FR2825265A1

FR2825265A1 - Corset for orthopaedic patients, comprises elements connected by arms which consist of modules threaded on a cable and able to move as directed by motor and a catch located on one of the elements

Info

Publication number: FR2825265A1
Application number: FR0106953A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-05-29
Filing date: 2001-05-29
Publication date: 2002-12-06
Anticipated expiration: 2021-05-29
Also published as: FR2825265B1

Abstract

Elements (2) of an orthopaedic corset are joined by a connecting arm (1) which consists of stacked nestable modules (3) threaded over a cable (4). When the modules are held tightly together by a motor (6) and catch (11) they form a rigid arm but when the catch is released and the motor moves the modules apart the arm is able to curve as required by a patient before regaining the rigid position under electronic control (9).

Description

CORSET ORTHOPEDIQUE A MEMOIRE DE FORME
La présente invention concerne un dispositif pour donner à un corset orthopédique ou tout autre appareil médical une mémoire de forme c'est à dire le rendre capable de laisser une liberté totale de mouvement puis de revenir à la forme initiale et de la conserver de manière parfaitement rigide. ORTHOPEDIC CORSET WITH SHAPE MEMORY
The present invention relates to a device for giving an orthopedic corset or any other medical device a shape memory, that is to say making it capable of leaving total freedom of movement then of returning to the initial shape and of keeping it perfectly. rigid.

L'art antérieur décrit des corsets orthopédiques qui sont totalement rigides et maintiennent le tronc dans une position de correction avec comme liberté possible la seule élasticité des matériaux. The prior art describes orthopedic corsets which are completely rigid and keep the trunk in a corrective position with the only elasticity of the materials as possible.

Le dispositif selon l'invention permet de remédier à cet inconvénient. Il comporte selon une première caractéristique un ou plusieurs bras d'union solidarisant les différentes parties du corset. Les dits bras d'union sont constitués d'un empilement de modules capables de s'emboîter et se désemboîter grâce à un moteur, à une source d'énergie, un système de verrouillage. Un dispositif électronique organise la régulation. Selon la même caractéristique l'empilement de pièces élémentaires peut être remplacé par une enveloppe souple contenant un gaz ou un liquide ou un matériau liquide ou un mélange de liquides et de solides capable de changer de phase et de devenir solide ou rigide sous l'influence d'un agent physique comme par exemple un champ magnétique. Selon la même caractéristique le moyen d'union comporte un ou plusieurs tubes dans lequel l'empilement ou son équivalent peut coulisser lorsqu'il est à l'état souple. Ainsi les bras d'union solidarisant les éléments du corset sont ils pourvus de moyens de rigidification contrôlée produisant un effet de mémoire de forme c'est à dire de retour à l'état rigide et à la forme initiale. The device according to the invention overcomes this drawback. According to a first characteristic, it comprises one or more joining arms joining the different parts of the corset. Said union arms consist of a stack of modules capable of nesting and disengaging thanks to a motor, an energy source, a locking system. An electronic device organizes the regulation. According to the same characteristic, the stacking of elementary parts can be replaced by a flexible envelope containing a gas or a liquid or a liquid material or a mixture of liquids and solids capable of changing phase and becoming solid or rigid under the influence of a physical agent such as for example a magnetic field. According to the same characteristic, the joining means comprises one or more tubes in which the stack or its equivalent can slide when it is in the flexible state. Thus the joining arms joining the elements of the corset are they provided with controlled stiffening means producing a shape memory effect, that is to say back to the rigid state and to the initial shape.

Selon des modes particuliers de réalisation : - Chaque pièce de l'empilement est une pyramide tronquée dont la base est rectangulaire, les faces et les arrêtes sont arrondies. Un orifice va du milieu de la base au milieu du sommet. Il y passe un câble d'acier sur lequel sont enfilés à la manière d'un chapelet toutes les pièces de l'empilement. Le désemboitement est amorcé par un ressort et limité par un moyen mécanique, câble d'acier solidarisant chaque pièces de l'empilement avec sa voisine ou tenon et fenêtre ou chaînette ou autre. La forme de t'orifice est telle qu'il puisse contenir le ressort et la liaison lorsque l'empilement est en position rigide emboîtée. According to particular embodiments: - Each piece of the stack is a truncated pyramid whose base is rectangular, the faces and the edges are rounded. A hole goes from the middle of the base to the middle of the top. It passes a steel cable on which are strung like a chain all the pieces of the stack. The dismantling is initiated by a spring and limited by mechanical means, steel cable joining each piece of the stack with its neighbor or tenon and window or chain or other. The shape of the orifice is such that it can contain the spring and the connection when the stack is in the rigid nested position.

Le verrouillage est assuré par une gâche poussée par un ressort et déverrouillée de façon électromagnétique par un solénoïde. Locking is ensured by a keeper pushed by a spring and unlocked electromagnetically by a solenoid.

- L'emboîtement avec retour à l'état rigide et à la forme initiale nécessite un moteur, une source d'énergie, et une régulation électronique. Le moteur réalise l'emboîtement et fait coulisser chaque pièce de l'empilement sur un câble d'acier passant au centre de l'empilement. Le blocage en fin de course est mécanique ou électromécanique. Le dispositif de blocage ne consomme pas d'énergie en position verrouillée car le verrouillage est assuré par un ressort et ce n'est que lors des très courtes phases de liberté qu'un solénoïde déplace la gâche et libère la mobilité des modules. - Interlocking with return to the rigid state and to the initial shape requires a motor, a power source, and electronic regulation. The motor engages and slides each piece of the stack on a steel cable passing through the center of the stack. Locking at the end of the stroke is mechanical or electromechanical. The locking device does not consume energy in the locked position because the locking is ensured by a spring and it is only during very short freedom phases that a solenoid moves the striker and releases the mobility of the modules.

La source d'énergie peut être électrique avec une batterie, pneumatique avec une réserve d'air comprimé ou un compresseur, hydraulique avec soit un moteur éventuellement associé à un dispositif utilisant les mouvements du porteur de corset pour accumuler de l'énergie, dans ce cas la récupération de l'énergie est réalisée par une valve unidirectionnelle situé sur une tubulure reliant l'enveloppe et le réservoir. The energy source can be electric with a battery, pneumatic with a reserve of compressed air or a compressor, hydraulic with either a motor possibly associated with a device using the movements of the corset wearer to accumulate energy, in this energy recovery is achieved by a one-way valve located on a tube connecting the envelope and the tank.

Le choix entre l'état rigide et l'état souple est déterminé par une régulation électronique. Celui ci reçoit des informations venant d'un capteur (jauge de contrainte) sensible aux sollicitations exercées par le porteur de l'appareil orthopédique. Le système électronique est règlable et déclenche ! e désemboîtement en libérant le verrouillage de façon électromagnétique puis après un temps de liberté préétabli, le moteur est mis en marche et le corset revient à sa position de rigidité. On a ainsi des créneaux de liberté dont la durée totale cumulée est additionnée et ne peut excéder une heure par 24 heures. La durée des périodes de rigidité est programmable de même que la durée des périodes de liberté. De même on peut régler l'intervalle entre chacune. Cette programmation doit répondre à la sensation subjective de confort ressentie par le patient. Le passage en position souple est passif et rapide alors que, à l'inverse, pour devenir rigide il faut l'action du moteur qui est actif et plus lent. The choice between the rigid state and the flexible state is determined by electronic regulation. This receives information from a sensor (strain gauge) sensitive to the stresses exerted by the wearer of the orthopedic device. The electronic system is adjustable and triggers! e disengaging by releasing the lock electromagnetically then after a preset time of freedom, the motor is started and the corset returns to its rigid position. There are thus slots of freedom whose total cumulative duration is added up and cannot exceed one hour per 24 hours. The duration of the periods of rigidity is programmable as well as the duration of the periods of freedom. Likewise, the interval between each can be adjusted. This programming must respond to the subjective feeling of comfort felt by the patient. The transition to the flexible position is passive and rapid whereas, conversely, to become rigid, the action of the motor is required, which is active and slower.

Le mécanisme de désemboîtement implique un allongement de l'empilement de pièces Dans certains mouvements il faut pouvoir associer désemboîtement et raccourcissement. L'allongement nécessaire au désemboîtement doit pouvoir être annulé ou même au contraire, le bras d'union doit pouvoir se raccourcir. En effet, par exemple, dans un mouvement de flexion du tronc vers l'avant, les bras situés en arrière doivent pouvoir s'allonger alors que ceux situés en avant doivent pouvoir se raccourcir tout en étant en situation souple. The disengaging mechanism involves an elongation of the stack of parts. In certain movements, it is necessary to be able to combine disengaging and shortening. The extension necessary for the disengagement must be able to be canceled or even on the contrary, the union arm must be able to be shortened. Indeed, for example, in a forward bending movement of the trunk, the arms located behind must be able to lengthen while those located in front must be able to shorten while being in a flexible situation.

C'est la raison pour laquelle l'empilement peut coulisser dans un tube avec deux situations. Soit il coulisse librement guidé par des galets en configuration souple (ou désemboîté). Soit au contraire il est emboîté sous l'action du moteur qui déplace la dernière pièce de l'empilement à l'intérieur du tube pour réaliser l'emboîtement. La pièce élémentaire ainsi mobilisée reste, en fin de course, à l'intérieur du tube, et est verrouillée assurant la rigidité et la solidarité de l'ensemble. This is the reason why the stack can slide in a tube with two situations. Either it slides freely guided by rollers in flexible configuration (or disengaged). Or, on the contrary, it is fitted under the action of the motor which moves the last part of the stack inside the tube to carry out the fitting. The elementary part thus mobilized remains, at the end of the race, inside the tube, and is locked ensuring the rigidity and the solidarity of the assembly.

La source d'énergie électrique doit être rechargeable en moins d'une heure La quantité d'énergie à stocker doit permettre environ 350 cycles. The source of electrical energy must be rechargeable in less than an hour. The amount of energy to be stored must allow approximately 350 cycles.

Chaque cycle nécessite 1 Watt (1 N/m/s). La batterie. doit délivrer 15 à 20
W/h. Each cycle requires 1 Watt (1 N / m / s). Drums. must deliver 15 to 20
W / h.

Si on opte pour un dispositif hydraulique les petits mouvements de faible amplitude sont utilisés comme source d'énergie permettant de faire passer le fluide hydraulique de l'enveloppe vers le réservoir par l'intermédiaire d'une tubulure comportant une vanne unidirectionnelle. Dans la formule associant un moteur hydraulique avec un empilement de modules, la dernière pièce élémentaire est amenée en position haute par un piston. If a hydraulic device is chosen, small movements of small amplitude are used as a source of energy making it possible to pass the hydraulic fluid from the envelope to the reservoir by means of a tube comprising a one-way valve. In the formula associating a hydraulic motor with a stack of modules, the last elementary part is brought into the high position by a piston.

Une électrovanne est ouverte sous l'effet du processeur pour produire l'état non rigide. Le principe est le même pour un dispositif pneumatique. A solenoid valve is opened under the effect of the processor to produce the non-rigid state. The principle is the same for a pneumatic device.

- L'ensemble du dispositif mécanique peut être remplacé par une enveloppe souple contenant un matériau ou un mélange de matériaux capable de passer de l'état liquide à l'état rigide sous l'action d'un champ électromagnétique ou magnétique. Ce liquide peut circuler depuis t'enveloppe réalisant le bras d'union vers un réservoir, pour permettre au bras d'union de devenir souple, puis d'être refoulé par un dispositif motorisé tel un piston actionné par un moteur, dans l'enveloppe pour lui faire reprendre sa forme initiale juste avant de revenir en phase solide. - The entire mechanical device can be replaced by a flexible envelope containing a material or a mixture of materials capable of passing from the liquid state to the rigid state under the action of an electromagnetic or magnetic field. This liquid can circulate from the envelope forming the union arm towards a reservoir, to allow the union arm to become flexible, then to be discharged by a motorized device such as a piston actuated by a motor, in the envelope. to return it to its original shape just before returning to the solid phase.

- L'ensemble du dispositif peut être remplacé par une structure gonflable avec une réserve d'air comprimé et une régulation électronique qui commande l'ouverture et la fermeture des électrovannes. - The entire device can be replaced by an inflatable structure with a reserve of compressed air and an electronic regulation which controls the opening and closing of the solenoid valves.

D'autres caractéristiques, objets et avantages de la présente invention sont indiqués ou apparaissent dans la description détaillée des modes de réalisation actuellement préférés de l'invention que l'on trouvera ci dessous dans les dessins et schémas. Other features, objects and advantages of the present invention are indicated or appear in the detailed description of the presently preferred embodiments of the invention which will be found below in the drawings and diagrams.

La figure 1 représente en coupe le dispositif de l'invention avec l'empilement des modules. Figure 1 shows in section the device of the invention with the stack of modules.

La figure 2 représente l'empilement des modules en position souple. FIG. 2 shows the stacking of the modules in the flexible position.

La figure 3 représente un gros plan des modules. Figure 3 shows a close-up of the modules.

La figure 4 représente en coupe une variante de ce dispositif avec une enveloppe gonflable En référence à la figure 1, le dispositif comporte un bras d'union (1), solidarisant deux parties (2 et 2bis) d'un corset orthopédique. Le dit bras d'union (1) étant pourvu de moyens de rigidification contrôlée produisant un effet de mémoire de forme c'est à dire de retour non seulement à l'état rigide mais aussi à la forme initiale. L'empilement de modules (3) est vu en coupe par le milieu dans le sens de la longueur et constitue le bras d'union (1). Il est enfilé sur un câble (4) et peut coulisser dans une gaine rigide (5). Les modules sont séparés par un logement (15) qui est détaillé dans la figure en gros plan. Un moteur électrique (6) assure l'emboîtement par l'intermédiaire d'une pièce de liaison (10) qui mobilise le premier module (3 bis). Une gâche (11), actionnée au moyen d'un ressort (16) maintient l'empilement de modules en position emboîtée alors qu'un dispositif électromagnétique tel un solénoïde (17) réalise le déverrouillage de la gâche. Un capteur (8) tel une jauge de contrainte sensible aux sollicitations mécaniques lors des mouvements du porteur de l'appareil orthopédique fournit les informations au dispositif de régulation électronique (9) qui donne les ordres au moteur (6) et à la gâche (11). Figure 4 shows in section a variant of this device with an inflatable envelope With reference to Figure 1, the device comprises a joining arm (1), joining two parts (2 and 2bis) of an orthopedic corset. Said union arm (1) being provided with controlled stiffening means producing a shape memory effect, ie returning not only to the rigid state but also to the initial shape. The stack of modules (3) is seen in section through the middle in the direction of the length and constitutes the union arm (1). It is threaded on a cable (4) and can slide in a rigid sheath (5). The modules are separated by a housing (15) which is detailed in the close-up figure. An electric motor (6) ensures the interlocking by means of a connecting piece (10) which mobilizes the first module (3a). A keeper (11), actuated by means of a spring (16) keeps the stack of modules in the nested position while an electromagnetic device such as a solenoid (17) unlocks the keeper. A sensor (8) such as a strain gauge sensitive to mechanical stresses during the movements of the wearer of the orthopedic device supplies the information to the electronic regulation device (9) which gives the orders to the motor (6) and to the strike (11 ).

La figure 2 représente l'empilement des modules en position souple. Le bras (1) est libre selon les 3 axes et les parties (2) et (2 bis) du corset orthopédiques peuvent être bougées librement. La gâche (11) est maintenue en position ouverte par le solénoïde. Le module (3 bis) a glissé librement vers l'extrémité distale de la gaine rigide (5). Le moteur électrique (6) est débrayé automatiquement. Les autres modules (3) sont ainsi désemboîtés et mobiles l'un part rapport à l'autre. Cet écartement est limité ainsi que cela est représente sur la figure 3. FIG. 2 shows the stacking of the modules in the flexible position. The arm (1) is free along the 3 axes and the parts (2) and (2 bis) of the orthopedic corset can be moved freely. The keeper (11) is held in the open position by the solenoid. The module (3a) has slid freely towards the distal end of the rigid sheath (5). The electric motor (6) is disengaged automatically. The other modules (3) are thus disengaged and mobile one part relative to the other. This spacing is limited as shown in FIG. 3.

La figure 3 représente une coupe en gros plan de plusieurs modules (3) emboîtés avec en (1) le bras d'union en (4) le câble dans le percement (12), en (15) le logement contenant en (13) un moyen élastique tel un ressort destiné à initier le désemboîtement et en (14) la liaison qui limite l'éloignement des modules (3) deux à deux. Figure 3 shows a close-up section of several modules (3) fitted together with (1) the union arm in (4) the cable in the hole (12), in (15) the housing containing in (13) an elastic means such as a spring intended to initiate the disengagement and in (14) the connection which limits the remoteness of the modules (3) two by two.

La figure 4 représente une variante dans laquelle figure en (1) le bras d'union, en (2) et (2 bis) les deux parties du corset orthopédique, en (20) une enveloppe étanche contenant un gaz ou un fluide hydraulique communiquant avec un moteur (6), un réservoir (7) avec deux compartiments l'un haute l'autre basse pression. Une valve unidirectionnelle (19) réalise un dispositif de récupération de l'énergie dépensée par le porteur du corset lors des petits mouvements. La valve (18) est actionnée de manière électromagnétique pour ouvrir i'enveloppe (20) vers le compartiment basse pression laquelle enveloppe devient ainsi souple. FIG. 4 represents a variant in which there is shown in (1) the union arm, in (2) and (2a) the two parts of the orthopedic corset, in (20) a sealed envelope containing a communicating gas or hydraulic fluid with a motor (6), a tank (7) with two compartments, one high and the other low pressure. A one-way valve (19) provides a device for recovering the energy expended by the wearer of the corset during small movements. The valve (18) is electromagnetically actuated to open the envelope (20) towards the low pressure compartment which envelope thus becomes flexible.

Dans une variante, le bras d'union (1) est constitué par une enveloppe étanche (20) contenant une matière liquide capable de changer de phase et de devenir solide sous l'action d'un agent physique tel un champ magnétique et que lorsqu'il est en phase liquide, il puisse aller dans un réservoir (7) d'où il est à nouveau chassé par un moteur (6) commandé par la régulation électronique (9) vers l'enveloppe (20) pour lui faire reprendre sa forme initiale puis redevenir rigide.In a variant, the union arm (1) consists of a sealed envelope (20) containing a liquid material capable of changing phase and becoming solid under the action of a physical agent such as a magnetic field and only when '' it is in liquid phase, it can go to a tank (7) from where it is again driven by a motor (6) controlled by electronic regulation (9) towards the envelope (20) to make it resume its initial shape then become rigid again.

Claims

CLAIMS 1. Device intended in particular to give an orthopedic corset a shape memory characterized in that it comprises one or more union arms (1) joining two or more elements of the corset (2) and (2a), the said union arm being provided with means of controlled stiffening producing a shape memory effect, ie returning not only to the rigid state but also to the initial shape.

2. Device according to claim 1, characterized in that one of the ends of said union arm (1) is arranged in a rigid sheath (5) inside which it can slide, that a motor ( 6) is connected by a connecting piece (10) to said end so that by activating the latter, the arm (1) sets in motion in the sheath (5) and that a sensor (8) secured to said arm regulates by electronic means (9) the operation of the motor (6).

3. Device according to claim 1, characterized in that the union arm (1) consists of a stack of modules (3) nestable in each other and threaded on a cable (4) so that the 'assembly stiffens by nesting, a keeper (11) keeps the assembly in a rigid position.

4. Device according to claims 1 and 2, characterized in that each module (3) whose shape is that of a truncated pyramid, with a rectangular base, with rounded facets and edges is provided with a hole (12) ranging from middle of the base in the middle of the top of each pyramid which piercing is intended to receive the cable (4).

5. Device according to claim 4 characterized in that an elastic means such as a spring (13) is disposed between each module so as to move them away from one another to initiate unlocking, each module being further provided with 'A link (14) intended to limit their relative distance, the elastic means (13) and the link (14) are contained in a housing (15) formed between the modules.

6. Device according to claims 1 and 2, characterized in that a spring (16) is arranged so as to push a keeper (11) so that the stack of modules is kept firmly locked in the rigid position.

7. Device according to claims 1 and 2, characterized in that an electromagnetic means (17) such as a solenoid pulls the keeper (11) back and that the stack of modules (3) is unlocked in the flexible position.

8. Device according to claims 1 and 2, characterized in that it is further provided with an electronic regulation (9) controlled by the sensors (strain gauges) (8) on the one hand and on the other hand the motor (6) and the keeper (11) so that during the movements of the wearer of the corset, the rigidity can disappear by opening the said keeper (11) and can return to the rigid position under the action of the motor, and this programmable way

9. Device according to claim 1, characterized in that the union arm (1) consists of a sealed envelope (20) containing a liquid material capable of changing phase and becoming solid under the action of an agent physical like a magnetic field and when in the liquid phase, it can go into a reservoir (7) from which it is again driven by a motor (6) controlled by electronic regulation (9) towards the envelope (20) to return it to its original shape and then become rigid again.

10. Device according to claim 1, characterized in that the union arm (1) consists of a sealed envelope (20) containing a liquid or gaseous material, the motor (6) ensuring the pressurization of the liquid or the gas via a tank (7), the return of the liquid or gas under pressure is achieved by opening an electromagnetic valve (18) to a low pressure compartment of the tank (7).

11. Orthopedic device according to claims 1 and 3 characterized in that if the engine is a hydraulic piston, the energy source is the recovery of certain small movements made by the wearer of the corset to actuate a piston with a directional valve (19 ) and store the hydraulic fluid in a tank (7) comprising a high pressure sector and a low pressure sector.