EP4236789A1 - Méthode de caractérisation neuromusculaire et banc de mesure associé - Google Patents

Méthode de caractérisation neuromusculaire et banc de mesure associé

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Publication number
EP4236789A1
EP4236789A1 EP21794598.9A EP21794598A EP4236789A1 EP 4236789 A1 EP4236789 A1 EP 4236789A1 EP 21794598 A EP21794598 A EP 21794598A EP 4236789 A1 EP4236789 A1 EP 4236789A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
seat
individual
force platform
bench
force
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21794598.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Arnaud HAYS
André Jacques
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aix Marseille Universite
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Original Assignee
Aix Marseille Universite
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aix Marseille Universite, Centre National de la Recherche Scientifique CNRS filed Critical Aix Marseille Universite
Publication of EP4236789A1 publication Critical patent/EP4236789A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/06—Measuring instruments not otherwise provided for
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1124—Determining motor skills
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B21/00—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices
    • A63B21/40—Interfaces with the user related to strength training; Details thereof
    • A63B21/4027—Specific exercise interfaces
    • A63B21/4033—Handles, pedals, bars or platforms
    • A63B21/4034—Handles, pedals, bars or platforms for operation by feet
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/06—Measuring instruments not otherwise provided for
    • A61B2090/064—Measuring instruments not otherwise provided for for measuring force, pressure or mechanical tension
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2225/00—Miscellaneous features of sport apparatus, devices or equipment
    • A63B2225/09—Adjustable dimensions

Definitions

  • the present invention relates to a method for neuromuscular and motor characterization of at least one lower and/or upper limb of an individual and a measurement bench for implementing this method.
  • the neuromoscular characterization of an individual's lower limb is well known to those skilled in the art. Such a characterization is, for example, disclosed in the document "Isocinetisme, Clinical Guide, 2009, by M. Elio Di Palma” accessible via the following address: https://elitemedicale.fr/media/documentations/Easytech/isocinetisme/lsocinetique_ea sytech_guide_clinique.pdf.
  • Isokinetic systems are used for physiotherapy diagnosis, functional assessment, rehabilitation and training in cases of neuromuscular deficits. They make it possible to collect objective information which makes it possible to carry out a rehabilitation program based on facts.
  • Rehabilitation based on performance monitoring with dosed muscle work is not only a highly effective treatment for correcting muscle deficits, but it is also a method that allows you to increase coordination skills, which are difficult to improve with conventional training methods.
  • An isokinetic exercise consists of a movement at a constant speed in which the resistance automatically adapts to the force applied, provided that the speed of the movement is maintained. This type of movement guarantees maximum muscle contraction during the entire exercise, and for each degree of joint movement.
  • suitable instruments allows exercises to be personalized according to age, sex and pathology and to define the best method of training/rehabilitation of the muscular structures in each phase of the training or rehabilitation project. .
  • To perform these isokinetic exercises the individual sits on a static chair and pushes, using the front part of one of his shins, a robotic force arm.
  • the present invention aims to remedy at least in part to this need.
  • the present invention aims to improve the detection of musculo-osteo-articular risks on individuals with a functional imbalance such as a muscular, proprioceptive, psychological or other imbalance.
  • a first object of the invention relates to a method for neuromuscular characterization of at least one lower and/or upper limb of an individual by means of a measuring bench.
  • This characterization method includes:
  • the characterization method uses a movement of the individual. This is attracted towards the platform by the predetermined load. The measurement of neuromuscular imbalances is then more precise because it respects the so-called "ballistic" human movement by making it possible to produce a first phase maximum deceleration for a given load. Indeed, the effort generated by the individual on the platform is an eccentric effort similar to landing or descending a staircase. A second thrust phase, also ballistic, produces a maximum acceleration phase. During this second phase, a concentric effort is made similar to a "drop jump" type jump.
  • the characterization method comprises a step of cushioning the seat after the step of pushing by the individual.
  • the seat is brought back, after the step of pushing by the individual, into the test position or into an evacuation position to evacuate the individual from the measuring bench.
  • the seat may thus be blocked at the end of its travel after the pushing stage. It is then gently brought back to the test position or to the evacuation position. This allows the individual to push without apprehension and without having to question the cushioning or the return of the carriage, this being done automatically. The individual is therefore concentrated on his push task.
  • the speed of movement of the seat towards the test position and/or towards the evacuation position is controlled.
  • the speed of movement of the seat is controlled by a carriage secured to said seat.
  • the mobile carriage is unstuck from the seat when said seat is locked in the test position.
  • the positioning of the force platform is adjusted on a part of a frame of the measuring bench according to the individual.
  • the signal acquisition step includes digitizing said signals.
  • the data processing step is carried out in deferred time.
  • Another object of the invention relates to a measurement bench for neuromuscular characterization of at least one lower and/or upper limb of an individual.
  • the measuring bench includes:
  • a seat intended to receive the individual, said seat being adapted to be movable relative to the frame up to a test position, said test position being moved back relative to a standard position in which the individual is in contact with the force platform by the at least one member of the individual;
  • a locking/unlocking device suitable for locking/unlocking the seat in the test position, said seat being driven towards the force platform by a predetermined load during unlocking;
  • said acquisition device comprising software signal acquisition
  • the measuring bench is intended to allow the measurement of the forces generated, in one, two or three dimensions, by the lower limbs such as legs and/or upper limbs such as arms, as well as the speed reached by the human body propelled by these forces.
  • This system is an integrated system allowing the management of the measurements, the positioning of the subject, the sensors, the safeties of movement, in an automatic and integrated way.
  • Both pneumatic and electrical automatisms are managed by an industrial digital automaton adapted to interact with the actuators of the measuring bench and with the data acquisition system.
  • the measuring bench is made in such a way as to make it possible to characterize, in all dimensions, the individual and his physical performance in complete safety, without prior learning and on all sports, non-sports, healthy, injured or recovering people. of activity.
  • the force platform is suitable for measuring said force generated by the individual in three mutually perpendicular directions and for measuring three moments around said perpendicular directions.
  • the force platform is in at least two parts.
  • the force platform comprises sensors of the piezoelectric type adapted to generate a signal having a bandwidth at least equal to 1000 Hz.
  • the measuring bench comprises a carriage and a locking bolt, said locking bolt being capable of assuming an extended position in which the locking bolt mechanically binds the carriage to the seat and a retracted position wherein the locking bolt does not bind said carriage to said seat.
  • the measuring bench comprises a toothed belt adapted to move the carriage and a three-phase motor capable of actuating said toothed belt, the speed of movement of the carriage being controlled by a speed sensor.
  • the charging device comprises an indexer and a stack of a plurality of weights, said indexer being adapted to house a pin in the stack in order to select the predetermined load.
  • the measuring bench comprises a damping device to dampen the seat after a push from the individual.
  • the processing software operates in deferred time.
  • Figure 1 is a partial perspective view of a measuring bench according to the invention.
  • Figure 2 is a side view of the measuring bench of Figure 1;
  • Figure 3 is a rear view of part of the frame of the measuring bench of Figures 1 and 2;
  • Figure 4 is a rear view of another part of the frame of the measuring bench of Figures 1 and 2;
  • Figure 5 is a front perspective view of a seat of the measuring bench of Figures 1 to 4;
  • Figure 6 is a rear perspective view of the seat of the measuring bench of Figures 1 to 4;
  • Figure 7 is an enlarged view of part of the frame of the measuring bench of Figures 1 and 2 centered on a device for moving said measuring bench;
  • Figure 8 is a partial perspective view of a charging device of the measuring bench of Figures 1 and 2;
  • Figure 9 is a partial perspective view of part of the frame of the measuring bench of Figures 1 and 2 located under the seat of Figures 5 and 6;
  • Figure 10 is a rear view of the measuring bench of Figures 1 and 2 centered on a mobile mass management system of said bench;
  • Figure 11 is an enlarged view of part of the mobile mass management system of Figure 10;
  • Figure 12 illustrates the different steps of a neuromuscular characterization method of at least one limb of an individual from the measurement bench of Figures 1 to 11.
  • FIG. 1 and Figure 2 schematically represent a partial perspective view of a measuring bench 100 according to the invention.
  • This measuring bench 100 includes:
  • a force platform 400A, 400B intended to measure a force generated by the at least one member of the individual; - A device 500 for moving the seat 300 towards the force platform 400A, 400B, said device for moving the seat 300 being capable of bringing the seat 300 at a predetermined speed towards a test position;
  • the frame 200 comprises:
  • the first frame part 210 rests horizontally on the ground. As illustrated in Figure 7, this first frame part 210 comprises:
  • the first rail 211 is adapted to guide the seat 300 (not shown in Figure 7) along the Z axis.
  • the second rail 212 is adapted to guide a carriage 510 of the moving device 500.
  • the seat 300 is secured to the carriage 510 using a locking bolt 520.
  • This locking bolt 520 is more particularly shown in Figure 8.
  • the second frame part 220 extends vertically perpendicular to the first frame part 210, along the Z axis. This second frame part 220 is positioned at one end travel of the mobile carriage 300.
  • the third frame part 230 is carried by the second frame part 220. This third part 230 forms a partial cage comprising a vertical base 231 and two perforated triangular parts 232A, 232B extending laterally from of the vertical base 231 .
  • the third part 230 rests on the first frame part 210.
  • the fourth frame part 240 is carried by the third frame part 230.
  • the first frame part, the second frame part 210, the third frame part 230 and the fourth frame part 240 are metal parts.
  • the force platform here comprises two parts 400A, 400B which make it possible to measure the pushing forces of the individual.
  • a first part 400A is adapted to measure the thrust forces on the right side of the individual.
  • a second part 400B is adapted to measure the pushing forces on the left side of the individual.
  • the force platform 400A, 400B allows the measurement of the forces generated by the individual when pushing and/or landing.
  • This force platform 400A, 400B is called "six degrees of freedom”. It thus makes it possible to measure the forces in three independent spatial directions (in the direction perpendicular to the movement, but also in the plane perpendicular to the movement) as well as three moments inducing rotations around three independent axes.
  • the platform uses piezoelectric type sensors adapted to generate a signal having a bandwidth at least equal to 1000Hz.
  • the platform can be automatically repositioned in the direction of the individual, but also in the plane perpendicular to the movement (height and width) in order to guarantee optimal quality of the measurement. These movements are carried out by a set of automatisms controlled by the user according to recorded data or on demand.
  • the first part 400A and the second part 400B of the platform are positioned on the fourth part of the frame 240.
  • the spacing, that is to say the distance along X between the first part 400A and the second part 400B of the force platform is adjusted by means of a first DC motor 2401 and a first incremental encoder 2402, illustrated in Figure 3.
  • the first DC motor 2401 is adapted to move between them the first part 400A and the second part 400B.
  • the first incremental encoder 2402 is adapted to deliver pulses allowing the definition of a direction and a count.
  • an incremental encoder comprises a disk comprising opaque zones and transparent zones.
  • An LED diode emits light radiation arriving on photodiodes as it passes through each transparent area of the disc.
  • the force platform also includes:
  • the plate supports 2403A, 2403B are respectively adapted to support the first part 400A and the second part 400B of the platform. These plate supports are guided by rails (not visible in FIG. 3) fixed to the fourth chassis part 240. Blockers (not visible in FIG. 3) make it possible to limit mechanical play during tests.
  • the spacing of plate supports 2403A, 2403B is done symmetrically.
  • the first ball screw 2404A and the second ball screw 2404B with pitch reversed relative to each other are integral. They are driven in rotation by the DC motor 2401 via a first gear 2407.
  • the first torque limiter 2406 is here a friction torque limiter. It guarantees safety during the movement of plate supports 2403A, 2403B.
  • the first incremental encoder 2402 makes it possible to know the position of the plate supports 2403A, 2403B. On power-up or after an emergency stop, an initialization of this first incremental encoder 2402 is necessary.
  • the "zero" encoder will be determined by separating the plate supports 2403A, 2403B.
  • the two inductive detectors 2405A, 2405B serve as software stops to stop the movement of the plate supports 2403A, 4203B as soon as one of the two inductive detectors 2405A, 2405B is activated.
  • An operator will manually control the spacing of the plate supports 2403A, 2043B via a Man-Machine interface and/or by a wired remote control. This control can be done in an adjustment phase to adapt the center distance to the morphology of the individual. This control can also be done in manual mode or in maintenance mode.
  • the fourth frame part 240 is movably mounted on the third frame part 230. As shown in Figure 4, the fourth frame part 240 is moved in height by means of a ball screw 2301 which is driven in rotation by a DC motor 2302 via a gear system 2303. A torque limiter 2304 by friction guarantees safety during the movement of the fourth frame part 240. Blockers (not shown) make it possible to limit the mechanical play during the tests.
  • An incremental encoder 2305 also makes it possible to know the position of the plates along the Y axis. On power-up or after an emergency stop, an initialization of this incremental encoder 2305 is necessary. The “zero” encoder is determined by raising the plate supports 2403A, 2403B to the maximum.
  • the two inductive limit switches 2406 and 2407 serve as software stops to stop the movement of the plates 2403A, 2403B as soon as one of the two limit switches is activated.
  • the operator can manually control the height of the plates 2403A, 2403B via a Human Machine Interface and/or a wired remote control during the adjustment phase to adapt the height of these plates to the morphology of the patient.
  • the height of these plates can also be adapted in manual mode or in maintenance mode.
  • the third frame part 230 is adapted to move on the first frame part 210 in order to adjust its position.
  • the third frame part 230 thus moves along the Z axis by means of a toothed belt driven in rotation by a three-phase motor controlled by a variable speed drive.
  • a friction torque limiter guarantees safety during movement of the frame. Blockers make it possible to limit mechanical play during the tests.
  • An incremental encoder makes it possible to know the position of the first part 400A and of the second part 400B of the platform along the Z axis. On power-up or after an emergency stop, an initialization of the encoder is necessary. The "zero" encoder is determined by moving the first part 400A and the second part 400B back to the maximum.
  • the third frame part 230 is adapted to assume an initial position, called the maximum retracted position, in which this third frame part 230 is moved back to the maximum.
  • the blockers block the third frame part 230 in this position.
  • This third frame part 230 is adapted to also take an intermediate position shifted along the Z axis with respect to the initial position.
  • the third frame part 230 is adapted to assume a final position, called the maximum forward position, offset along the Z axis with respect to the intermediate position.
  • This seat 300 is adjustable and it allows the individual to be seated or lying down.
  • the seat 300 more particularly comprises:
  • the patient sits on the seat 300.
  • This seat 300 can move freely along the Z axis via the rail 211.
  • the seat 300 is blocked by a suitable locking/unlocking device 3108, more particularly visible in Figure 6.
  • An inductive limit switch in an access zone allows the seat 300 to be positioned precisely.
  • Another inductive limit switch in the test area also allows the seat to be positioned precisely.
  • a second incremental encoder (not visible in FIG. 7) makes it possible to know the position of the seat 300.
  • This second incremental encoder is an incremental wire encoder.
  • the blocking of the seat 300 in the predetermined test position allows the reproducibility of the measurements. For safety reasons, the blocking of this seat 300 is done without energy.
  • the seat 300 in its outermost position has been organized to be able to accommodate individuals with disabilities, in particular individuals in wheelchairs.
  • the seat 300 includes a knocker 301 1 , as illustrated in FIG. 6. This knocker 3011 promotes the damping of the seat 300 at the end of its travel.
  • the seat 300 is adapted to be moved on the first rail 211 of the first frame part 210 via the moving device 500, more particularly illustrated in FIG. set in motion 500 comprises a carriage 510 and a locking bolt 520.
  • the set in motion device 500 also comprises:
  • the carriage 510 is adapted to move on the second rail 212 via the toothed belt 540.
  • This toothed belt 540 is driven by the three-phase motor 530.
  • the position of the carriage 510 is determined from the sensor of position 550.
  • This position sensor 550 is a laser position sensor.
  • the speed of the carriage 510 is also determined from a speed sensor 560 such as an inductive sensor. Alternatively, the speed detector is of the potentiometric type and it covers the entire travel range of the carriage. Its precision is, for example, of the order of a millimeter.
  • the speed of the carriage 510 is variable depending on the distance separating it from the seat 300, when the latter is immobilized in the test phase.
  • the speed of the carriage 510 is controlled by a variable speed drive.
  • the drive allows rapid movement of the carriage 510 when the latter is not secured to the seat 300.
  • the drive also limits the speed of the carriage 510 when the latter is very close to the seat 300.
  • the movement of the carriage 510 is then stopped. when it is positioned in line with the seat 300.
  • the carriage 510 is secured to the seat 300 by means of the locking bolt 520.
  • This locking bolt 520 is capable of assuming an extended position in which the locking bolt 520 mechanically binds the carriage 510 to the seat 300 and a retracted position in which the locking bolt 520 does not secure the carriage 510 to the seat 300.
  • the position of the locking bolt is detected by the position detector 570.
  • This position detector 570 is, for example, an inductive type detector.
  • Such a device 600 comprises:
  • the strap 610 is arranged between a lock 620 positioned under the seat 300 and the mobile mass management system 630.
  • This management system is adapted to automatically generate a load in order to tension the strap 610 and consequently prestress the seat 300.
  • This load is variable and depends on the conditions under which the individual is to be solicited. The load can thus take a value between 0 kg and 207.5 kg with a step of 2.5 kg.
  • the 630 mobile mass management system thus includes:
  • FIG 11 more particularly illustrates the operation of the mobile mass management system 630.
  • the stack 6301 is lifted from the lifting device 6305.
  • a roller 63051 is shown.
  • This roller 63051 supports the stack 6301 via the lower weight of said stack.
  • the indexer 6303 is adapted to move along the Y axis in order to take N positions, N being a function of the number of weights constituting the stack 6301 .
  • Each weight comprises a vertical channel 63011 extending along the Y direction and a horizontal channel 63012 extending along the X axis.
  • the vertical channels 63011 of the different weights form a well in which the bar 6302 is adapted to slide.
  • This bar 6302 also comprises a plurality of horizontal channels 63021 coaxial with the horizontal channels 63012 of the different weights.
  • the indexer 6303 is positioned along the Y axis with respect to the stack 6301 .
  • the pin 6304 is moved by the indexer 6303 in the direction X' towards the weight facing it. By this displacement, the pin 6304 will penetrate the horizontal channel 63012 of the weight and cross the bar 6302 at the level of the horizontal channel 63021 .
  • the pin 6304 is then released from the indexer 6303 and the bar 6302 is thus mechanically linked to all the weights of the stack 6301 which are arranged above the pin 6304.
  • This set of weights constitutes the predetermined load which will be applied to the seat 300 of the measuring bench 100 via the strap 610. It will be noted that the weights which are located below the pin 6304 are not linked to the bar 6302 which slides inside them when the device lifting device 6305 lowers the pile 6301 .
  • additional weights to the stack 6301 by the additional charging device 6306. It is then possible to add a 5 kg load and/or a 2.5 kg load, for example in the form of two weights. of 1.25 kg. These additional weights are positioned by a cylinder of the device 6306 on the upper weight of the stack 6301 .
  • the damping device 700 comprises a cylinder 710 comprising:
  • the damper rod 7101 is adapted to dampen the seat 300 following an impulse phase of the individual. It is the knocker 3011 of the seat 300 which will come into contact with the rod 7101 in order to stop the seat 300.
  • the damper 710 is of the oleopneumatic type and a fluid circulates between the body of shock absorber 7101 and reservoir 7103.
  • the damping device 700 makes it possible to brake the entire seat in complete safety, at the end of its travel. Subsequently, the moving device 500 returns the seat 300 to the test position at reduced speed.
  • the damping device thus makes it possible to be able to measure poly-articular movements in complete safety and without apprehension on the part of the individual.
  • the measurement bench 100 also includes a signal acquisition device.
  • This device allows the digitization of signals from sensors, such as the piezoelectric sensors of the force platform 400A, 400B or the speed sensor 560 and/or the position sensor 570 of the carriage 510.
  • the digitization frequency is programmable. For example, this frequency is fixed at 1000 Hz.
  • the data from the various sensors are acquired synchronously.
  • the signal acquisition device is equipped with a synchronization input allowing the use of ancillary devices such as electromyography known under the name surface EMG, or segment positioners. This synchronization input thus makes it possible to carry out specific measurements.
  • Acquisition software is used to pre-process the raw data in order to obtain force/velocity profiles. This acquisition software thus has the function of recording the raw data concerning the measurement in a specified format with a description by keywords.
  • the acquisition software interacts via a computer network with the seat functions management automaton to control positioning and save the parameters.
  • the data is recorded anonymously by digital indicator. The dating of the measurements and the incrementation of the recorded data are automatic.
  • Offline processing software allows the interpretation and use of the results.
  • FIG. 12 illustrates the steps of a method for the neuromuscular characterization of at least one member of the individual from the measurement bench 100.
  • This method comprises a first step E1 in which the individual settles on the seat 300 of the measuring bench 100 with the help of an operator in the access area.
  • the operator informs a central system via the Man-Machine interface that the individual can be brought into the test position.
  • the carriage 510 is secured to the seat 300 by the locking bolt 520 and brings the patient into the test position in a step E2.
  • This test position is in a retracted position compared to a standard position in which the individual would be in contact with the force plate by the limb(s) that the operator seeks to solicit.
  • the seat 300 is locked in the test position by the locking/unlocking device 3108 in a step E3. Trolley 510 undocks from seat 300 and returns to a parking area.
  • the damping device 700 is positioned. It will also be noted that the seat 300 is designed to limit the resistance forces as much as possible and to have a minimum inertia.
  • the plate supports 2403A, 2403B will move on the frame 200 to reach the known positions with the authorization of the operator. When the positions are reached, the operator confirms that they are compliant. In the second case, the operator moves the plate supports 2403A, 2403B to position them properly on the frame 200. When the positions of the plate supports 2403A, 2403B are correct, the operator validates them on the Man-Machine interface and the machine informs a “Client” IT that it is ready and makes the morphological data available. A communication of the “WebServer” type allows the exchange between this Man-Machine Interface and this “Client” IT.
  • the "Client" computer informs the loading device 600 of the predetermined load to be submitted to the seat 300 in a step E4. If this load is zero, the strap 610 is unsecured from the seat 300. Otherwise, the load can vary from 10 kg to 207.5 kg in steps of 2.5 kg and the strap 610 is secured to the seat 300.
  • the machine informs the "Client" IT that the test can begin. To avoid tiring the individual, the seat is always locked during step E4 of loading.
  • the "Client" computer authorizes the test and the seat 300 is released in a step E5. The individual is then driven towards the force platform 400A, 400B by the predetermined load. In the test position the individual does not touch the force plate. The distance that separates the individual from this platform combined with the predetermined load thus makes it possible to generate an acceleration when the seat 300 is unlocked.
  • a step E6 the individual receives himself on the force platform 400A, 400B. The latter can then propel itself into a stage E7 from this platform of force 400A, 400B via his legs or arms.
  • signals are acquired. These signals relate to the force generated by the individual on the force platform 400A, 400B during the reception step E6 and/or the push step E7.
  • the seat 300 is damped in a damping step E9 by the damping device 700. Once stopped, the seat 300 is blocked and again secured to the mobile carriage 510 The individual is then brought back at a slow speed either to the test position for another test or to the access zone to allow him to leave the measurement bench 100. The measurement bench 100 is then ready to receive a new individual.
  • the signal acquisition step E8 includes a digitization of said signals.
  • step E10 is carried out in deferred time.
  • the characterization method that is the subject of the invention and the associated measurement bench 100 provide the following advantages:
  • the measuring bench also makes it possible to take static measurements when the test position coincides with the standard position.
  • the individual is in contact with the force plate 400A, 400B from the start of the test.
  • the measuring bench can be used for applications in muscoskeletal, osteo-articular, rehabilitation or reathletization.
  • the measurement bench can use technologies for the force platform other than piezoelectric sensors.

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Abstract

L'invention concerne une méthode de caractérisation neuromusculaire d'au moins un membre inférieur et/ou supérieur d'un individu par un banc de mesure. Cette méthode comprend une étape (E1) d'installation de l'individu dans le banc de mesure, une étape (E5) de déverrouillage du siège de l'individu, une étape (E6) de réception de l'individu sur une plateforme de force, une étape (E7) de poussée de l'individu sur la plateforme de force, une étape (E8) d'acquisition des signaux et une étape (E10) de traitement de données à partir des signaux acquis. Dans une étape (E11) le chariot est amorti et le siège est ensuite bloqué dans une étape (E12) en fin de course après l'étape de poussée puis ramené doucement vers une position de test.

Description

Titre de l'invention : Méthode de caractérisation neuromusculaire et banc de mesure associé
[0001] Domaine technique
[0002] La présente invention concerne une méthode de caractérisation neuromusculaire et motrice d’au moins un membre inférieur et/ou supérieur d’un individu et un banc de mesure pour la mise en oeuvre de cette méthode.
[0003] Technique antérieure
[0004] La caractérisation neuromosculaire d’un membre inférieur d’un individu est bien connue de l’homme du métier. Une telle caractérisation est par exemple divulguée dans le document « Isocinetisme, Guide clinique, 2009, de M. Elio Di Palma >> accessible via l’adresse suivante : https://elitemedicale.fr/media/documentations/Easytech/isocinetisme/lsocinetique_ea sytech_guide_clinique.pdf. Les systèmes isocinétiques sont utilisés pour le diagnostic kiné, le bilan fonctionnel, la rééducation et l’entraînement dans des cas de déficits neuromusculaires. Ils permettent de recueillir des informations objectives ce qui permet de réaliser un programme de rééducation basé sur des faits. Une rééducation fondée sur le suivi des performances avec un travail musculaire dosé constitue non seulement un traitement d’une grande efficacité pour corriger les déficits musculaires, mais c’est aussi une méthode qui permet d’accroître les capacités de coordination, difficiles à améliorer avec des méthodes d’entraînement conventionnelles.
[0005] Un exercice isocinétique consiste en un mouvement à vitesse constante dans lequel la résistance s’adapte automatiquement à la force appliquée, à condition que la vitesse du mouvement soit maintenue. Ce type de mouvement garantit une contraction musculaire maximale durant l’intégralité de l’exercice, et pour chaque degré de mouvement articulaire. L’utilisation d’instruments adaptés permet de personnaliser les exercices en fonction de l’âge, du sexe et de la pathologie et de définir la meilleure méthode d’entraînement/rééducation des structures musculaires à chaque phase du projet d’entraînement ou de rééducation. Pour effectuer ces exercises isocinétiques l’individu est assis sur un siège statique et il pousse, à l’aide de la partie avant d’un de ses tibias, un bras de force robotisé. De tels exercices isocinétiques sont notamment décrits dans la thèse : « Développement d’une méthode d’exploration de la balance musculaire basée sur la modélisation du signal isocinétique >> de Maryne Cozette consultable sur le lien www.theses.fr/2019AMIE0018. Bien qu’assez simple à réaliser, les tests isocinétiques présentent un certain nombre d’inconvénients. Par exemple, ces tests sont peu fiables et les médecins ne peuvent s’appuyer totalement sur les mesures effectuées pour établir un protocole complet de reprise d’une activité physique après une blessure musculo-articulaire. De plus, ces tests ne mesurent que les forces articulaires à vitesse constante muscle par muscle. En outre, ceux-ci ne sont pas adaptés pour tout public pour des raisons techniques et de sécurité. Enfin, la reproductibilité des mesures est difficile à obtenir.
[0006] Le document US2019/0282848 décrit une machine d’exercice de presse pour jambes. Cette machine d’exercice comprend :
- un châssis principal,
- une première barre rotative reliée à une première extrémité du châssis principal,
- une seconde barre rotative reliée à une seconde extrémité du châssis principal,
- un ensemble de support connecté à chacune des premières et seconde barres rotatives, dans lequel la rotation des première et seconde barres rotatives amène l’ensemble de support à se déplacer par rapport au châssis principal ;
- une barre de support de siège ;
- une siège monté sur la barre de support de siège, dans lequel l’ensemble de support maintient ladite barre de support de siège selon un certain angle.
[0007] Dans cette machine d’exercice de presse, l’individu vient se muscler en déplaçant le siège sur la barre de support de siège par extension de ses membres inférieurs à partir d’une plateforme. Un système de poids via un câble permet d’ajuster la difficulté de déplacement du siège et donc l’effort à fournir par l’individu. Au cours du mouvement, les pieds de l’individu sont toujours en contact avec la plateforme. Le siège se déplace donc librement sur le support de siège. Cette machine d’exercice de presse ne constitue cependant pas un banc de mesure pour la mise en oeuvre d’une méthode de caractérisation neuromusculaire. En outre, elle ne permet pas une poussée maximale à vide ou à charge légère de type balistique car la course du siège est insuffisante et il n’y a pas de freinage associé. [0008] Il existe donc un besoin de proposer une nouvelle méthode de caractérisation neuromusculaire qui soit fiable et facile à mettre en oeuvre.
[0009] Exposé de l’invention
[0010] La présente invention vise à remédier au moins en partie à ce besoin.
[0011 ] Plus particulièrement, la présente invention vise à améliorer la détection de risques musculo-ostéo-articulaire sur des individus présentant un déséquilibre fonctionnel tel qu’un déséquilibre musculaire, proprioceptif, psychologique ou autres.
[0012] Un premier objet de l’invention concerne une méthode de caractérisation neuromusculaire d’au moins un membre inférieur et/ou supérieur d’un individu par un banc de mesure. Cette méthode de caractérisation comprend :
- une étape d’installation de l’individu sur un siège du banc de mesure ;
- une étape de déplacement du siège vers une position de test, ladite position de test étant reculée par rapport à une position standard dans laquelle l’individu est en contact avec une plateforme de force par le au moins un membre de l’individu, ladite plateforme de force étant destinée à mesurer une force générée par ledit au moins un membre de l’individu ;
- une étape de verrouillage du siège dans la position de test ;
- une étape de mise en charge du siège par une charge prédéterminée ;
- une étape de déverrouillage du siège, ledit siège étant entraîné vers la plateforme de force par la charge prédéterminée ;
- une étape de réception de l’individu sur la plateforme de force ;
- une étape de poussée par l’individu sur la plateforme de force ;
- une étape d’acquisition de signaux concernant la force générée par l’individu sur ladite plateforme de force lors de l’étape de réception et/ou de l’étape de poussée ;
- une étape de traitement de données à partir desdits signaux acquis.
[0013] La méthode de caractérisation utilise un déplacement de l’individu. Celui-ci est attiré vers la plateforme par la charge prédéterminée. La mesure des déséquilibres neuromusculaires est alors plus précise car elle respecte le mouvement humain dit « balistique >> en permettant de produire une première phase de décélération maximale pour une charge donnée. En effet, l’effort généré par l’individu sur la plateforme est un effort excentrique similaire à la réception ou à la descente d’un escalier. Une seconde phase de poussée, également balistique, permet de produire une phase d’accélération maximale. Au cours de cette seconde phase, un effort concentrique est réalisé similaire à un saut de type « drop jump ».
[0014] Dans un mode de réalisation particulier, la méthode de caractérisation comprend une étape d’amortissement du siège après l’étape de poussée par l’individu.
[0015] Dans un mode de réalisation particulier, le siège est ramené, après l’étape de poussée par l’individu, dans la position de test ou dans une position d’évacuation pour évacuer l’individu hors du banc de mesure. Le siège peut-être ainsi bloqué en fin de course après l’étape de poussée. Il est ensuite ramené doucement vers la position de test ou dans la position d’évacuation. Cela permet à l’individu de pousser sans appréhension et sans avoir d’interrogation sur l’amortie ou le retour du chariot, celui-ci se faisant automatiquement. L’individu est donc concentré sur sa tache de poussée.
[0016] Dans un mode de réalisation particulier, la vitesse de déplacement du siège vers la position de test et/ou vers la position d’évacuation est contrôlée.
[0017] Dans un mode de réalisation particulier, la vitesse de déplacement du siège est contrôlée par un chariot arrimé audit siège.
[0018] Dans un mode de réalisation particulier, le chariot mobile est désarrimé du siège lorsque ledit siège est verrouillé dans la position de test. [0019] Dans un mode de réalisation particulier, préalablement à l’étape de déverrouillage du siège, le positionnement de la plateforme de force est ajusté sur une partie d’un châssis du banc de mesure en fonction de l’individu.
[0020] Dans un mode de réalisation particulier, l’étape d’acquisition des signaux comprend une numérisation desdits signaux.
[0021] Dans un mode de réalisation particulier, l’étape de traitement de données est réalisée en temps différé.
[0022] Un autre objet de l’invention concerne un banc de mesure pour une caractérisation neuromusculaire d’au moins un membre inférieur et/ou supérieur d’un individu. Le banc de mesure comprend :
- un châssis destiné à reposer sur un sol ;
- une plateforme de force destinée à mesurer une force générée par le au moins un membre de l’individu ;
- un siège destiné à recevoir l’individu, ledit siège étant adapté pour être mobile par rapport au châssis jusqu’à une position de test, ladite position de test étant reculée par rapport à une position standard dans laquelle l’individu est en contact avec la plateforme de force par le au moins un membre de l’individu ;
- un dispositif de verrouillage/déverrouillage adapté pour verrouiller/déverrouiller le siège dans la position de test, ledit siège étant entraîné vers la plateforme de force par une charge prédéterminée lors du déverrouillage ;
- un dispositif de mise en charge pour mettre en charge le siège par la charge prédéterminée ;
- un dispositif d’acquisition d’informations concernant la force générée par l’individu sur la plateforme de force lors d’une réception et/ou d’une poussée dudit individu sur ladite plateforme de force, ledit dispositif d’acquisition comprenant un logiciel d’acquisition des signaux ;
- un logiciel de traitement de données à partir des signaux acquis. [0023] Le banc de mesure est destiné à permettre la mesure des forces générées, dans une, deux ou trois dimensions, par les membres inférieurs tels que jambes et/ou des membres supérieurs tels que des bras, ainsi que la vitesse atteinte par le corps humain propulsé par ces forces. Ce système est un système intégré permettant la gestion des mesures, le positionnement du sujet, des capteurs, des sécurités de déplacement, de manière automatique et intégrée. Les automatismes tant pneumatiques qu’électriques sont gérés par un automate numérique industriel adapté pour interagir avec les actionneurs du banc de mesure et avec le système d’acquisition des données. Le banc de mesure est réalisé de sorte à permettre de caractériser, dans l’ensemble des dimensions, l’individu et sa performance physique en toute sécurité, sans apprentissage au préalable et sur toutes personnes sportives, non sportives, saines, blessées ou en reprise d’activité.
[0024] Dans un mode de réalisation particulier, la plateforme de force est adaptée pour mesurer ladite force générée par l’individu selon trois directions perpendiculaires entre elles et pour mesurer trois moments autour desdites directions perpendiculaires.
[0025] Dans un mode de réalisation particulier, la plateforme de force est en au moins deux parties.
[0026] Dans un mode de réalisation particulier, la plateforme de force comprend des capteurs de type piézoélectrique adaptés pour générer un signal ayant une bande passante au moins égale à 1000 Hz.
[0027] Dans un mode de réalisation particulier, le banc de mesure comprend un chariot et un pêne de verrouillage, ledit pêne de verrouillage étant apte à prendre une position sortie dans laquelle le pêne de verrouillage lie mécaniquement le chariot au siège et une position rentrée dans laquelle le pêne de verrouillage ne lie pas ledit chariot audit siège. [0028] Dans un mode de réalisation particulier, le banc de mesure comprend une courroie crantée adaptée pour déplacer le chariot et un moteur triphasé apte à actionner ladite courroie crantée, la vitesse de déplacement du chariot étant contrôlée par un capteur de vitesse.
[0029] Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif de mise en charge comprend un indexeur et une pile d’une pluralité de poids, ledit indexeur étant adapté pour loger une goupille dans la pile en vue de sélectionner la charge prédéterminée.
[0030] Dans un mode de réalisation particulier, le banc de mesure comprend un dispositif d’amortissement pour amortir le siège après une poussée de l’individu.
[0031] Dans un mode de réalisation particulier, le logiciel de traitement fonctionne en temps différé.
[0032] La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée de modes de réalisation pris à titre d’exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels :
[0033] [Fig 1] la figure 1 est une vue en perspective partielle d’un banc de mesure conforme à l’invention ;
[0034] [Fig 2] la figure 2 est une vue de côté du banc de mesure de la figure 1 ;
[0035] [Fig 3] la figure 3 est une vue arrière d’une partie du châssis du banc de mesure des figures 1 et 2 ;
[0036] [Fig 4] la figure 4 est une vue arrière d’une autre partie du châssis du banc de mesure des figures 1 et 2 ;
[0037] [Fig 5] la figure 5 est une vue en perspective avant d’un siège du banc de mesure des figures 1 à 4 ; [0038] [Fig 6] la figure 6 est une vue en perspective arrière du siège du banc de mesure des figures 1 à 4 ;
[0039] [Fig 7] la figure 7 est une vue agrandie d’une partie du châssis du banc de mesure des figures 1 et 2 centrée sur un dispositif de mise en mouvement dudit banc de mesure ;
[0040] [Fig 8] la figure 8 est une vue en perspective partielle d’un dispositif de mise en charge du banc de mesure des figures 1 et 2 ;
[0041] [Fig 9] la figure 9 est une vue en perspective partielle d’une partie du châssis du banc de mesure des figures 1 et 2 située sous le siège des figures 5 et 6 ;
[0042] [Fig 10] la figure 10 est une vue arrière du banc de mesure des figures 1 et 2 centrée sur un système de gestion de masses mobiles dudit banc ;
[0043] [Fig 11] la figure 11 est une vue agrandie d’une partie du système de gestion des masses mobiles de la figure 10 ;
[0044] [Fig 12] la figure 12 illustre les différentes étapes d’une méthode de caractérisation neuromusculaire d’au moins un membre d’un individu à partir du banc de mesures des figures 1 à 11 .
[0045] L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation et variantes présentées et d’autres modes de réalisation et variantes apparaîtront clairement à l’homme du métier.
[0046] Sur les différentes figures, les éléments identiques ou similaires portent les mêmes références.
[0047] La figure 1 et la figure 2 représentent schématiquement une vue en perspective partielle d’un banc de mesure 100 selon l’invention. Ce banc de mesure 100 comprend :
- un châssis 200 destiné à reposer sur un sol ;
- un siège 300 destiné à recevoir l’individu ;
- une plateforme de force 400A, 400B destinée à mesurer une force générée par le au moins un membre de l’individu ; - un dispositif de mise en mouvement 500 du siège 300 vers la plateforme de force 400A, 400B, ledit dispositif de mise en mouvement 500 étant apte à amener le siège 300 à une vitesse prédéterminée vers une position de test ;
- un dispositif 600 de mise en charge du siège ;
- un dispositif 700 d’amortissement ;
- un dispositif d’acquisition de signaux comprenant un logiciel d’acquisition ;
- un logiciel de traitement.
[0048] Le châssis 200 comprend :
- une première partie de châssis 210 ;
- une seconde partie de châssis 220 ;
- une troisième partie de châssis 230 ;
- une quatrième partie de châssis 240.
[0049] La première partie de châssis 210 repose horizontalement sur le sol. Comme il est illustré à la figure 7, cette première partie de châssis 210 comprend :
- un premier rail 211 ;
- un second rail 212 parallèle au premier rail 211 .
[0050] Le premier rail 211 est adapté pour guider le siège 300 (non représenté sur la figure 7) selon l’axe Z. Le second rail 212 est adapté pour guider un chariot 510 du dispositif de mise en mouvement 500. En fonctionnement, c’est-à-dire lorsque l’on veut déplacer le siège 300 vers la position de test, le siège 300 est arrimé au chariot 510 à l’aide d’un pêne de verrouillage 520. Ce pêne de verrouillage 520 est plus particulièrement illustré à la figure 8.
[0051] La seconde partie de châssis 220, illustrée aux figures 1 et 2, s’étend verticalement perpendiculairement à la première partie de châssis 210, selon l’axe Z. Cette seconde partie de châssis 220 est positionnée au niveau d’une fin de course du chariot mobile 300. La troisième partie de châssis 230 est portée par la seconde partie de châssis 220. Cette troisième partie 230 forme une cage partielle comportant une base verticale 231 et deux pièces triangulaires 232A, 232B ajourées s’étendant latéralement à partir de la base verticale 231 . La troisième partie 230 repose sur la première partie de châssis 210. La quatrième partie de châssis 240 est portée par la troisième partie de châssis 230. La première partie de châssis, la seconde partie de châssis 210, la troisième partie de châssis 230 et la quatrième partie de châssis 240 sont des pièces métalliques.
[0052] La plateforme de force comprend ici deux parties 400A, 400B qui permettent de mesurer les efforts de poussée de l’individu. Une première partie 400A est adaptée pour mesurer les efforts de poussée du côté droit de l’individu. Une seconde partie 400B est adaptée pour mesurer les efforts de poussée du côté gauche de l’individu. La plateforme de force 400A, 400B permet la mesure des forces générées par l’individu au moment de la poussée et/ou de la réception. Cette plateforme de force 400A, 400B est dite « six degrés de liberté ». Elle permet ainsi de mesurer les forces dans trois directions spatiales indépendantes (dans la direction perpendiculaire au mouvement, mais aussi dans le plan perpendiculaire au mouvement) ainsi que trois moments induisant des rotations autour de trois axes indépendants. La plateforme utilise des capteurs de type piézoélectrique adaptés pour générer un signal ayant une bande passante au moins égale à 1000Hz. La plateforme est repositionnable automatiquement dans le sens de l’individu, mais aussi dans le plan perpendiculaire au mouvement (hauteur et largeur) afin de garantir une qualité optimale de la mesure. Ces mouvements sont réalisés par un ensemble d’automatismes commandés par l’utilisateur en fonction de données enregistrées ou à la demande.
[0053] La première partie 400A et la seconde partie 400B de la plateforme sont positionnées sur la quatrième partie de châssis 240. L’entraxe, c’est-à-dire la distance selon X entre la première partie 400A et la seconde partie 400B de la plateforme de force est réglée au moyen d’un premier moteur à courant continu 2401 et d’un premier codeur incrémental 2402, illustrés sur la figure 3. Le premier moteur à courant continu 2401 est adapté pour déplacer entre elles la première partie 400A et la seconde partie 400B. Le premier codeur incrémental 2402 est adapté pour délivrer des impulsions permettant la définition d’une direction et d’un comptage. Typiquement, un codeur incrémental comprend un disque comportant des zones opaques et des zones transparentes. Une diode L.E.D. émet un rayonnement lumineux arrivant sur des photodiodes au passage de chaque zone transparente du disque. [0054] Sur la figure 3, la plateforme de force comprend également :
- un premier support de plaque 2403A et un second support de plaque 2403B ;
- une première vis à billes 2404A et une seconde vis à billes 2404B ;
- un premier détecteur inductif 2405A et un second détecteur inductif 2405B ;
- un premier limiteur de couple 2406 ;
- un premier engrenage 2407.
[0055] Les supports de plaques 2403A, 2403B sont respectivement adaptés pour supporter la première partie 400A et la seconde partie 400B de la plateforme. Ces supports de plaques sont guidés par des rails (non visibles sur la figure 3) fixés sur la quatrième partie de châssis 240. Des bloqueurs (non visibles sur la figure 3) permettent de limiter les jeux mécaniques lors de tests. L’écartement des supports de plaques 2403A, 2403B se fait de manière symétrique. La première vis à billes 2404A et la seconde vis à billes 2404B à pas inversé l’une par rapport à l’autre sont solidaires. Elles sont entraînées en rotation par le moteur à courant continu 2401 via un premier engrenage 2407. Le premier limiteur de couple 2406 est ici un limiteur de couple par friction. Il garantit la sécurité lors des mouvements des supports de plaques 2403A, 2403B. Le premier codeur incrémental 2402 permet de connaître la position des supports de plaques 2403A, 2403B. A la mise sous tension ou après un arrêt d’urgence, une initialisation de ce premier codeur incrémental 2402 est nécessaire. Le « zéro >> codeur sera déterminé en écartant les supports de plaques 2403A, 2403B. Les deux détecteurs inductifs 2405A, 2405B servent de butées logicielles pour arrêter le mouvement des supports de plaques 2403A, 4203B dès l’activation d’un des deux détecteurs inductifs 2405A, 2405B. Un opérateur va contrôler manuellement l’écartement des supports de plaques 2403A, 2043B via une interface Homme-Machine et/ou par une télécommande à fil. Ce contrôle peut se faire dans une phase de réglage pour adapter l’entraxe à la morphologie de l’individu. Ce contrôle peut également se faire en mode manuel ou dans un mode maintenance.
[0056] La quatrième partie de châssis 240 est montée mobile sur la troisième partie de châssis 230. Comme il est illustré sur la figure 4, la quatrième partie de châssis 240 se déplace en hauteur au moyen d’une vis à billes 2301 qui est entraînée en rotation par un moteur à courant continu 2302 via un système d’engrenage 2303. Un limiteur de couple 2304 par friction garantit la sécurité lors du mouvement de la quatrième partie de châssis 240. Des bloqueurs (non représentés) permettent de limiter les jeux mécaniques lors des tests. Un codeur incrémental 2305 permet également de connaître la position des plaques selon l’axe Y. A la mise sous tension ou après un arrêt d’urgence, une initialisation de ce codeur incrémental 2305 est nécessaire. Le « zéro >> codeur est déterminé en relevant au maximum les supports de plaques 2403A, 2403B. Les deux fins-de-course inductifs 2406 et 2407 servent de butées logicielles pour arrêter le mouvement des plaques 2403A, 2403B dès l’activation de l’un des deux fins-de-course. L’opérateur peut contrôler manuellement la hauteur des plaques 2403A, 2403B via une Interface Homme Machine et/ou une télécommande à fil en phase de réglage pour adapter la hauteur de ces plaques à la morphologie du patient. La hauteur de ces plaques peut également être adaptée en mode manuel ou en mode maintenance.
[0057] La troisième partie de châssis 230 est adaptée pour se déplacer sur la première partie de châssis 210 en vue d’ajuster sa position. La troisième partie de châssis 230 se déplace ainsi selon l’axe Z au moyen d’une courroie crantée entraînée en rotation par un moteur triphasé contrôlé par un variateur. Un limiteur de couple par friction garantit la sécurité lors du mouvement du châssis. Des bloqueurs permettent de limiter les jeux mécaniques lors des tests. Un codeur incrémental permet de connaître la position de la première partie 400A et de la seconde partie 400B de la plateforme selon l’axe Z. A la mise sous tension ou après un arrêt d’urgence, une initialisation du codeur est nécessaire. Le « zéro >> codeur est déterminé en reculant au maximum la première partie 400A et la seconde partie 400B. Deux fins-de-course inductifs servent de butées logicielles pour arrêter le mouvement de la première partie 400A et de la seconde partie 400B de la plateforme dès l’activation de l’un de ces fins-de-course. Ainsi, la troisième partie de châssis 230 est adaptée pour prendre une position initiale, dite position reculée au maximum, dans laquelle cette troisième partie de châssis 230 est reculée au maximum. Les bloqueurs bloquent la troisième partie de châssis 230 dans cette position. Cette troisième partie de châssis 230 est adaptée pour prendre également une position intermédiaire décalée selon l’axe Z par rapport à la position initiale.
Enfin, la troisième partie de châssis 230 est adaptée pour prendre une position finale, dite position avancée au maximum, décalée selon l’axe Z par rapport à la position intermédiaire. [0058] Une fois le réglage de positionnement effectué, la plateforme de force 400A, 400B est verrouillée par un bloqueur pneumatique. Ceci permet une reproductibilité des mesures.
[0059] Pour effectuer les mesures, l’individu doit se positionner sur le siège 300. Ce siège 300 est réglable et il permet l’installation de l’individu assis ou couché.
[0060] Comme il est illustré à la figure 5 et à la figure 6, le siège 300 comprend plus particulièrement :
- une têtière 3101 ;
- deux poignées 3102A, 3102B ;
- un dossier inclinable 3103 via un dispositif de réglage de l’inclinaison 3105 ;
- une assise 3104 ;
- un repose-pied 3106.
[0061 ] Pour effectuer les tests, le patient prend place sur le siège 300. Ce siège 300 peut se déplacer librement selon l’axe Z via le rail 211 . Préalablement au test, le siège 300 est bloqué par un dispositif de verrouillage/déverrouillage 3108 adapté, plus particulièrement visible à la figure 6.
[0062] Une fin-de-course inductif dans une zone d’accès permet de positionner le siège 300 précisément. Une autre fin-de-course inductif en zone de test permet également de positionner le siège précisément. Un second codeur incrémental (non visible sur la figure 7) permet de connaître la position du siège 300. Ce second codeur incrémental est un codeur incrémental à fil. Le blocage du siège 300 dans la position de test prédéterminée permet la reproductibilité des mesures. Pour des raisons de sécurité, le blocage de ce siège 300 se fait sans énergie.
[0063] On notera que le siège 300 dans sa position la plus externe a été organisé pour pouvoir accueillir des individus en situation de handicap, en particulier des individus en fauteuil roulant.
[0064] On notera également que le siège 300 comprend un heurtoir 301 1 , comme cela est illustré à la figure 6. Ce heurtoir 3011 favorise l’amortissement du siège 300 en fin de course.
[0065] On notera également qu’un câble du codeur « client >> servant aux mesures est fixé sur le siège. [0066] Le siège 300 est adapté pour être déplacé sur le premier rail 211 de la première partie de châssis 210 via le dispositif de mise en mouvement 500, plus particulièrement illustré à la figure 7. Comme il a déjà été précisé, ce dispositif de mise en mouvement 500 comprend un chariot 510 et un pêne de verrouillage 520. Le dispositif de mise en mouvement 500 comprend également :
- un moteur triphasé 530 ;
- une courroie crantée 540 ;
- un capteur de position 550 du chariot 510 ;
- un détecteur de vitesse 560 du chariot 510 ;
- un détecteur de position 570 du pêne de verrouillage 520.
[0067] Le chariot 510 est adapté pour se déplacer sur le second rail 212 par l’intermédiaire de la courroie crantée 540. Cette courroie crantée 540 est pilotée par le moteur triphasé 530. La position du chariot 510 est déterminée à partir du capteur de position 550. Ce capteur de position 550 est un capteur de position laser. La vitesse du chariot 510 est également déterminée à partir d’un détecteur de vitesse 560 tel qu’un capteur inductif. En variante, le détecteur de vitesse est de type potentiométrique et il couvre toute la plage de déplacement du chariot. Sa précision est, par exemple, de l’ordre du millimètre. La vitesse du chariot 510 est variable en fonction de la distance le séparant du siège 300, lorsque celui-ci est immobilisé en phase de test. La vitesse du chariot 510 est contrôlée par un variateur. Le variateur autorise un déplacement rapide du chariot 510 lorsque celui-ci n’est pas arrimé au siège 300. Le variateur limite également la vitesse du chariot 510 lorsque celui-ci est très proche du siège 300. Le déplacement du chariot 510 est alors stoppé lorsqu’il est positionné au droit du siège 300. Le chariot 510 est arrimé au siège 300 par l’intermédiaire du pêne de verrouillage 520. Ce pêne de verrouillage 520 est apte à prendre une position sortie dans laquelle le pêne de verrouillage 520 lie mécaniquement le chariot 510 au siège 300 et une position rentrée dans laquelle le pêne de verrouillage 520 n’arrime pas le chariot 510 au siège 300. La position du pêne de verrouillage est détectée par le détecteur de position 570. Ce détecteur de position 570 est, par exemple, un détecteur de type inductif.
[0068] Afin de réaliser les mesures sur l’individu, il est nécessaire de mettre en charge le siège 300. Cette mise en charge du siège est réalisée à l’aide d’un dispositif 600 de mise en charge illustré aux figures 9, 10 et 11 . Un tel dispositif 600 comprend :
- une sangle 610 ;
- un verrou 620 ;
- un système de gestion de masses mobiles 630.
[0069] Comme il est illustré à la figure 9, la sangle 610 est disposée entre un verrou 620 positionné sous le siège 300 et le système de gestion de masses mobiles 630. Ce système de gestion est adapté pour générer automatiquement une charge en vue de tendre la sangle 610 et de précontraindre, en conséquence, le siège 300. Cette charge est variable et elle dépend des conditions dans lesquelles on souhaite solliciter l’individu. La charge peut ainsi prendre une valeur comprise entre 0 kg et 207,5 Kg avec un pas de 2,5 kg. Le système de gestion de masses mobiles 630 comprend ainsi :
- une pile 6301 comprenant une pluralité de poids ;
- une barre 6302 ;
- un indexeur 6303 ;
- une goupille 6304 maintenue dans l’indexeur 6303 par un électroaimant et destinée à être logée dans la pile 6301 ;
- un dispositif de levage 6305 de la pile 6301 ;
- un dispositif de charge supplémentaire 6306.
[0070] La figure 11 illustre plus particulièrement le fonctionnement du système de gestion de masse mobile 630. La pile 6301 est levée à partir du dispositif de levage 6305. A la figure 11 , seule une partie d’un galet 63051 est représenté. Ce galet 63051 , supporte la pile 6301 via le poids inférieur de ladite pile. L’indexeur 6303 est adapté pour se déplacer selon l’axe Y afin de prendre N positions, N étant fonction du nombre de poids constituant la pile 6301 . Chaque poids comprend un canal vertical 63011 s’étendant selon la direction Y et un canal horizontal 63012 s’étendant selon l’axe X. Les canaux verticaux 63011 des différents poids forment un puit dans lequel la barre 6302 est adaptée pour glisser. Cette barre 6302 comprend également une pluralité de canaux horizontaux 63021 coaxiaux aux canaux horizontaux 63012 des différents poids. [0071] En fonction de la charge choisie, l’indexeur 6303 se positionne selon l’axe Y par rapport à la pile 6301 . Une fois l’indexeur 6303 positionné, la goupille 6304 est déplacée par l’indexeur 6303 selon la direction X’ vers le poids qui lui fait face. Par ce déplacement, la goupille 6304 va pénétrer le canal horizontal 63012 du poids et traverser la barre 6302 au niveau du canal horizontal 63021 . La goupille 6304 est alors libérée de l’indexeur 6303 et la barre 6302 est ainsi liée mécaniquement à l’ensemble des poids de la pile 6301 qui sont disposés au-dessus de la goupille 6304. Cet ensemble de poids constitue la charge prédéterminée qui sera appliquée au siège 300 du banc de mesure 100 via la sangle 610. On notera que les poids qui sont situés au-dessous de la goupille 6304 ne sont pas liés à la barre 6302 qui glisse à l’intérieur de ceux-ci lorsque le dispositif de levage 6305 abaisse la pile 6301 .
[0072] Il est possible d’ajouter des poids supplémentaires à la pile 6301 par le dispositif de charge supplémentaire 6306. On peut alors ajouter une charge de 5 kg et/ou une charge 2,5 kg par exemple sous la forme de deux poids de 1 ,25 Kg. Ces poids supplémentaires sont positionnés par un vérin du dispositif 6306 sur le poids supérieur de la pile 6301 .
[0073] Comme il est illustré à la figure 9, le dispositif d’amortissement 700 comprend un vérin 710 comprenant :
- un corps de vérin 7101 ;
- une tige de vérin 7102 ;
- un réservoir 7103.
[0074] La tige d’amortisseur 7101 est adaptée pour amortir le siège 300 suite à une phase impulsionnelle de l’individu. C’est le heurtoir 3011 du siège 300 qui va entrer en contact avec la tige 7101 afin d’arrêter le siège 300. Dans un mode de réalisation particulier, l’amortisseur 710 est de type oléopneumatique et un fluide circule entre le corps d’amortisseur 7101 et le réservoir 7103. Le dispositif d’amortissement 700 permet de freiner l’ensemble le siège en toute sécurité, en fin de course. Par la suite, le dispositif de mise en mouvement 500 ramène le siège 300 dans la position de test à vitesse réduite. Le dispositif d’amortissement permet ainsi de pouvoir mesurer les mouvements poli-articulaire en toute sécurité et sans appréhension de la part de l’individu. [0075] Le banc de mesure 100 comprend également un dispositif d’acquisition de signaux. Ce dispositif permet la numérisation de signaux issus de capteurs, tels que les capteurs piézoélectriques de la plateforme de force 400A, 400B ou le capteur de vitesse 560 et/ou le capteur de position 570 du chariot 510. La fréquence de numérisation est programmable. Par exemple, cette fréquence est fixée à 1000 Hz. Les données des différents capteurs sont acquises de manière synchrone. Le dispositif d’acquisition de signaux est équipé d’une entrée de synchronisation permettant d’utiliser des appareils annexes tels qu’une électromyographie connue sous la dénomination EMG de surface, ou des positionneurs de segments. Cette entrée de synchronisation permet ainsi de réaliser des mesures spécifiques. Un logiciel d’acquisition permet de prétraiter les données brutes afin d’obtenir des profils force/vitesse. Ce logiciel d’acquisition a ainsi pour fonction d’enregistrer les données brutes concernant la mesure sous un format spécifié avec une description par mots- clés. Il permet à l’utilisateur de contrôler la pertinence des données brutes prétraitées et de valider la mesure en cours. Le logiciel d’acquisition interagit par un réseau informatique avec l’automate de gestion des fonctions du siège pour commander les mises en position et enregistrer les paramètres. Les données sont enregistrées de manière anonyme par indicateur numérique. La datation des mesures et l’incrémentation des données enregistrées sont automatiques.
[0076] Un logiciel de traitement en temps différé permet l’interprétation et l’exploitation des résultats.
[0077] La figure 12 illustre les étapes d’une méthode de caractérisation neuromusculaire d’au moins un membre de l’individu à partir du banc de mesures 100. Cette méthode comprend une première étape E1 dans laquelle l’individu s’installe sur le siège 300 du banc de mesure 100 avec l’aide d’un opérateur dans la zone d’accès. Lorsque le patient est correctement installé, l’opérateur informe un système central via l’interface Homme-Machine que l’individu peut être amené en position de test. Le chariot 510 s’arrime au siège 300 par le pêne de verrouillage 520 et amène le patient dans la position de test dans une étape E2. Cette position de test est dans une position reculée par rapport à une position standard dans laquelle l’individu serait en contact avec la plateforme de force par le ou les membres que l’opérateur cherche à solliciter. Le siège 300 est verrouillé dans la position de test par le dispositif de verrouillage/déverrouillage 3108 dans une étape E3. Le chariot 510 se désarrime du siège 300 et il retourne dans une zone de parking. Le dispositif d’amortissement 700 se positionne. On notera également que le siège 300 est conçu pour limiter au maximum les efforts résistants et avoir une inertie minimale.
[0078] A ce stade, deux possibilités se présentent : soit les informations morphologiques de l’individu sont connues soit elles ne sont pas connues ou doivent être modifiées. Dans le premier cas, les supports de plaques 2403A, 2403B vont se déplacer sur le châssis 200 pour atteindre les positions connues sous autorisation de l’opérateur. Lorsque les positions sont atteintes, l’opérateur confirme qu’elles sont conformes. Dans le second cas, l’opérateur déplace les supports de plaques 2403A, 2403B pour les positionner convenablement sur le châssis 200. Lorsque les positions des supports de plaques 2403A, 2403B sont conformes, l’opérateur les valide sur l’interface Homme-Machine et la machine informe une Informatique « Client >> qu’elle est prête et met à disposition les données morphologiques. Une communication du type « WebServeur >> pemet l’échange entre cette Interface Homme-Machine et cette Informatique « Client >>.
[0079] Avant chaque test, l’informatique « Client >> informe le dispositif 600 de mise en charge de la charge prédéterminée à soumettre au siège 300 dans une étape E4. Si cette charge est nulle, la sangle 610 est désarrimée du siège 300. Dans le cas contraire, la charge peut varier de 10 kg à 207,5 kg par pas de 2,5 kg et la sangle 610 est arrimée au siège 300. Lorsque la charge prédéterminée est positionnée, la machine informe l’informatique « Client >> que le test peut commencer. Pour ne pas fatiguer l’individu, le siège est toujours verrouillé lors de l’étape E4 de mise en charge. Lorsque l’informatique « Client >> autorise le test et le siège 300 est libéré dans une étape E5. L’individu est alors entraîné vers la plateforme de force 400A, 400B par la charge prédéterminée. Dans la position de test l’individu ne touche pas la plateforme de force. La distance qui sépare l’individu de cette plateforme combinée à la charge prédéterminée permet ainsi de générer une accélération lors du déverrouillage du siège 300.
[0080] Dans une étape E6, l’individu se reçoit sur la plateforme de force 400A, 400B. Celui-ci peut alors se propulser dans une étape E7 à partir de cette plateforme de force 400A, 400B via ses jambes ou ses bras. Dans une étape E8, des signaux sont acquis. Ces signaux concernent la force générée par l’individu sur la plateforme de force 400A, 400B lors de l’étape de réception E6 et/ou l’étape de poussée E7. Suite à l’étape E7 de poussée par l’individu, le siège 300 est amorti dans une étape E9 d’amortissement par le dispositif d’amortissement 700. Une fois arrêté, le siège 300 est bloqué et de nouveau arrimé au chariot mobile 510. L’individu est alors ramené à une vitesse lente soit dans la position de test pour un autre test soit dans la zone d’accès pour permettre à celui-ci de quitter le banc de mesure 100. Le banc de mesure 100 est alors prêt pour recevoir un nouvel individu.
[0081] On notera que l’étape E8 d’acquisition des signaux comprend une numérisation desdits signaux.
[0082] On notera également que l’étape E10 de traitement de données est réalisée en temps différé.
[0083] La méthode de caractérisation objet de l’invention et le banc de mesure 100 associé apporte les avantages suivants :
- de mesurer avec précision les profils forces vitesses et explosivité des membres inférieurs et supérieurs dans un but de caractérisation de l’individu ou de la performance physique ;
- de mesurer des déséquilibres musculaires et fonctionnels dans un but prophylactique et médical ;
- de réaliser ces mesures en toutes sécurités, sans apprentissage au préalable et sur toutes personnes sportives, non sportives ou en reprise d’activité ;
- de mesurer la déformation du profil suite à un effort excentrique similaire à la réception ou à la descente d’escalier ;
- de mesurer l’effet de la fatigue sur le profil force vitesse à but prophylactique ou de performance ;
- de mesurer en conditions dynamique ;
- de mesurer la déformation du profil suite à un effort concentrique similaire à un saut de type « Drop Jump >> ;
- de mesurer un mouvement humain de façon écologique, c’est-à-dire dans le sens d’un mouvement réel. [0084] L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation et variantes présentées et d’autres modes de réalisation et variantes apparaîtront clairement à l’homme du métier.
[0085] Ainsi, le banc de mesure permet également de faire des mesures en statique lorsque la position de test est confondue avec la position standard. Dans ce cas, l’individu est en contact avec la plateforme de force 400A, 400B dès le début du test.
[0086] Ainsi, le banc de mesure peut être utilisé pour des applications en musco- squelettiques, osteo-articulaires, en rééducation ou en réathlétisation.
[0087] Ainsi, le banc de mesure peut utiliser des technologies pour la plateforme de forces autres que les capteurs piézoélectriques. )

Claims

Revendications
[Revendication 1] Méthode de caractérisation neuromusculaire d’au moins un membre inférieur et/ou supérieur d’un individu par un banc de mesure (100), ladite méthode de caractérisation comprenant :
- une étape (E1) d’installation de l’individu sur un siège (300) du banc de mesure (100) ;
- une étape (E2) de déplacement du siège (300) vers une position de test, ladite position de test étant reculée par rapport à une position standard dans laquelle l’individu est en contact avec une plateforme de force (400A, 400B) par le au moins un membre de l’individu, ladite plateforme de force (400A, 400B) étant destinée à mesurer une force générée par ledit au moins un membre de l’individu ;
- une étape (E3) de verrouillage du siège dans la position de test ;
- une étape (E4) de mise en charge du siège (300) par une charge prédéterminée ;
- une étape (E5) de déverrouillage du siège (300), ledit siège étant entraîné vers la plateforme de force (400A, 400B) par la charge prédéterminée ;
- une étape (E6) de réception de l’individu sur la plateforme de force (400A, 400B) ;
- une étape (E7) de poussée par l’individu sur la plateforme de force (400A, 400B) ;
- une étape (E8) d’acquisition de signaux concernant la force générée par l’individu sur ladite plateforme de force (400A, 400B) lors de l’étape (E6) de réception et/ou de l’étape (E7) de poussée ;
- une étape (E10) de traitement de données à partir desdits signaux acquis.
[Revendication 2] Méthode de caractérisation selon la revendication 1 , dans laquelle ladite méthode de caractérisation comprend une étape (E9) d’amortissement du siège (300) après l’étape (E7) de poussée par l’individu.
[Revendication 3] Méthode de caractérisation selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans laquelle le siège (300) est ramené, après l’étape (E7) de poussée par l’individu, dans la position de test ou dans une position d’évacuation pour évacuer l’individu hors du banc de mesure (100).
[Revendication 4] Méthode de caractérisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle la vitesse de déplacement du siège (300) vers la position de test et/ou vers la position d’évacuation est contrôlée.
[Revendication 5] Méthode de caractérisation selon la revendication 4, dans laquelle la vitesse de déplacement du siège (300) est contrôlée par un chariot (510) arrimé audit siège (300).
[Revendication 6] Méthode de caractérisation selon la revendication 5, dans laquelle le chariot mobile (510) est désarrimé du siège (300) lorsque ledit siège (300) est verrouillé dans la position de test.
[Revendication 7] Méthode de caractérisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle, préalablement à l’étape (E5) de déverrouillage du siège, le positionnement de la plateforme de force (400A, 400B) est ajusté sur une partie d’un châssis (200) du banc de mesure (100) en fonction de l’individu.
[Revendication 8] Méthode de caractérisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle l’étape (E8) d’acquisition des signaux comprend une numérisation desdits signaux.
[Revendication 9] Méthode de caractérisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle l’étape (E10) de traitement de données est réalisée en temps différé.
[Revendication 10] Banc de mesure pour une caractérisation neuromusculaire d’au moins un membre inférieur et/ou supérieur d’un individu par une méthode de caractérisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, ledit banc de mesure (100) comprenant :
- un châssis (200) destiné à reposer sur un sol ;
- une plateforme de force (400A, 400B) destinée à mesurer une force générée par le au moins un membre de l’individu ;
- un siège (300) destiné à recevoir l’individu, ledit siège étant adapté pour être mobile par rapport au châssis (200) jusqu’à une position de test, ladite position de test étant reculée par rapport à une position standard dans laquelle l’individu est en contact avec la plateforme de force (400A, 400B) par le au moins un membre de l’individu ;
- un dispositif de verrouillage/déverrouillage (3108) adapté pour verrouiller/déverrouiller le siège dans la position de test, ledit siège étant entraîné vers la plateforme de force (400A, 400B) par une charge prédéterminée lors du déverrouillage ;
- un dispositif (600) de mise en charge pour mettre en charge le siège (300) par la charge prédéterminée ;
- un dispositif d’acquisition de signaux concernant la force générée par l’individu sur la plateforme de force (400A, 400B) lors d’une réception et/ou d’une poussée dudit individu sur ladite plateforme de force (400A, 400B), ledit dispositif d’acquisition comprenant un logiciel d’acquisition des signaux ;
- un logiciel de traitement pour un traitement de données à partir des signaux acquis.
[Revendication 11] Banc de mesure selon la revendication 10, dans lequel la plateforme de force (400A, 400B) est adaptée pour mesurer ladite force générée par l’individu selon trois directions perpendiculaires entre elles et pour mesurer trois moments autour desdites directions perpendiculaires.
[Revendication 12] Banc de mesure selon l’une quelconque des revendications 10 ou 11 , dans lequel la plateforme de force (400A, 400B) est au moins en deux parties.
[Revendication 13] Banc de mesure selon l’une quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel la plateforme de force (400A, 400B) comprend des capteurs de type piézoélectrique adaptés pour générer un signal ayant une bande passante au moins égale à 1000 Hz.
[Revendication 14] Banc de mesure selon l’une quelconque des revendications 10 à 13, dans lequel ledit banc de mesure (100) comprend un chariot (510) et un pêne de verrouillage (520), ledit pêne de verrouillage (520) étant apte à prendre une position sortie dans laquelle le pêne de verrouillage (520) lie mécaniquement le chariot (510) au siège (300) et une position rentrée dans laquelle le pêne de verrouillage (520) ne lie pas ledit chariot (510) audit siège (300).
[Revendication 15] Banc de mesure selon la revendication 14, dans lequel ledit banc de mesure (100) comprend une courroie crantée (540) adaptée pour déplacer le chariot (510) et un moteur triphasé (530) apte à actionner ladite courroie crantée (540), la vitesse de déplacement du chariot (510) étant contrôlée par un capteur de vitesse (560).
[Revendication 16] Banc de mesure selon l’une quelconque des revendications 10 à 15, dans lequel le dispositif (600) de mise en charge comprend un indexeur (6303) et une pile (6301 ) d’une pluralité de poids, ledit indexeur (6303) étant adapté pour loger une goupille (6304) dans la pile (6301 ) en vue de sélectionner la charge prédéterminée.
[Revendication 17] Banc de mesure selon l’une quelconque des revendications 10 à 16, dans lequel ledit banc de mesure (100) comprend un dispositif d’amortissement (700) pour amortir le siège (300) après une poussée de l’individu.
[Revendication 18] Banc de mesure selon l’une quelconque des revendications 10 à 17, dans lequel le logiciel de traitement fonctionne en temps différé.
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