Brevet FR2951566A1 — publié le 20110422

DESCRIPTION SYSTÈME THÉRAPEUTIQUE INTELLIGENT MUNI DE DISPOSITIFS ÉLECTRONIQUES INTERACTIFS. La présente invention concerne un système thérapeutique intelligent qui contient dans sa partie interne une combinaison de plusieurs dispositifs électroniques associés à un procédé externe de communication sans fil utilisant des transmissions par radio fréquence. Ces différents dispositifs placés dans le système actif développent des fonctions à caractère thérapeutique de confort et de bien être sur les personnes équipées du dit système. Il est connu que pour activer des fonctions électroniques, on peut choisir une technologie de communication électronique active appelée «puce radiofréquence» 15 laquelle est généralement alimentée par une micro pile. Une telle puce active est constituée d'un mécanisme de réception et d'émission d'ondes électromagnétiques combinée avec un module de calcul logique permettant de traiter des signaux reçus et d'en émettre d'autres. Les signaux numériques générés par les systèmes autonomes, traités par la puce active, permettent la 20 commande, l'activation et l'interaction de ces systèmes. Un dispositif d'émission réception externe érigé en terminal d'exploitation de données communique à distance avec cette composante électronique active permettant ainsi sa configuration. Jusqu'à un passé récent, les fonctions thérapeutiques telles que celles décrites 25 ci-après, ciblées sur le soin et le confort thérapeutique ou sur la gestion de marche avec des équipements médicaux étaient assurées par des systèmes ayant uniquement une fonction à réaliser. La mise en fonctionnement de tel ou tel système était généralement opérée de façon manuelle par contact direct. Pour répondre à des applications visées par l'invention c'est-à-dire plus proche de la 30 gestion des personnes utilisant ces systèmes thérapeutiques intelligents : personnes âgées ou handicapées, sportifs, ... ; le mode de commande des fonctions thérapeutiques est opéré par une technologie de radiofréquence active laquelle est décrite dans cette invention. L'ensemble de ces dispositifs électroniques pilotés par des signaux analogiques sont 35 numérisés et transmis par la puce électronique active. Cette puce est alimentée électriquement par une mini pile elle-même rechargée lorsque le porteur du système thérapeutique est en mouvement (action de marche, agitation des membres, de la main, des doigts, ... : énergie piézo-électrique). Ce dernier point est une des particularités de l'invention. 40 Les systèmes embarqués dans ce système thérapeutique intelligent apportent une réponse fonctionnelle qui se décline en plusieurs processus de fonctionnement (exemple des fonctions thérapeutiques n°1 à n°4 ci-après déclinées) lesquels sont partiellement décrits dans plusieurs documents inventifs. Processus de fonctionnement N°1 : Système vibratoire pour thérapie d'équilibre Au point de vue médical, si la plupart des personnes parviennent à garder leur équilibre de façon naturelle, certaines n'y parviennent pas (personnes âgées, patients diabétiques, personnes atteintes de la maladie de Parkinson, ...). 45 En glissant des dispositifs vibratoires dans les talonnettes des chaussures, les taux d'informations qui parviennent au cerveau augmentent et les problèmes d'équilibre dû à un déficit de la pro û perception peuvent être résolus. D'où un ensemble d'inventions assez récentes avec un élément vibreur délivrant des signaux périodiques à fréquence (entre 25 et 40 Hz) et amplitude (2 à 10 mm) définies et paramétrables (durée allant jusqu'à 30 minutes). Une telle application est par exemple décrite dans le brevet français FR 09 50113 qui propose un assemblage, dans une première de propreté (semelle intérieure de faible épaisseur), un kit électronique miniature qui comprend un système vibratoire standard alimenté par une pile d'accumulation d'énergie électrique. Les commandes de fonctionnement du système vibratoire sont réalisées selon un procédé électromagnétique. Les brevets US 5 592 759 ; 7 152 345 et 0 161 734 s'attachent à protéger la fabrication de chaussures comprenant un système électronique vibratoire, c'est à dire un moteur de pulsations/vibrations activé par un courant électrique mais dont les commandes sont manuelles. La marque déposée « Good Vibrations Therapeutic Vibrating Shoes® » correspond à l'identification d'une chaussure qui est normalement disponible dans le commerce. Le brevet US 7 210 253 décrit une chaussure qui réalise à basse fréquence, un massage de vague électromagnétique local à un pied ou global à travers des deux pieds. Une connectique électronique est nécessaire pour activer intelligemment le processus. Parmi les avantages de ces applications, on retient par exemple l'apport des massages plantaires dans la posture et l'équilibre statique et dynamique du corps humain. L'utilisation de la vibration mécanique en tant qu'outil de stimulation musculaire et tactile capable de générer des messages nerveux complexes est une avancée thérapeutique constatée par les cliniciens. La nature et la durée des stimulations (déroulement spatio-temporel, fréquence, amplitude, ...) permettent un traitement efficace de la pathologie à traiter. Ces avantages sont surtout obtenus par la mise en place de traitements plus complets et plus pertinents que ceux décrits précédemment. Les éléments de prescription médicale issus de nombreuses études cliniques sont inclus dans le dit système thérapeutique intelligent. Processus de fonctionnement N°2 : Système chauffant pour relaxation plantaire. Au point de vue confort, beaucoup de personnes sont sensibles à avoir leur corps homogène en température ; les chaussettes, gants et semelles et autres couvertures chauffantes sont bien connues des utilisateurs ; sans oublier les adeptes du ski rêvant de chaussures chauffantes. Le chauffage de certaines zones du pied présente aussi une vertu thérapeutique bien connue des adeptes de l'acupuncture ou de la réflexologie des membres inférieurs. Dans un premier document FR 2728442, l'invention concerne une chaussure thermique de massage de points d'acupuncture à chaleur, qui comprend principalement un dispositif chauffant et massant situé entre la semelle intérieure et la semelle. Dans un second document FR 2825006, il est expliqué le mode de fonctionnement d'une semelle chauffante qui comprend un coussin supérieur pourvu de trous de ventilation et agencé pour être monté dans toute chaussure, une feuille chauffante avec un filament connecté à un capteur de température. Le capteur de température est relié à un coffret de batterie contenant une batterie rechargeable. Par le document PCT WO 2008 061 420, on connaît un système traditionnel de chauffage dans une chaussure rendue intelligente par la présence d'un constituant mesureur de température relié à un système émetteur/récepteur. Les fréquences de transmission des informations ne sont pas indiquées. Allié au processus de fonctionnement N°1, le processus N°2 apporte une contribution positive complémentaire pour le confort du patient. La programmation spécifique des actions électroniques permet avec intelligence d'activer simultanément les processus N°1 et N°2. Fonction N°3 : Système diagnostic pour traitement thérapeutique. Les résultats de diagnostic avec des capteurs rhéologiques et l'enregistrement des sollicitations, contraintes et autres lois de comportement du pied, font l'objet de publications scientifiques mais leur caractère inventif n'est généralement pas spécifié. Le brevet européen EP 1970671 relate une chaussure intelligente qui permet à son utilisateur qui est en marche ou en course d'avoir des données en temps réel sur la distance parcourue, le temps de course, les calories consommées. Cette invention est originale car elle comprend dans son circuit électronique une mémoire capable de stocker un nombre limité d'informations lesquelles pourront être transmissibles à un ordinateur central pour établir le programme d'entraînement du coureur équipé de cette chaussure. Le document PCT WO 2003 3031 concerne un système utilisé en athlétisme pour mesurer, analyser et éditer les performances de l'athlète qui utilisera cette chaussure qui a un module électronique qui détecte les accélérations et les pressions exercées par le porteur traduisant ainsi tous les critères de sa locomotion. Chacune de ces inventions ne retient pas le système de puce électronique radiofréquence active pour la transmission des informations lequel permet selon l'invention la gestion automatique de la chaussure et la transmission des données en en temps réel. Dans le brevet US 2008/0218310, un leader de l'informatique et un équipementier de l'athlétisme ont protégé un concept d'enregistrement de podomètres dans une chaussure de sport avec une liaison sans fil utilisant la nouvelle technologie iPodTM Fonction N°4 : Système orientation pour thérapie de contrôle de présence. La maladie d'Alzheimer qui est une véritable pathologie chronique à évolution progressive. C'est un phénomène normal du vieillissement avec une disparition des repères dans l'espace par exemple. L'utilisation par les sujets de chaussure thérapeutique équipée d'un mini Global Positioning System (GPS) permet de mettre ces patients sous contrôle géographique et augmente la capacité de ne pas se perdre s'il s'écarte de son champ de vie traditionnel. Par le document PCT WO 2009 086252, on connaît un procédé pour la localisation d'objets et l'identification de trajet basées sur la détection Radio Fréquence Identification (RFID). Cette version de positionnement très sophistiquée nécessite un bornage géographique assez contraignant notamment pour le cas d'une application telle que celle des chaussures thérapeutiques. -4 L'invention ci-après revendiquée, a pour but de résoudre à distance la mise en fonctionnement d'un système thérapeutique intelligent qui apportera des solutions d'amélioration de la santé des porteurs du système, de confort et de bien être de ceux-ci. Elle permettra aussi des enregistrements lors des mouvements et déplacements des personnes (marche ou course) apportant ainsi des indications de diagnostic aux porteurs du système ou à des tiers qui assistent ces mêmes porteurs. Ces buts sont atteints grâce à un montage approprié de plusieurs systèmes micro - électroniques commandé par un organe de communication avec une puce Radio 10 Fréquence active. L'invention consiste donc en un concept d'un système d'assemblage de composants microélectroniques qui active plusieurs fonctions médicales, de confort et de bien être lorsqu'il est mis en contact d'un membre du corps humain préférentiellement en mouvement. Ce système est autonome en énergie car il 15 convertit lui-même l'énergie des mouvements humains en énergie électrique. Les applications de cette invention sont essentiellement pour le pied et la main avec une chaussure ou un gant intelligents. L'énergie du système est générée par le mouvement corporel du porteur du système (exemple de la fonction de marche), les ordres sont télécommandés via tous les 20 moyens de transfert sans fil existants (ondes radio, ondes électromagnétiques, ...). Les effets thérapeutiques sont délivrés soit par une juxtaposition de systèmes : vibratoire, technologie de chauffage, procédé de navigation - orientation et repérage, équipement de diagnostic ou tout autre procédé facilement adaptable dans l' espace support très miniaturisé qui est l'hôte du système. 25 Une variante de l'invention consiste à appliquer ces systèmes à d'autres parties du corps humain, on considère par extension une application à la main : il s'agit de la combinaison d'un gant avec le mouvement des doigts ; au genou, c'est une genouillère qui utilise l'énergie de pliage de l'articulation ou au poignet. Une des originalités de l'invention est de rendre compatible tous les systèmes, avec 30 le cerveau électronique actif dont l'énergie provient d'un accumulateur auto - alimenté par le captage de l'énergie transmis par les mouvements du corps humain. La conversion de l'énergie des mouvements humains en énergie électrique est réalisé selon une des deux techniques suivantes : un générateur piézoélectrique ou un système inductif de transfert d'électricité. 35 Le document PCT WO 2006 014622 présente une invention qui concerne une chaussure comprenant un appareil de récupération d'énergie piézo-électrique dans l'élément de semelle. Un mouvement de marche ou de course induit l'application d'une première force qui déforme un actionneur piézo-électrique, produisant alors de l'énergie électrique. 40 Un circuit d'accumulation d'énergie stocke l'énergie électrique produite par l'actionneur piézo-électrique pour une application ultérieure sur des dispositifs électriques. Le brevet FR 564650 et le document PCT WO 2004 014214 dans une version plus complexe décrivent des éléments de système de recharge de micro piles électriques 45 par utilisation d'une technologie de courant inductif. Dans l'invention, un traitement analogique des signaux véhiculés dans le système thérapeutique intelligent, est conçu par programmation logique sur des bases techniques qui allient des données physiologiques, des états de comportement - 5 biologique et humain et tous enseignements thérapeutiques issus des études cliniques réalisées sur des patients. A titre d'exemple, la chaussure thérapeutique intelligente sera particulièrement efficace si les séquences du traitement vibratoire qui impactent le comportement 5 neurobiologique alternent avec les cycles de mise en chauffe. Cette base de données est traduite en états logiques. L'invention proposée qui est l'assemblage de dispositifs électroniques dans un système thérapeutique intelligent, fait référence aux quatre figures suivantes qui 10 représentent : - Figure 1 : une vue générale des dispositifs électroniques (vibratoire (1), chauffage (2), diagnostic (3) et orientation (4)) avec une puce radio fréquence (RF) active et son module de traitement logique (5) ainsi que les systèmes 15 d'alimentation (pile rechargeable (6), système piézoélectrique (7) ou inductif (8)) ; le tout télécommandé à distance par un système sans fil (9). - Figure 2 : un schéma de base général des processus électroniques. Concept de montage des circuits électroniques avec la commande sans fil - 20 télécommande, téléphone mobile, ordinateur ou autre organe de communication (B) et avec le système thérapeutique (A) ayant les fonctions vibrations (1) et chauffage (2). Les systèmes (A) et (B) sont en mode de couplage électromagnétique (C) par radio fréquence (RF). 25 Les autres composantes du montage sont les batteries (6) et (12), l'inducteur piézoélectrique (8), les boutons de commande (10), les antennes d'émission - réception (11c) et (5a), le modules Rx (5b) et Tx (11 b) et les circuits de logiques numériques (5c) et (11c). 30 - Figure 3 : un circuit intégré correspondant à la partie Rx, antenne et batterie de la partie du système thérapeutique. RF en basse fréquence (125 KHz). Dans ce circuit, les composantes principales sont la batterie (6), l'antenne bobine externe (5d), le comparateur et contrôleur de gain (5e), le décodeur de données (5f), le vérificateur d'erreur (5g), les modules de mise à zéro (5h), de 35 sortie numérique (5i) et de démarrage (5j). - Figure 4 : un circuit intégré correspondant à la technologie de communication de type Bluetooth®. Dans ce circuit, les composantes principales sont les parties de logique 40 numérique (5c) ou (11c), le convertisseur analogique ù numérique (12a) et le convertisseur numérique ù analogique (12b), le filtre de boucle (13), les entrées (14) et les sorties (15) des signaux analogiques avec les amplificateurs correspondants (14a) et (15a). 45 On indique que, par souci de clarté, les figures sont extrêmement schématiques et ne respectent pas les proportions relatives entre les différents éléments. Plus précisément dans cette structure complexe, le kit électronique complet comprend les éléments suivants : - des modules émetteur/récepteur avec des puces Radio Fréquence actives, communément choisies dans la gamme des basses fréquences (125 KHz à 150 KHz) car celles ci permettent de s'affranchir de perturbations et interférences liées à la présence de composés organiques, d'éléments plus ou moins humides. Des puces actives dont les fréquences de travail peuvent être de 13,56 MHz ou 915 MHz voire 2,4 GHz sont également envisagées. Les modes de communication sont bidirectionnels et les modules électroniques présentent des entrées /sorties pour permettre de traiter les données numériques. La puce possède une micro-pile préférentiellement alimentée par le système d'alimentation de l'ensemble électronique. - un accumulateur d'électricité qui est une batterie lithium extra-plate et dont la puissance peut varier entre 10 pW et 1 mW, elle se recharge par un processus piézoélectrique qui transforme l'énergie humaine en énergie électrique ou secondairement par un système de transfert d'énergie par induction électrique. Pour le processus piézoélectrique, les matériaux utilisés sont des céramiques qui fonctionnent en compression sous l'effet d'une contrainte de faible fréquence (régime quasi-statique). Le générateur en lui-même est constitué de trois parties : le dispositif mécanique d'application de la contrainte, le système piézoélectrique et le système de récupération. La puissance délivrée atteint 13,2 pW sur une charge de 100 kO, pour une contrainte à 55 Hz et de 2 N par barreau piézoélectrique. Le circuit électronique de récupération permet d'accroître l'énergie électrique générée. Le gain du circuit amplificateur peut être supérieur à 10. - au moins, une des quatre technologies opérationnelles est incrustée dans le kit électronique complet qui est constitué des éléments suivants : o un élément vibreur délivrant des signaux périodiques à fréquence (entre 25 et 40 Hz) et amplitude (2 à 10 mm) définies et paramétrables (durée allant jusqu'à 30 minutes), o un capteur de température et une plaque ayant une encre résistive déposée par sérigraphie et donnant une plage de température type confort (de 20°C à 40 °C), o un capteur de contraintes (type mesure de pression ou accéléromètre) et son analyseur attaché. o un navigateur type Global Positioning System (GPS), - pour commanditer les ordres à distance ou enregistrer les données émises par un téléphone mobile ou par un micro-ordinateur peuvent servir de télé commande à distance. Quant il s'agit d'une télécommande simple, la programmation du circuit logique est réalisée. Pour la commande par ordinateur, on utilise un module Bluetooth® intégré ou une sortie Universal Serial Bus (USB) avec un logiciel de contrôle. La commande par téléphone portable est liée aux autorisations de développement d'applications que peuvent accorder les fabricants. A ce titre, tels que décrits dans les documents US2001047125, EP1895895 et PCT W020010145014 et W02005078248, et parmi les méthodes et appareils de santé et de maladie combinant la surveillance de données du patient avec la connectivité internet sans fil, on citera les essais de communication sans fil par des systèmes infra - rouge ou radio fréquence incluant les protocoles internet avec utilisation du Bluetooth®. 2951566 -7 Parmi les nombreux systèmes thérapeutiques intelligents, l'invention décrit plus particulièrement une chaussure thérapeutique intelligente qui comporte les deux fonctions de vibration et de chauffage. La programmation du fonctionnement général tient compte des critères 5 physiologiques du patient et des indications médicales faites par le médecin ou tout autre spécialiste des soins et de la santé. Cette programmation est temporaire avec une réalisation à distance ou permanente avec des séquences pré - programmées dans les éléments de logique des systèmes. 10 A titre d'exemple, la thérapie est moins efficace si les patients s'habituent à des vibrations constantes, il est avantageux de pouvoir inter - connecter des cycles de fréquence vibratoire avec des températures bien choisies. Ces choix de critères médicaux sont avant tout fonction du patient (taille, poids, fiche de vie, carte vitale, ...) et du niveau physiologique général en relation de certaines 15 maladies dans les cas les plus sévères. Selon l'invention, la combinaison des différents dispositifs électroniques qui constituent le système thérapeutique intelligent peut correspondre à la fois à un produit et à un conditionnement des dispositifs électroniques. 20 Il est à noter que quel que soit le mode de réalisation de l'invention décrit précédemment, l'étape, dans laquelle on dispose les dispositifs électroniques dans un support adapté, a été réalisée en utilisant les techniques conventionnelles de l'art. En outre, la combinaison de tous ces systèmes résiste mécaniquement aux conditions et contraintes environnementales (exemple de la pression du poids de 25 l'individu dans l'utilisation d'une chaussure thérapeutique de marche). Bien entendu, diverses modifications de détail peuvent être apportées par l'homme de l'art sans pour autant sortir du cadre de l'invention, dans la mesure où, une fois placé dans la partie inférieure de la chaussure, la fiabilité et l'intégrité des dispositifs électroniques sont assurées. 30 35 40 45 REVENDICATIONS1. Système destiné à opérer des traitements thérapeutiques sur des patients tels que des personnes âgées, des individus handicapés, des malades ou des sportifs, et caractérisé en ce qu'il comprend au moins : - un dispositif électronique vibratoire, - un dispositif électronique de chauffage comportant un capteur de température, - un dispositif électronique pour la localisation d'objets comportant un traceur de Global Positioning System (GPS), - une puce active radio fréquence permettant la communication sans fil entre lesdits dispositifs électroniques et un opérateur d'exécution d'ordres à distance, - un module électronique qui analyse, combine, adapte, véhicule et transforme les ordres d'exécution en fonctions thérapeutiques pertinentes. 2. Système selon la revendication 1, caractérisée en ce que la puce active radio fréquence transmet des signaux numériques dans le module électronique sécurisé, lesdits signaux numériques sont analysés et envoyés vers d'autres systèmes électroniques qui assurent indépendamment ou simultanément les fonctions thérapeutiques tels que l'équilibre du patient par des vibrations sous les pieds, le bien être du sujet par un chauffage plantaire, le diagnostic physique des sportifs par des enregistrements rhéologiques, le positionnement géographique pour des malades atteints de maladie d'Alzheimer. 3. Système selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le traitement analogique des signaux véhiculés dans le système thérapeutique intelligent, est réalisé dans le module électronique sécurisé par un processus de traitement de signal dont les bases techniques allient des données physiologiques de l'individu porteur du système thérapeutique, des états de comportement biologique et humain de ce même individu issu d'une base de données médicales pertinentes. 4. Procédé d'obtention du système combinant des dispositifs électroniques selon les revendications 1, 2 et 3 dans lequel on assure l'apport d'énergie électrique aux piles y compris celle de la puce radio - fréquence (RF) d'une des deux façons suivantes : un générateur piézoélectrique sollicité par les mouvements du corps humain ou un système inductif de transfert d'électricité. 5. Procédé d'obtention du système combinant des dispositifs électroniques selon la revendication 4 selon lequel l'organe moteur d'intelligence et de communication utilise préférentiellement une basse fréquence d'onde électromagnétique s'affranchissant ainsi des interférences électromagnétiques de tous ordres (humidité et écran organique). - 8 6. Procédé d'obtention du système combinant des dispositifs électroniques selon la revendication 4 selon lequel la commande d'intelligence du système utilise une fréquence d'onde électromagnétique issu d'un système de télécommande standard, d'un téléphone mobile (utilisant la connectique de type bluetooth®) ou d'un ordinateur (Wi-Fi, sortie Universal Serial Bus (USB), ...). 7. Procédé d'obtention du système combinant des dispositifs électroniques selon la revendication 4 dans lequel la mini - pile au lithium et la pile de la puce sont rechargées grâce à un système piézoélectrique activé lors des mouvements de déplacement des membres du porteur du système (marche du sujet, agitation des doigts, ...). 8. Application du système combinant des systèmes électroniques selon la revendication 1 aux chaussures, semelles, gants, genouillères ou orthèses thérapeutiques utilisées par des personnes âgées, des patients handicapés, des malades ou des sportifs. 9. Application du système combinant des systèmes électroniques selon la revendication 8 selon laquelle est pris en considération dans le système thérapeutique intelligent de une à plusieurs fonctions thérapeutiques de façon alternative ou simultanée sans créer des interférences entre tous les systèmes d'ondes électro - magnétiques. 10. Application du système combinant des différents dispositifs et modules électroniques assemblés dans un système thérapeutique support avec le mode de communication électronique sans fil utilisant un couplage magnétique en radio fréquence et telle que décrite dans la revendication 8 peut constituer à la fois un produit et un conditionnement des dits dispositifs électroniques.