EXERCISE AND REHABILITATION APPARATUS

Abstract: 1. Exercise or rehabilitation apparatus, in which an antagonistic effort is applied, by means of a supple wire, at any point of the organism of a patient, particularly on one of his/her limbs, comprising a guide rail (1) on which is slidably mounted a wire dispenser (2) comprising at least one grooved wheel mounted to rotate, whose axis is perpendicular to the longitudinal axis of the guide rail, the guide rail (1) being constituted by a hollow section presenting, on its lateral surface, a longitudinal slot through which the wire (3) emerges, means (2a) for immobilizing this wire dispenser (2) in any position along the rail (1), so as to make it possible to choose as desired the point (A) of application of the force of traction (F) exerted by the wire (3), and means (5) for exerting an adjustable traction on the wire (3) so as to be able to control as desired the force applied to the patient by the wire (3) on leaving the wire dispenser (2), characterized in that the wire dispenser (2) comprises, on the one hand, a pair of grooved wheels (6, 7) tangential to each other, mounted to rotate on the wire dispenser (2), inside the guide rail (1), with the axes of these two wheels perpendicular to the longitudinal axis of the guide rail (1), and, on the other hand, two tangential rollers (4, 4a) mounted to rotate, adjacent the guide slot and outside the guide rail (1) and whose axes are parallel to the longitudinal axis of the guide rail (1), the wire (3) coming from the traction means being deviated transversely towards the outside by passing between the two grooved wheels (6, 7), then through the two rollers (4, 4a), the adjustable traction means being mounted on an extreme part of the guide rail.

Description: La pressente invention concerne un appareil de gymnastique ou de rééducation musculaire, dans lequel un effort antagoniste est appliqué , au moyen d'un fil souple, en un point quelconque de l'organisme d'un patient notamment sur l'un de ses membres. Dans ces appareils la force est contrôlée en inten sits par la tension du fiZ et en direction par le choix judicieux de la position du point par ZoqueZ le fiZ sort de Z'appareiZ, point appelé "point d'application dc la force". Ainsi la direction de la force est obtenue par la droite qui relie Ze membre en exercice au point d'application de la force. Les appareils connus de ce genre sont de plusieurs types. Certains appareils connus ou "tenseurs" sont constitués par des élastiques ou des ressorts, dont l'une des extrémités est attachés à un point d'ancrage qui constitue le point d'application de la force. D'autres appareils connus sont du type à poids et à pouline. Dans ces appareils les poids déterminent la tension du fiZ (donc le module de la force) et la poulie, par sa propriété "de renvoi d'angle", fixe la point d'application de ta force. Tous ces appareils ont, entre autres inconvénients, celui de très mal contrôler l'intensité de la force appliquée au muscle. Dans le premier cas, c'est-à-dire celui des "tenseurs", cette intensité est proportionnelle à Z'éZonga- tion, c'est-à-dire au déplacement du membre, tandis que dans Ze second cas (poids et poutie), elle reste constante. Ces deux cas sont aussi éloignés l'un que l'autre des conditions idéales qui nécessitent un contrôle très précis de la force afin de la moduler en fonction des problèmes de rééducation qui sont des cas d'espèce. Dans certains cas par exemple, on souhaite asservir la force de tette façon que le mouvement s'effectue à une vitesse déterminée, etc... La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en procurant un appareil d conception particulière- ment simple, permettant de modifier très aisément le point d'application d la force et de contrôler électroniquement ta tension du fiZ. A ct effet ct appareil de gymnastique ou d rééducation musculair, dans lequel un effort antagoniste est appliqué , au moyen d'un fiZ souple, en un point quelconque de l'organisme d'un patient, notamment sur l'un de ses mem bres, est caractérisé en ce qu'il comporte un rait de guidage 1 sur lequel est monté à coulissement un distributeur de fiZ , des moyens pour immobiliser c distributeur d fiZ dans une position quelconque le long du rail, de manière à permettre de choisir à volonté le point d'application de la force de traction exercée par le fiZ, et des moyens permet- tant d'exercer une@ traction réglable sur t fil de manière à pouvoir contrôler à volonté la force appliquée au patient par le fiZ à sa sorti6 du distributsur d fil. L'appareil suivant l'invention offre l'avantage de permettre un réglage continu du point d'application de la force: iZ suffit en effet d'immobiliser le distributeur de fil dans la position appropriée sur le rail. Par ailleurs le contrôle de la tension du fiZ, c'est-à-dire d l'intensité de la force appliquée au patient, est obtenu très aisément par des moyens électroniques. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel La figure 1 est une vue en perspective d'un appareil de gymnastique ou d rééducation musculaire suivant Z'in vsntion. La figure 2 est un vue en perspective schématique des éléments constitutifs essentiels de l'appareil suivant la figure 1. La figure 3 est un schéma électrique d'un forme d'exécution du circuit d'alimentation du moteur entraînant le treuil sur lequel est enroulé le fiZ exerçant la traction. L'appareil représenté sur les figures 1 et 2 du dessin comporte un rait d guidage 1 constitué par un profilé creux quelconque, par exemple un tube carré, lequel présente, sur sa surface latérale, une fente longitudinale la. Ce rail l, qui peut être vertical comme il est représenté sur la figure 1 ou horizontal ou incliné d'un angle quelconque par rapport à l'horizontale, peut être fixé à demeure sur un support quelconque tel que mur, sol, plafond etc... Il peut aussi être mobile dans une direction perpendiculaire à son ame longitudinal par exemple sur des rails transversaux la. La surface supportant le rail de guidage 1 put etre plane ou encore courbe auquel cas les raits transversaux la ont alors un forme courbe épousant celle de la surface formant support. Sur t rail 1 peut coulisser verticalement un distributeur de fit 2 qui peut être déplacé sur touts la lon- gueur du rai2 d guidage 1.. L distributeur de fiZ 2 peut être immobiZisé, dans n'importe quelle position désirée, au moyen d'organes d blocage appropriés, tels que des vis 2a. Le distributeur de fit 2 laisse sortir un fiZ souple 3 en direction d'un point quelconque de l'organisme d'un patient, notamment d l'un de ses membres, afin d'appliquer à c membre un effort antagoniste d traction illustré par la flèche F, le point A d'application de cette force F étant celui où le fiZ 3 sort du distributeur 2. Le fiZ 3 pénètre dans le distributeur de fil 2 en passant entre deux rouleaux tangents 4, 4a situés à l'extérieur du rait de guidags 1 et d'axes parallèles à l'axe longitudinal du rail de guidage 1. A l'intérieur le distributeur d fil 2 porte ds moyens permettant de dévier le fi2 3 vrs le bas, dans la direction longitudinale, en direction d'un dispositif 5 d mis sous tension du fil 3 monté sur la partie extrême inférieure du rait tubulaire 1. C dispositif 5 pourrait, toutefois, être monté aussi. Pour diminuer le frottemont du fiZ 3 sur te distributeur de fiZ 2, ce dernier put être avantageusement pourvu d'une paire de roues à gorge tangentes 6 et 7, montée à rotation sur le distributeur d fi2 2, à l'intérieur du rail tubulaire 1, et dont les axes sont perpendiculaires à l'axe longitudinal du rait d guidage 1. D c fait le fiZ 3 provenant du dispositif 5 de mise sous tension est dévié tout d'abord transversalement en passant entre les roues à gorge 6, 7, vers l'extérieur du rait de guidage 1, puis il est également dévié, en passant entre les rouleaux 4 et 4a, en direction du membre du patient devant etre soumis à uns traction. On voit, d'après ce qui précéd, que les moyens d guidage du fil permettent d'exercer, au moyen d c fil, une traction F dans touts les directions, et c sans entraîner ds frottements prohibitifs. En amont du distributeur d fil 2 on@exerce sur fiZ 3, au moyen du dispositif 5 d mise sous tension, une traction T dirigée vers le bas, parallèlement à l'axe longitudinal du rai2 de guidage 1. Avec des frottements faibles on peut considérer que l'intensité de la force dQ traction F s'exerçant sur le membre du patient est pratiquement égale à la traction T exercée vers le bas sur te fit 3. Suivant une forme d'exécution non limitative de l'invention le dispositif 5 d mise sous tension du fiZ 3 comporte un moteur électrique 8 entraînant, par l'intermé- diaire d'un réducteur éventuel 9, un treuil 10 sur lequel est enroulé le fiZ 3. Si R est te rayon du treuil 10, iZ est nécessaire, pour obtenir un traction T sur le fit, d'apptiquer au treuil 10 un couple C tel qu C = T.R. Il est particulièrement avantageux d'utiliser, pour l'entraînement du treuil 10, un moteur électrique 8 à cou rant continu qui produit généralement un couple C proportionnel au courant d'alimentation de ce moteur. Par conséquent dans ces conditions le réglage du couple et par conséquent celui de la force F s'effectuent par une régulation du courant d'alimentation du moteur. Il est donc possible, en ajustant d'une manière corrélative t courant d'alimenta- tison, de faire suivre à la force F une loi aussi complexe qu souhaitée. La figure 4 illustre un exemple d régulation au moyen d'un transistor de puissance 11 branché en série avec le moteur électrique 8 et une alimentation redressée et filtré 12. L transistor d puissance 10 est commandé par un amplificateur opérationnel 13 dont l'entrée positive reçoit un tension d consigne V(t) qui est proportionnelle au courant I traversant le moteur. L'émetteur du transistor d puissance 11 est relié à la masse par l'intermédiaire d'une résistance 14 et la tension de contre-réaction RI qui apparait aux bornes d cette résistance 14, c'est-à-dire à l'émetteur du transistor 11, est appliquée à l'entrée négative de l'amplificateur opérationnel 13. De cette façon on obtint ta relation: v(t) = R I(t) Cette possibilité de réglage de la force F peut être utilisée da diverses façons. En premier lieu on peut appliquer, à l'entrée positive de l'amplificateur opérationnel 11, un tension d commande V(t) constante et dans c cas la force d traction F obtenue reste constante quel que soit le déplacement. On peut également asservir cette force F au résultat d'une mesure d'élongation telle qu'elle peut être effectué au moyen d'un codeur angulaire 15 calé sur l'axe du treuil 10. Cette mesure peut être convenablement traité pour obtenir les résuttats suivants : : a) asservissement de la force F de façon qu la vitesse de déplacement du membre du patient soit constant, ce qui permet par exemple d compenser la fatigue du patient. Dans d'autres cas on pourra moduler ta force F afin d'obtenir une vitesse variable en fonction de la position du membre ou en fonction de paramètres extérieurs (variation temporelle de l'effort, pouls, ete). b) asservissemont d la force F à une toi quelconque liée à la position du membre qui dépend elle-même de la mesure d'élongation repérée lors du premier mouvement et mise en mémoire. c) asservissement de la force à des paramètres extérieurs tels que loi temporelle des montés en puissance de l'effort, vitesse du poule, pression artérielle, etc.. La mesure de l'élongation réalisée par le codeur angulaire 15 peut être utilisable par ailleurs pour calculer le travail effectué ou la puissance développée instantané ment. L'appareil suivant l'invention peut être utilisé dans les hôpitaux ou cliniques, chez les kynésithérapeutes, dans les salles de gymnastique ou chez les particuliers.

Claims: REVENDICATIONS 1.- Appareil de gymnastique ou d rééducation musculaire, dans lequel un effort antagoniste est appliqué, au moyen d'un fil souple, en un point quelconque de l'organisme d'un patient, notamment sur Z'un ds ses msmbrss, caractérisé en ce qu'il comporte un rail de guidage (1) sur lequel est monté à coulissement un distributeur de fil (2), des moyens (2a) pour immobiliser ce distributeur d fiZ (2) dans une position quelconque le long du rail (1), de manière à permettre de choisir à volonté le point (A) d'application d la force d traction (F) exercée par le fiZ (3), et dss moyens (5) permettant d'exercer une traction réglable sur le fiZ (3) d manière à pouvoir contrôler à volonté la force appliquée au patient par le fiZ (3) à sa sorti du distribu teur de fi2 (2). 2.- Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le rait d guidage (1) constitué par un profilé creux quelconque, par exemple un tube carré, lequel présente, sur sa surface latérale, une fente longitudinale (la) et sur une partie extrême duquel sont montés les moyens (5) permettant d'exercer un traction réglable sur le fi2 (3). 3.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu le rait d guidage (1) est monté mobile dans une direction perpendicu- Paire à son axe longitudinal par exemple sur des raits transversaux (la). 4.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédents caractérisé en ce que le distributeur de fiZ (2) comporte une paire de roues à gorge tangentes (6 et 7), montée à rotation sur le distributeur de fit (2), à l'intérieur du raiZ tubulaire (1), et dont les axes sont perpendiculaires à l'axe ZongitudinaZ du rait de guidage (1), le fil (3) étant dévié transversalement vers l'extérisur en passant entre les deux roues à gorgs (6,7). 5.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en c que le distributeur de fil (2J comporte deux rouleaux tangents (4, 4a) situés à l'extérieur du rail de guidage (1) et d'axes parallèles à l'axe longitudinal du rail de guidage (1), le fil (3) sortant du distributeur (2) entre ces deux rouleaux (4,4a). 6.- Dispositif suivant l'une quelconque des reven- dications précédentes caractérisé en ce que les moyens (5) permettent d'exercer une traction réglable sur le fi2 (3) comprennent un moteur électrique (8) entraînant, par l'in- termédiaire d'un réducteur éventuel (9), un treuil (10) sur lequel est enroulé le fil (3). 7.- Dispositif suivant la revendication 6 caractérisé en ce que te moteur électrique (8) est un moteur à courant continu et des moyens sont prévus pour régler le courant d'alimentation du moteur (8). 8.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 6 et 7 caractérisé sn ce qu'il comporte des moyens (15) pour mesurer l'élongation du fil (3) et des moyens pour asservir la traction exercée sur ce fiZ (3), c'est-à-dire la force (F) exercée par le fil, au résultat de la mesure d'élongation et/ou à d'autres paramètres. 9.- Dispositif suivant la revendication 8 caractérisé en ce que les moyens (15) pour mesurer l'élongation du fit (3) sont constitués par un codsur angulaire calé sur l'axe du treuil (101 sur lesquel est enroulé le fit (3).

Inventors: DIDIER, JEAN-PIERRE, ROCHE, MICHEL
Applicants: AREMO SARL
Application year: 1984
Main classification: A63B21
IPC codes: A63B21