Brevet FR3152411A1 — publié le 20250307

L’invention concerne un dispositif de rééducation des membres supérieurs (1) comportant un processeur informatique, et un écran (4) relié au processeur informatique, caractérisé en ce qu’il comporte un plateau (2), sur lequel le patient peut reposer ses membres supérieurs, comprenant une ouverture, et une sphère (3) de diamètre compris entre 15 et 45 cm, traversant le plateau (2) et mobile en rotation par rapport au plateau (2) selon tout axe passant par son centre, ledit dispositif comportant au moins un capteur de mouvement (5) de la sphère (3) relié au processeur informatique, afin que le déplacement de la sphère (3) par les mains d’un patient puissent générer un déplacement d’un objet sur l’écran (4). Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Dispositif de rééducation des membres supérieurs La présente invention se rattache au secteur technique des équipements de rééducation neuromotrice. Art antérieur Après certains traumatismes, un patient peut perdre, partiellement ou totalement, l’usage d’un ou de ses membres supérieurs. Afin de retrouver certaines capacités d’usage de ces membres, on peut proposer à certains patients un programme de rééducation. Au cours de ce programme, il peut être prescrit des stimulations ciblant particulièrement certains muscles ou articulations des membres supérieurs. Il est connu de l’art antérieur des dispositifs de rééducation pour les membres supérieurs du corps humain comportant une sphère de manipulation. Ces dispositifs comportent une base sur laquelle est disposée une sphère qui peut tourner librement, commandée par les mouvements des membres supérieurs. Le document CN108785007 propose une telle sphère, qui est reliée à un ordinateur connecté à un écran et des haut-parleurs. Un logiciel installé sur l’ordinateur simule un environnement physique réel. Les images, le son et la résistance à la poussée de la sphère changent en même temps que les différentes conditions de cet environnement physique, créant ainsi un effet immersif. Cependant cette sphère ne permet pas une rééducation optimale, les patients souffrant de déficiences motrices éprouvent des difficultés à faire tourner la sphère aisément. Par ailleurs, cette sphère n’est pas non plus utilisable par des patients en chaise roulante. L’un des buts de l’invention est donc de remédier aux problèmes de l’art antérieur en fournissant un dispositif de rééducation permettant une rééducation des membres supérieurs plus efficace, tout en permettant au patient d’utiliser le dispositif aussi bien en position debout, qu’en position assise sur un fauteuil roulant par exemple. Un autre but de l’invention est de proposer un dispositif de rééducation des membres supérieurs qui soit ludique. A cet effet, l’invention propose un dispositif de rééducation des membres supérieurs comportant un processeur informatique, et un écran relié au processeur informatique. Selon l’invention, le dispositif comporte un plateau, sur lequel le patient peut reposer ses membres supérieurs, notamment coudes, mains et/ou avant-bras. Le plateau comprend une ouverture, et une sphère de diamètre compris entre 15 et 45 cm, traversant le plateau et mobile en rotation par rapport au plateau selon tout axe passant par son centre, ledit dispositif comportant au moins un capteur de mouvement de la sphère relié au processeur informatique, afin que le déplacement de la sphère par les mains d’un patient puisse générer un déplacement d’un objet sur l’écran. Grâce à ces dispositions, la rééducation des membres supérieurs est plus efficace, et le dispositif est utilisable aussi bien par des personnes en position debout qu’en position assise sur une chaise roulante. Par ailleurs, la présence du plateau rend le dispositif plus ergonomique pour le patient, et lui permet d’avoir un point d’appui pour son membre supérieur lésé afin de faciliter l’opération de déplacement de la sphère. De préférence, le dispositif selon l’invention comporte en outre au moins un actionneur configuré pour générer un retour haptique sur la surface de la sphère permettant de stimuler le système nerveux sensitif des membres supérieurs, et ainsi d’augmenter l’efficacité de la rééducation. Il permet également de rendre le scénario de rééducation plus ludique, et donc d’encourager l’utilisation du dispositif par les patients. Le dispositif peut comporter deux capteurs optiques disposés au niveau de deux points de la surface de la sphère, la distance angulaire entre les deux points étant comprise entre 80 et 100°, ce qui est un moyen robuste et efficace de détecter les mouvements de rotation de la sphère dans toutes les directions. Le dispositif peut comporter au moins quatre moyens d’appui, chacun en contact avec au moins un point de la surface de la sphère, notamment pour empêcher le retrait de la sphère. De préférence, au moins un de ces moyens d’appui présente un jeu fonctionnel ou exerce un effort élastique sur la surface de la sphère, ce qui permet d’autoriser les mouvements de faible amplitude générant le retour haptique. Le dispositif peut comporter un moyen de freinage du mouvement de la sphère, ce qui permet d’adapter la résistance au mouvement de la sphère aux besoins du patient, et aux scénarios de rééducation. Ledit moyen de freinage peut comporter au moins deux freins disposés au niveau de deux points de la surface de la sphère, la distance angulaire entre les deux points étant comprise entre 80 et 100°, ce qui permet de générer une résistance à la rotation de la sphère uniforme quel que soit l’axe de rotation. Le moyen de freinage peut comporter au moins un desdits au moins un actionneur, ce qui permet de regrouper les fonctions de freinage et de retour haptique dans un actionneur unique, faisant baisser la complexité et le coût du dispositif. L’au moins un actionneur peut être un actionneur électrodynamique, qui offre une précision et une réactivité élevées. Entre 50 et 75% du diamètre de la sphère peut être situé au-dessus de la surface supérieure du plateau, ce qui laisse une bonne partie de la sphère accessible au patient pour être manipulée, tout en permettant un maintien solide de la sphère dans son logement, sans gêner éventuellement la position des genoux du patient. La surface supérieure du plateau peut être inclinée par rapport à l’horizontale selon un angle compris entre 8° et 15°, permettant une position ergonomique du patient, lorsqu’il est assis en position d’utilisation de la sphère. Le dispositif peut comporter, au niveau de la surface supérieure du plateau, au moins un bouton activable à la main et/ou au moins un capteur de présence de main ou d’avant-bras, ce qui permet d’avoir des scénarios de rééducation imposant au patient d’utiliser spécifiquement l’un ou l’autre de ses membres supérieurs pour différentes tâches, tel que la mise en mouvement de la sphère, ou l’appui de boutons. Ladite sphère peut être translucide, ledit dispositif comportant au moins un moyen lumineux permettant d’illuminer la sphère de façon visible par le patient, ce qui permet d’enrichir les scénarios de rééducation, de solliciter la vision du patient en lien avec la rééducation de ses membres supérieurs, et d’avoir un dispositif plus ludique et gratifiant. La FIG. 1 est une vue en perspective d’un dispositif de rééducation des membres supérieurs selon un mode de réalisation préféré de l’invention, La FIG. 2 est une de côté d’un détail du dispositif de la FIG. 1 , La FIG. 3 est une vue de dessous d’un détail du dispositif de la FIG. 1 . La FIG. 4 est une en perspective d’un détail du dispositif de la FIG. 1 sans la sphère. Description détaillée de l’invention En référence aux figures 1 à 4, le dispositif de rééducation des membres supérieurs 1 selon l’invention comporte un plateau 2, et une sphère 3 traversant une ouverture du plateau 2. Le dispositif 1 comporte également un processeur informatique, et un écran 4 relié au processeur informatique. Le centre de la sphère 3 est fixe par rapport au plateau 2, et la sphère 3 est mobile en rotation selon tout axe passant par son centre. Le dispositif 1 comporte au moins un capteur de mouvement 5, permettant de détecter les mouvements de la sphère par rapport au plateau 2. Le capteur de mouvement 5 est relié au processeur informatique. Lors de l’utilisation du dispositif 1, le patient fait tourner la sphère 3. Cette rotation est détectée par le capteur de mouvement 5, et est utilisée comme commande dans un scénario-vidéo affiché sur l’écran 4. L’écran 4 affiche par exemple un environnement immersif, et le patient peut faire évoluer un objet tel qu’un avatar ou une boule dans cet environnement en tournant la sphère 3, la direction et la vitesse de rotation de la sphère 3 pouvant être pris en compte dans les déplacements de l’objet. Le scénario de rééducation vidéo peut être personnalisé au patient, par exemple de par la vitesse des mouvements requis pour évoluer dans le scénario-vidéo, la fréquence des changements de direction, la précision requise des mouvements, etc. Le diamètre de la sphère 3 est compris entre 15 et 45 cm. Le diamètre de la sphère 3 a une influence sur l’amplitude et la forme des mouvements requis pour faire bouger la sphère 3, et un tel diamètre est optimal pour la rééducation du ou des membres supérieurs, notamment en permettant de pouvoir poser la pleine main dessus. De plus ce diamètre permet à des patients en chaise roulante de disposer leur fauteuil sous la sphère 3, sans gêner les genoux, ce qui est impossible avec les sphères 3 de l’art antérieur dont le diamètre est trop élevé. Le dispositif 1 comporte encore au moins un actionneur 6 apte à générer un retour haptique sur la surface de la sphère 3. L’actionneur 6 est de préférence relié au processeur informatique, et le retour haptique peut faire partie du scénario-vidéo. Une vibration peut par exemple être générée lorsque l’objet à déplacer sur l’écran sort de l’itinéraire qu’il doit suivre, rencontre un obstacle, ou encore lorsque l’itinéraire devient plus rugueux. Le retour haptique permet de stimuler le système nerveux sensitif des membres supérieurs, et ainsi d’augmenter l’efficacité de la rééducation. Il permet également de rendre le scénario-vidéo plus ludique, et donc d’encourager l’utilisation du dispositif 1 par les patients concernés. Le capteur de mouvement 5 est situé au niveau de la surface de la sphère 3, et est apte à détecter un déplacement tangentiel à la surface. Le capteur de mouvement 5 peut comporter une boule rotative, dont la rotation est entraînée par frottement par la rotation de la sphère, selon le principe connu des souris mécaniques. De préférence, le capteur de mouvement 5 est un capteur optique sans contact de type LED ou laser, selon le principe connu des souris optiques. L’avantage d’un capteur de mouvement 5 optique est une tolérance plus importante aux défauts de sphéricité de la sphère 3 et aux autres tolérances du système 1, une meilleure précision, et une absence d’encrassement. Le dispositif 1 peut ne comporter qu’un capteur de mouvement 5 unique, ce qui ne permet pas de détecter la rotation de la sphère 3 selon l’axe passant par le capteur de mouvement 5, mais peut être suffisant dans certains modes de réalisation. Le dispositif 1 comporte de préférence deux capteurs de mouvement 5 situés au niveau de deux points distincts de la surface de la sphère 3, ce qui permet de détecter les mouvements de rotation de la sphère 3 selon tous les axes possibles. La distance angulaire entre les deux capteurs de mouvement 5 est alors de préférence comprise entre 80 et 100°, ce qui permet une détection optimale de tous les mouvements possibles de la sphère 3. La sphère 3 est maintenue en position de sorte que son centre soit fixe par rapport au plateau 2, tout en permettant les mouvements de rotation de la sphère 3 autour de son centre. Pour ce faire, le dispositif 1 comporte au moins quatre moyens d’appui 7 de la sphère 3, chacun étant en contact avec au moins un point de la surface de la sphère 3. Ces points ne sont pas coplanaires, ce qui permet de prévenir un mouvement du centre de la sphère 3 dans toutes les directions. Ainsi la sphère 3 ne risque pas de tomber du dispositif 1 pendant son utilisation, d’en être involontairement extraite, ou encore d’être volée. Au moins un des moyens d’appui 7 exerce un effort élastique sur la surface de la sphère 3, l’effort étant de préférence normal au point de contact. Cette élasticité peut être introduite par l’usage d’un ressort, ou de matériaux présentant une élasticité et une rigidité convenant à l’invention. Cette élasticité permet de rattraper des erreurs de sphéricités de la sphère 3 lors de sa fabrication. Elle permet également une certaine mobilité de la sphère 3 nécessaire pour le retour haptique, ou éventuellement de pouvoir retirer la sphère. Les moyens d’appui 7 sont positionnés autour de la surface de la sphère de manière à ne pas gêner sa manipulation par un patient. Par exemple, dans l’exemple illustré, trois points d’appui 7 sont situés juste au-dessus du plateau 2, et le quatrième est situé plus haut, mais du côté opposé de la sphère 3 par rapport au patient. Les moyens d’appui 7 peuvent être de type roulement, et comporter chacune une boule, donc certaines peuvent être porteuses. Dans ce cas un ou plusieurs moyens d’appui 7 peuvent aussi être utilisés comme capteurs de mouvement 5 comportant une boule rotative tel que décrit ci-dessus. Les moyens d’appui 7 peuvent également être de type glissement à sec, réalisé par exemple à l’aide de patins recouverts de PTFE (Polytétrafluoroéthylène). Le dispositif 1 comporte de préférence un moyen de freinage du mouvement de la sphère 3, permettant de créer une résistance variable à la rotation de la sphère 3 autour de son centre. Le moyen de freinage est de préférence relié au processeur informatique, et peut faire partie du scénario-vidéo. Une résistance plus importante peut par exemple être générée lorsque l’objet à déplacer sur l’écran suit une pente ascendante, ou encore lorsque l’itinéraire devient plus rugueux. Le freinage permet un réglage de l’intensité des stimulations des membres supérieurs, et ainsi permet d’augmenter l’efficacité de la rééducation. Il est par exemple possible d’augmenter la résistance au fur et à mesure des progrès du patient. Le moyen de freinage peut ne comporter qu’un frein unique, ce qui ne permet pas de freiner la sphère dans toutes les directions. De plus un frein unique génère un freinage différencié selon les directions de la sphère 3, et aura donc tendance à faire tourner la sphère 3 selon la direction de moindre résistance. Toutefois un frein unique peut être suffisant dans certains modes de réalisation. Le moyen de freinage comporte de préférence deux freins situés au niveau de deux points distincts de la surface de la sphère 3, ce qui permet de freiner la rotation de la sphère selon tous les axes. Les intensités de freinage de chaque frein sont coordonnées, afin que le freinage soit le plus uniforme possible quelle que soit la direction de rotation de la sphère 3. La distance angulaire entre les deux freins est alors de préférence comprise entre 80 et 100°, ce qui permet une détection optimale de tous les mouvements possibles de la sphère 3. Le moyen de freinage peut comporter au moins un actionneur 6 utilisé pour le retour haptique. En effet, le retour haptique et le freinage peuvent être produits par un effort exercé sur la surface de la sphère 3, dans une direction normale à cette surface. Un ou plusieurs actionneurs 6 peuvent donc être utilisés pour ces deux fonctions. L’actionneur 6, qu’il soit utilisé pour le retour haptique, pour le freinage, ou pour ces deux fonctions, est de préférence un actionneur électrodynamique de type « voice coil », qui offre un temps de réponse faible, ce qui permet une meilleure expérience du scénario de rééducation. L’actionneur 6 peut être commandé par un moteur électrique, par exemple de type pas à pas ou sans balai, coopérant avec un mécanisme assurant la conversion d'un mouvement de rotation en un mouvement de translation, par exemple un système de vilebrequin et piston, un système de balourd, d’écrou à bille, de bielle, etc. Le moteur électrique peut être piloté en courant, et appliquer un effort de freinage proportionnel au courant. L’actionneur 6 peut être un solénoïde, mais il ne peut alors être utilisé que pour le retour haptique, et non pour le freinage. L’actionneur 6, ainsi que les capteurs de mouvement, sont de préférence situés sous le plateau 2, ce qui permet d’éviter de gêner les mouvements du patient, et les zones de pincement. Dans un mode de réalisation préféré de l’invention, entre 50 et 75% du diamètre de la sphère 3 est situé au-dessus de la surface supérieure du plateau. Ceci permet d’offrir une surface importante de manipulation au patient, et un bon maintien de la sphère 3 au niveau des moyens d’appui 6 proches du plateau 2. La surface supérieure du plateau 2 est de préférence inclinée par rapport à l’horizontale, selon un angle compris entre 8° et 15°, par exemple 10°. Ceci permet au patient, assis devant la sphère 3, d’y avoir un accès facilité et de poser ses avant-bras sur le plateau supérieur dans une position ergonomique. La surface supérieure du plateau 2 peut comporter un ou plusieurs boutons 8, ou capteurs de présence de main ou d’avant-bras, qui peuvent être situés de part et d’autre de la sphère 3. Le scénario de rééducation peut alors demander au patient d’appuyer sur un bouton 8, par exemple pour effectuer une action tel qu’un saut, ou encore requérir un appui d’un de ses avant-bras sur le plateau 2, sans quoi l’objet demeure immobile. Ces dispositions permettent de solliciter spécialement un des deux membres supérieurs du patient, par exemple pour le forcer à utiliser son autre membre supérieur pour faire tourner la sphère 3. L’utilisation coordonnée et différenciée des deux membres permet aussi une stimulation particulièrement pertinente pour certains programmes de rééducation. Les détecteurs de présence d’avant-bras sont par exemple des détecteurs capacitifs, et le plateau 2 au voisinage de ces détecteurs est de préférence en bois, ou tout autre matériau permettant de ne pas perturber la détection. La sphère 3 est de préférence translucide, et le dispositif 1 comporte de préférence au moins un moyen lumineux permettant d’illuminer la sphère 3 de façon visible par le patient. Le moyen lumineux est de préférence relié au processeur informatique, afin de faire participer la variation de l’intensité ou de la couleur de la sphère en fonction du scénario de rééducation, par exemple pour donner des indications au patient, tel qu’un statut dans le scénario, augmenter l’effet d’immersion (exemple : couleur verte dans une forêt), ou encore par exemple clignoter dans une certaine couleur en cas d’atteinte d’un objectif à des fins de gratification. Pour ce faire, la sphère 3 peut être réalisée dans un plastique diffusant ou transparent de type PE (Polyéthylène). Le moyen lumineux est de préférence situé à l’extérieur de la sphère 3, ce qui est plus simple, et peut consister dans une lumière à base de diodes électroluminescentes monochromes ou polychromes. La sphère 3 peut être réalisée par l’assemblage de deux coques symétriques. Elle est de préférence réalisée en une pièce, par rotomoulage Le dispositif 1 peut encore comporter une caméra reliée au processeur informatique, et permettant par exemple de reconnaître le patient afin d’accéder à son profil de rééducation. La caméra peut aussi être utilisée dans le scénario-vidéo, par exemple en alternative au détecteur de présence du plateau, pour vérifier que le patient utilise un membre supérieur particulier lorsque le scénario-vidéo le lui demande. La caméra peut enfin être utilisée pour filmer le patient pendant la session de rééducation, sa posture, son regard, les mouvements de ses membres supérieurs, afin que le patient et/ou un professionnel de santé puisse analyser la séance de rééducation a posteriori, pour les besoins du suivi du programme de rééducation. Le dispositif 1 peut également comporter une sortie son, par exemple un haut-parleur, ou un connecteur pour un casque audio. Le scénario-vidéo peut alors comprendre des sons, permettant d’informer le patient sur son statut dans le scénario vidéo, d’augmenter l’effet immersif, le gratifier, etc. Comme illustré en FIG. 1 , le dispositif peut être disposé sur un châssis mobile comportant par exemple des roulettes. La hauteur du plateau 2 peut être réglable par rapport au châssis, afin d’être adaptée à la taille du patient. De préférence, les éléments techniques ou électroniques, tels que les capteurs, actionneurs, etc. sont fixés en sous face du plateau, et le plateau est relié de manière pivotante au châssis de sorte à faciliter les opérations de maintenance. Le simple fait de soulever et pivoter le plateau permet d’avoir accès aux éléments techniques du dispositif selon l’invention. Enfin, le dispositif selon l’invention peut être intégré dans un espace de rééducation avec d’autres dispositifs de rééducation, et les dispositifs comprennent des moyens de communication entre eux, par exemple sans fil, pour assurer un suivi des patients. Dispositif de rééducation des membres supérieurs (1) d’un patient comportant un processeur informatique, et un écran (4) relié au processeur informatique, caractérisé en ce qu’il comporte un plateau (2), sur lequel le patient peut reposer ses membres supérieurs, comprenant une ouverture, et une sphère (3) de diamètre compris entre 15 et 45 cm, traversant le plateau (2) et mobile en rotation par rapport au plateau (2) selon tout axe passant par son centre, ledit dispositif comportant au moins un capteur de mouvement (5) de la sphère (3) relié au processeur informatique, afin que le déplacement de la sphère (3) par les mains d’un patient puissent générer un déplacement d’un objet sur l’écran (4). Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins un actionneur (6) configuré pour générer un retour haptique sur la surface de la sphère (3). Dispositif (1) selon l’une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que ledit dispositif comporte deux capteurs optiques (5) disposés au niveau de deux points de la surface de la sphère (3), la distance angulaire entre les deux points étant comprise entre 80 et 100°. Dispositif (1) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’il comporte un moyen de freinage du mouvement de la sphère (3). Dispositif (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit moyen de freinage comporte au moins deux freins disposés au niveau de deux points de la surface de la sphère (3), la distance angulaire entre les deux points étant comprise entre 80 et 100°. Dispositif (1) selon l’une des revendications 4 à 5, ensemble avec la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de freinage comporte au moins un desdits au moins un actionneur (6). Dispositif (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que l’au moins un actionneur (6) est un actionneur électrodynamique. Dispositif (1) selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu’entre 50 et 75% du diamètre de la sphère (3) est situé au-dessus de la surface supérieure du plateau (2). Dispositif (1) selon la revendication 1 à 8, caractérisé en ce que la surface supérieure du plateau (2) est inclinée par rapport à l’horizontale selon un angle compris entre 8 et 15°. Dispositif (1) selon l’une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu’il comporte, au niveau de la surface supérieure du plateau (2), au moins un bouton (8) activable à la main et/ou au moins un capteur de présence de main ou d’avant-bras. Dispositif (1) selon l’une des revendications 1 à 10, dans lequel ladite sphère (3) est translucide, ledit dispositif comportant au moins un moyen lumineux permettant d’illuminer la sphère (3) de façon visible par le patient.