité dudit effort, le ou chaque organe effecteur étant propre à être en outre déplacé par rapport à l'utilisateur. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - l'effort sensiblement statique est propre à être exercé selon une première direction, alors que le ou chaque organe effecteur est propre à être déplacé par rapport à l'utilisateur selon au moins une direction supplémentaire, différente de la première direction ; - les moyens de visualisation de l'intensité de l'effort sensiblement statique comprennent au moins un capteur propre à mesurer l'intensité de l'effort, ainsi qu'un organe de visualisation, propre à afficher la valeur de cette intensité ; 2906728 3 - le ou chaque organe effecteur est une poignée de préhension par la main d'un utilisateur ; - ce dispositif est formé par une barre, comportant deux poignées formant organes effecteurs ; 5 - la première direction correspond à l'axe principal de la barre ; - ce dispositif comprend un bâti, le ou chaque organe effecteur étant mobile par rapport à ce bâti, alors qu'il est prévu des moyens de guidage du ou de chaque 10 organe effecteur dans son mouvement par rapport au bâti ; -il est prévu deux organes effecteurs distincts, s'étendant dans le prolongement l'un de l'autre, qui sont solidaires de glissières mobiles par rapport au bâti ; - il est prévu un unique organe effecteur 15 solidaire d'un organe de support, mobile par rapport au bâti. L'invention a également pour objet une utilisation du dispositif tel que défini ci-dessus, dans laquelle on exerce ledit effort sensiblement statique, selon une 20 intensité donnée, puis on déplace le ou chaque organe effecteur tout en continuant à exercer cet effort sensiblement statique à la même intensité. L'invention va être décrite ci-après, en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples 25 non limitatifs, dans lesquels : - la figure 1 illustre un premier mode de réalisation d'un dispositif de mobilisation corporelle conforme à l'invention ; - les figures 2A à 2C sont des vues de derrière, 30 illustrant trois étapes de l'utilisation du dispositif de la figure 1 ; - les figures 3A à 3C sont des vues de derrière, analogues aux figures 2A à 2C, illustrant les trois phases 2906728 4 du même mouvement effectué avec un dispositif de l'art antérieur ; - les figures 4A à 4D sont des vues respectivement de face et de côté, illustrant différentes phases d'un 5 mouvement réalisé grâce à un dispositif de mobilisation conforme à une seconde variante de réalisation de l'invention ; - les figures 5A et 5B sont des vues de derrière, illustrant deux phases d'un mouvement effectué grâce à un 10 dispositif de mobilisation conforme à une troisième variante de réalisation de l'invention ; - les figures 6A et 6B sont des vues de côté, illustrant deux phases d'un mouvement effectué grâce à un dispositif conforme à une quatrième variante de réalisation 15 de l'invention ; et les figures 7A et 7B sont des vues de côté, illustrant deux phases d'un mouvement effectué grâce à un dispositif conforme à une cinquième variante de réalisation de l'invention. 20 La figure 1 illustre un dispositif de mobilisation corporelle, conforme à un premier mode de réalisation de l'invention, qui est formé par une barre 10, dont on note A l'axe longitudinal. A ses deux extrémités, cette barre 10 est pourvue de deux butées 121 et 122, ainsi que de deux 25 poignées 141 et 142, formant des organes effecteurs. De plus, le dispositif de l'invention est pourvu de deux capteurs d'effort 16 et 18, de type connu en soi. De façon plus précise, un premier capteur 16, propre à mesurer un effort de compression, est interposé entre les 30 deux poignées 141 et 142, alors qu'un second capteur 18, propre à mesurer un effort d'extension, est intercalé entre la poignée 142 et la butée en regard 122. Enfin, les deux capteurs 16 et 18 sont reliés, via des lignes 20 et 22, à un afficheur 24 permettant, comme on le verra plus en 2906728 5 détail dans ce qui suit, de visualiser l'intensité de l'effort exercé par l'utilisateur. L'utilisateur est susceptible d'exercer deux types d'effort sur la barre 10, à savoir tout d'abord un premier 5 effort de compression, matérialisé par les doubles flèches F. A titre de variante, il est également susceptible d'exercer un effort d'extension, matérialisé par les doubles flèches F'. Selon la nature des capteurs 16 et 18, ces deux types d'efforts exercés sur les poignées 10 n'induisent aucun déplacement de celles-ci, ou bien seulement un léger déplacement de celles-ci par rapport au corps de la barre. Dans ces conditions, ces deux efforts, qui s'exercent selon l'axe principal A, sont dénommés sensiblement statiques. 15 Comme le montrent les figures 2A à 2C, la barre 10 est susceptible d'être déplacée par rapport à l'utilisateur, selon un mouvement dont la direction est différente de l'axe principal A de la barre, en particulier perpendiculaire à cet axe. Sur ces figures 2A à 2C, on a 20 représenté trois phases d'un mouvement de développé-couché, produit par l'utilisateur. Dans ce cas, le centre de gravité de l'utilisateur reste sensiblement immobile, alors que la barre est déplacée. Il s'agit par exemple d'exercer tout d'abord un 25 effort sensiblement statique de compression, selon les doubles flèches F, avec une intensité donnée qui peut être visualisée au moyen de l'afficheur 24. Puis, tout en maintenant cet effort à une même intensité, par contrôle des données fournies par l'afficheur, l'utilisateur met en 30 mouvement la barre 10 selon une direction globalement verticale, avec un sens dirigé vers le haut. A titre de comparaison, les figures 3A à 3C illustrent le même mouvement de développé-couché, réalisé par l'utilisateur au moyen d'un dispositif de l'art 2906728 6 antérieur, qui se compose d'une barre 10' associée à des poids non représentés. Dans ces conditions, les poids précités exercent en permanence une force notée f sur l'utilisateur, qui est verticale et dirigée vers le bas. 5 Avec le système classique des figures 3A à 3C, on note une intervention des muscles pectoraux adducteurs du bras en flexion à 90 , des deltoïdes antérieurs adducteurs de l'épaule et des triceps, ainsi que des muscles extenseurs du coude. En revanche, en utilisant le 10 dispositif conforme à l'invention, selon le mouvement illustré aux figures 2A à 2C, on note une intervention des muscles pectoraux, des deltoïdes antérieurs et des biceps fléchisseurs du coude. On note par ailleurs le relâchement des triceps, ainsi que la mobilisation des biceps, cette 15 dernière étant nécessaire pour appliquer et maintenir la force F pendant les différentes séquences du geste. Ainsi, avec le dispositif de l'art antérieur, la charge à déplacer oppose une force f verticale de sorte que, pour soulever cette charge, les segments articulaires 20 se développent. A cet égard, on note l'intervention des triceps surtout durant le tiers final du mouvement, intervenant entre les positions des figures 3B et 3C. Dans ces conditions, les zones de début et de fin de course, illustrées aux figures 3A et 3C, sont de type statique. 25 Elles peuvent par conséquent être considérées comme des phases de relâchement musculaire, puisque les voies articulaires et osseuses supportent la charge. A cet égard, les constructeurs de machines développent classiquement des systèmes de cames excentriques, afin de modifier la 30 répartition des forces et de minimiser les zones de relâchement musculaire. Au contraire, lors de l'utilisation du dispositif conforme à l'invention, la force F appliquée par l'utilisateur est une force statique exercée directement 2906728 7 sur une zone musculaire précise. Dans l'exemple considéré, cette force statique est appliquée sur les muscles adducteurs du bras, épaule fléchie à 90 , à savoir les pectoraux. En revanche, si l'utilisateur exerce, non plus 5 une force de compression comme celle matérialisée par les flèches F des figures 2A à 2C, mais une force d'extension comme illustré par les flèches F' à la figure 1, les zones musculaires sollicitées sont les muscles de la région dorsale et de la région postérieure du bras. 10 Il est à souligner que la force isométrique générée par l'utilisateur se modifie en une force isotonique, lorsque celui-ci décide de réaliser un mouvement, tel que celui des figures 2A à 2C, du fait de la modification de la position des insertions tendineuses provoquées par le 15 déploiement des segments osseux du membre supérieur. La séquence musculaire mise en oeuvre conformément à l'invention, telle que décrite aux figures 2A à 2C, est par conséquent différente de celle réalisée avec les dispositifs de l'art antérieur, comme représenté aux 20 figures 3A à 3C. On ne se trouve donc plus en présence d'une séquence musculaire synergique de déplacement d'une charge, comme dans l'art antérieur, mais d'une séquence musculaire synergique de tension musculaire. Cette séquence conforme à l'invention peut ainsi être qualifiée de 25 stato-dynamique . Les figures 4A à 4D illustrent un second mode de réalisation de l'invention, dans lequel il est prévu des moyens de guidage des organes effecteurs, en vue de leur au référentiel propre à déplacement par 30 l'utilisateur. On T, qui comprend une verticales 134, aux placées deux douilles âme horizontale 132 et deux ailes extrémités libres desquelles sont 136, montées pivotantes autour d'un rapport retrouve ainsi un bâti 130, en forme de axe transversal horizontal. Deux glissières 138 sont par 2906728 8 ailleurs libres de coulisser, selon leur axe longitudinal, par rapport à ces douilles 136. Par conséquent, étant donné la possibilité de rotation des douilles autour du bâti, ces glissières 138 sont propres à être déplacées selon un 5 mouvement complexe de translation et de rotation, par rapport à ce bâti. Les glissières 138 sont terminées par des tiges 140, s'étendant en retour l'une vers l'autre selon un axe transversal horizontal A. Les tiges 140 sont pourvues de 10 poignées 1141r 1142 associées à des capteurs d'effort 116 et 118, dont chacun est propre à mesurer à la fois un effort en compression et en traction. On peut également prévoir d'utiliser, pour chaque poignée, deux capteurs différents respectivement pour la compression et la traction. De plus, 15 de façon analogue à ce qui a été décrit en référence à la figure 1, les capteurs 116 et 118 sont mis en relation avec un afficheur non représenté. L'utilisateur exerce tout d'abord un effort sensiblement statique, selon l'axe A, en compression ou en 20 extension, comme explicité en référence aux figures 2A à 2C. Sur les figures 4A à 4D, il s'agit par exemple d'un effort de compression, matérialisé par la double flèche F, ou d'un effort d'extension selon la double flèche F'. Les capteurs 116 et 118, associés à l'afficheur, permettant de 25 visualiser l'intensité de cet effort quasi-statique. Puis, il s'agit pour l'utilisateur de mettre en mouvement, par rapport au bâti 130, les capteurs 1141 et 1142 ainsi que, par conséquent, les tiges 140 et les glissières 138. Comme l'illustrent en particulier les 30 figures 4B et 4D, le mouvement peut se composer d'une translation selon l'axe principal des glissières 138, qui est matérialisée par la flèche f1, combinée à une rotation autour de l'axe transversal reliant les douilles 136, qui est matérialisée par la flèche f2. Comme illustré sur la 2906728 9 figure 4C, qui est une vue de face correspondant à la figure 4D, ces différents mouvements sont réalisés tout en maintenant à une même intensité l'effort statique matérialisé par les doubles flèches F ou F'. 5 Les figures 5A et 5B illustrent une troisième variante de réalisation de l'invention, dans laquelle on retrouve deux poteaux verticaux 230, le long desquels sont propres à coulisser des douilles 238, selon une translation matérialisée par la double flèche f3. Ces douilles 238, 10 formant glissières, supportent deux poignées 2141 et 2142, associées à des capteurs 216 et 218, de manière analogue à ce qui a été décrit dans le deuxième mode de réalisation, en référence aux figures 4A à 4D. Les poignées 2141 et 2142 s'étendent dans le prolongement l'une de l'autre, selon un 15 axe transversal horizontal A. Comme décrit précédemment, l'utilisateur exerce tout d'abord un effort quasi-statique, soit de compression matérialisé par les flèches F, soit d'extension selon les flèches F'. Puis, en maintenant constante l'intensité de 20 cet effort, grâce à la visualisation de l'afficheur, l'utilisateur met en mouvement ces deux poignées 2141 et 2142, selon une translation verticale le long des poteaux 230 matérialisée par la flèche f3. Les figures 6A et 6B illustrent une quatrième 25 variante de réalisation de l'invention, dans laquelle on retrouve un bâti 330 supportant un siège 331, ainsi qu'une tige 338, montée pivotante par rapport au bâti, autour d'un axe horizontal transversal A'. A son extrémité opposée au bâti, cette tige 338 supporte une poignée unique 314, 30 associée à deux capteurs 316 et 318, propres à mesurer les intensités d'effort exercées sur la poignée selon l'axe de la tige, selon deux sens opposés. L'utilisateur exerce tout d'abord un effort quasi-statique, selon l'axe principal de la tige 338, en 2906728 10 l'occurrence dirigé vers le bas selon la flèche F. Cependant, il est bien évidemment possible d'exercer un effort selon le sens opposé, selon la flèche pointillée F'. Puis, tout en maintenant inchangée l'intensité de cet 5 effort, grâce à la visualisation de l'afficheur, l'utilisateur met en mouvement la tige 338 selon une rotation autour de l'axe d'articulation de la tige 338 sur le bâti 330, ce qui est matérialisé par la flèche f4. Les figures 7A et 7B illustrent une cinquième 10 variante de réalisation de l'invention, dans laquelle on retrouve un siège 431 susceptible de coulisser horizontalement, ainsi que deux organes d'appui 4141 et 4142, formant organes effecteurs. L'utilisateur est susceptible d'exercer une force quasi statique sur ces 15 organes d'appui, par l'intermédiaire de la région inférieure de ses jambes, au voisinage de la cheville et du tibia. Ces organes d'appui sont associés à des capteurs non représentés, analogues à ceux des figures précédentes, propres à mesurer les intensités d'effort exercé selon deux 20 sens opposés. L'utilisateur exerce tout d'abord, sur ces organes d'appui, un effort quasi statique, qui peut être dirigé vers le haut ou vers le bas, selon les flèches F ou F'. Puis, tout en maintenant inchangée l'intensité de cet 25 effort, grâce à la visualisation de l'afficheur, l'utilisateur se déplace à l'opposé des organes d'appui, selon une translation matérialisée par la flèche f5. Ainsi, ces organes d'appui, qui sont fixes dans le repère lié à la salle, sont cependant déplacés par rapport 30 à l'utilisateur, à savoir dans un référentiel propre à celui-ci, tel que son centre de gravité. En d'autres termes, dans le référentiel de la salle, l'utilisateur se déplace par rapport à ces organes d'appui fixes. 2906728 11 En résumé, l'invention permet de dissocier la composante effort par rapport à la composante mouvement . Ainsi, l'utilisateur réalise d'une part un effort sensiblement statique, sans déplacement sensible, 5 dont l'intensité peut être contrôlée par visualisation directe de l'afficheur. D'autre part, l'utilisateur met en oeuvre un mouvement sans effort significatif, qui est généré globalement par les mêmes muscles que ceux fournissant l'effort quasi- 10 statique précité. Le déploiement des segments osseux, par exemple le bras et l'avant bras, ou bien les cuisses et les jambes, augmente la tension musculaire initiale pour entretenir la force statique constante. Ce mouvement confère un effet d'assouplissement, ce qui permet d'éviter 15 la sensation désagréable d'un effort purement statique. La trajectoire de ce mouvement peut être libre, comme dans le cas de la barre de la figure 1, ou bien encore guidée comme dans le cas des modes de réalisation des figures 4 à 7. Lors de ce mouvement, l'utilisateur 20 déplace le ou chaque organe effecteur par rapport à un référentiel fixe, notamment celui de la salle, ou bien se déplace lui-même par rapport aux organes effecteurs fixes. La force statique est générée par l'intermédiaire d'un organe effecteur, qui est un organe de préhension dans 25 les figures 1 à 6, puisqu'il est actionné par la main de l'utilisateur. Cependant, à titre de variante, cet organe effecteur peut être activé par une autre partie du corps de l'utilisateur, comme par exemple les membres inférieurs à la figure 7. 30 L'effort initial, de type quasi-statique, permet de précontraindre une zone musculaire précise, cette contrainte étant conservée tout au long de la trajectoire du mouvement postérieur. Cette contrainte est matérialisée par un effort statique ou isométrique. Lorsque 2906728 12 l'utilisateur décide de réaliser le mouvement, la force isométrique initiale se modifie en force dynamique ou isotonique, grâce aux déplacements des segments osseux. L'invention présente ainsi de nombreux avantages par 5 rapport aux solutions de l'art antérieur, décrites dans le préambule de la présente description. Ainsi, en termes mécaniques, l'invention permet de s'affranchir de tous les éléments additionnels utilisés dans l'art antérieur, destinés à fournir un effort 10 s'opposant aux mouvements induits par l'utilisateur. En d'autres termes, l'invention permet de supprimer l'emploi de masses, de vérins pneumatiques ou hydrauliques, d'éléments élastiques complexes ou encore d'asservissements. Le dispositif conforme à l'invention est 15 par conséquent simple et fonctionnel, tout en présentant une grande légèreté. Par ailleurs, en termes biomécaniques, l'invention permet de s'affranchir de fortes contraintes articulaires, musculaires et tendineuses, puisque la force est générée 20 par l'utilisateur lui-même. Ce dernier est à même de gérer les forces concentriques-excentriques, ainsi que les vitesses concentriques-excentriques, tout en maintenant une contraction constante. De plus, le sens d'application de la force quasi-statique initiale peut être modifié de manière 25 instantanée. A cet égard, on notera que le fait d'exercer cet effort initial se substitue aux masses additionnelles intervenant dans les systèmes de l'art antérieur. Ainsi, la modification de l'intensité de cet effort joue le même rôle 30 qu'une modification de la valeur de ces masses. Enfin, en termes d'économie, la suppression des éléments de force d'opposition aux mouvements, permise par l'invention, simplifie de façon considérable le développement, la fabrication, le montage, le transport et 2906728 13 la mise en place chez le client final. On peut ainsi estimer une minoration d'au moins deux tiers du coût de fabrication par rapport aux systèmes classiques. A titre de variante non représentée, il est à 5 souligner que le dispositif conforme à l'invention est susceptible de se greffer sur des systèmes conformes à l'art antérieur, en vue d'augmenter l'intensité du travail musculaire. Le dispositif de l'invention peut être utilisé par 10 une personne en station assise, en station debout, ou se tenant sur un plateau mobile ou un ballon, en vue d'améliorer ses qualités proprioceptives. Enfin, on notera que les poignées de prise en main par l'utilisateur peuvent être montées rotatives autour 15 d'une tige principale, selon l'axe de laquelle s'exerce l'effort quasi statique. Chaque poignée est alors solidaire d'une douille, montée sur la tige précitée, qui est associée à au moins un capteur de force analogue à ceux décrits dans les figures précédentes. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mobilisation corporelle d'un sujet humain, comprenant au moins un organe effecteur (141r 142 ; 1141, 1142 ; 2141r 2142 ; 314 ; 4141, 4142), propre à être sollicité par au moins une partie du corps d'un utilisateur selon un effort sensiblement statique (F, F'), ainsi que des moyens (16, 18, 24 ; 116, 118 ; 216, 218 ; 316, 318) de visualisation de l'intensité dudit effort, le ou chaque organe effecteur étant propre à être en outre déplacé par rapport à l'utilisateur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'effort sensiblement statique est propre à être exercé selon une première direction (F, F'), alors que le ou chaque organe effecteur (141r 142 ; 1141, 1142 ; 2141, 2142 ; 314 ; 4141r 4142) est propre à être déplacé par rapport à l'utilisateur selon au moins une direction supplémentaire (f1, f2 ; f3 ; f4 ; f5) différente de la première direction. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de visualisation de l'intensité de l'effort sensiblement statique comprennent au moins un capteur (16, 18 ; 116, 118 ; 216, 218 ; 316, 318) propre à mesurer l'intensité de l'effort, ainsi qu'un organe de visualisation (24), propre à afficher la valeur de cette intensité. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou chaque organe effecteur est une poignée (141r 142 ; 1141, 1142 ; 2141r 2142 ; 3141, 3142) de préhension par la main d'un utilisateur. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ce 2906728 15 dispositif est formé par une barre (10), comportant deux poignées (141r 142) formant organes effecteurs. 6. Dispositif selon les revendications 2 et 5, caractérisé en ce que ladite première direction correspond 5 à l'axe principal (A) de la barre (10). 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ce dispositif comprend un bâti (130 ; 230 ; 330), le ou chaque organe effecteur étant mobile par rapport à ce bâti, alors qu'il est prévu des moyens de 10 guidage du ou de chaque organe effecteur dans son mouvement par rapport au bâti. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est prévu deux organes effecteurs distincts (1141r 1142 ; 2141, 2142), s'étendant dans le prolongement 15 l'un de l'autre, qui sont solidaires de glissières (138, 238) mobiles par rapport au bâti (130 ; 230). 9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est prévu un unique organe effecteur (314) solidaire d'un organe de support (338), mobile par rapport 20 au bâti (330). 10. Utilisation du dispositif de mobilisation corporelle d'un sujet humain conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle on exerce ledit effort sensiblement statique, selon une intensité 25 donnée, puis on déplace le ou chaque organe effecteur tout en continuant à exercer cet effort sensiblement statique à la même intensité.