FR2884405A1

FR2884405A1 - Device for analyzing and optimizing interactions of osteoarticular in a person, comprises a system of sensors module, an electro data processing concentrators, central processing unit, and visual and/or sound restitution

Info

Publication number: FR2884405A1
Application number: FR0503758A
Authority: FR
Inventors: Daniel Boschat; Jean Jacques Rivet; Roger Jeremie
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-04-15
Filing date: 2005-04-15
Publication date: 2006-10-20
Anticipated expiration: 2025-04-15
Also published as: FR2884405B1

Abstract

The sensors are disposed in the level of osteo-articular areas and under the feet at the level of the biorhythms of the person, where the sensors functions in an autonomous way and do not disturb the natural gestures of the person. A transmission measurements are taken by sensors with/without wire, from the original electro-data processing components of low volume (a few cubic centimeters) and low-weight (less than one hundred grams), and functioning in an autonomous way. The central processing unit of the computer is equipped with specific software package comprises an agent to store and treat in real time/later the collected and transmitted memory date information. The device transmits, treats and restores the informations on positioning and movements of various parts of the body by simultaneous way. The simultaneous informations of the device that are the support, biological and bioenergetics rates/rhythms are stored on the removable memory card (10) and transmitted in real time on a central processing unit of standard computer (C), where the rates/rhythms are screen, tables of values, abacuses and printable curves, vocal sounds, messages, or glasses for virtual vision and the information is restored as values compared with the fixed values.

Description

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La présente invention concerne un procédé et un dispositif autonome permettant d'analyser et optimiser, dans 1a posture ou la gestuelle d'une personne, simultanément des actions et interactions de zones ostéoarticulaires choisies et l'évolution des appuis au sol pendant toute la durée de l'état concerné, par exemple ais pas uniquement, la posture ou le geste d'un sportif ou d'une personne en entraînement, rééducation ou apprentissage. Le procédé et le dispositif proposés permettent d'acquérir, transmettre, traiter et restituer de façon simultanée des informations sur le positionnement instantané et les déplacements des différentes parties du corps et la répartition des appuis des deux pieds, dans le but d'analyser et optimiser la coordination des mouvements. The present invention relates to a method and an autonomous device for analyzing and optimizing, in the posture or the gestures of a person, simultaneously actions and interactions of selected osteoarticular zones and the evolution of ground support during the entire duration of the state concerned, for example not only, the posture or the gesture of an athlete or a person in training, reeducation or learning. The method and the device proposed make it possible to simultaneously acquire, transmit, process and render information on the instantaneous positioning and the displacements of the different parts of the body and the distribution of the supports of the two feet, with the aim of analyzing and optimizing coordination of movements.

Le domaine technique de l'invention est, mais pas uniquement, celui de la réalisation de matériel d'entraînement, d'évaluation et de rééducation. The technical field of the invention is, but not only, that of producing training, evaluation and rehabilitation equipment.

Le procédé et le dispositif de la présente invention sont utilisables dans toutes les applications où, l'identification et l'optimisation de la synchronisation des mouvements 15 avec les appuis au sol, sont recherchés. The method and apparatus of the present invention are useful in all applications where the identification and optimization of motion synchronization with ground support is sought.

Pour simplifier la présentation de l'art antérieur dans le domaine, on se bornera à rappeler que des dispositifs ont déjà été décrits qui permettent d'estimer partiellement les mouvements d'une personne tandis que d'autres dispositifs permettent d'estimer les appuis au sol. Différents dispositifs permettent de restituer les mouvements d'une personne à partir de capteurs disposés sur l'individu ou d'ensembles cibles plus caméras. Pour ce qui est des appuis au sol, les brevets décrivent des dispositifs du type plateformes de forces ou semelles équipées de dispositifs piézo-électriques. To simplify the presentation of the prior art in the field, it will be recalled that devices have already been described which allow to partially estimate the movements of a person while other devices allow to estimate the support to the ground. Various devices make it possible to restore the movements of a person from sensors arranged on the individual or target sets plus cameras. As regards the ground supports, the patents describe devices of the type of force platforms or soles equipped with piezoelectric devices.

Les informations concernant les mouvements des différentes parties du corps et les appuis ne sont jamais traitées simultanément. The information concerning the movements of the different parts of the body and the supports are never treated simultaneously.

Le procédé et le dispositif selon l'invention permettent de remédier à cet inconvénient. Il comporte en effet quatre parties interdépendantes, fonctionnant simultanément et de façon autonome: Première partie: Un système de modules-capteurs électro-informatiques originaux autonomes ( Fig. 1 et Fig. 2) qui permet de déterminer les positions instantanées et les déplacements suivant les trois axes ( en directions, vitesses et accélérations) de zones ostéo-articulaires et des mouvements de la personne d'une part et d'autre part un système 2884405 2 de capteurs qui permet de déterminer les positions instantanées et les déplacements de la projection du centre de gravité et la décomposition des appuis du pied droit et du pied gauche de la personne. Ces modules-capteurs permettent la transmission des informations correspondant aux valeurs mesurées vers un ou plusieurs concentrateurs. Dans un mode de réalisation, mais pas le seul, des capteurs spécialisés permettent de collecter des informations sur les rythmes biologique et bioénergétique de la personne, dont le rythme cardiaque, la pression sanguine, la respiration, la fatigue ( par exemple, mais pas uniquement: électromyagraphes de surface (E.M.G.), cardio-fréquencemètres, électroencéphalographes (E.E.G.), électrocardiographes). Dans un mode de réalisation, mais pas le seul, la transmission des informations peut être réalisée sans fil. The method and the device according to the invention make it possible to remedy this drawback. It comprises four interdependent parts, operating simultaneously and autonomously: Part 1: A system of autonomous, original electro-computer-based sensor modules (Fig. 1 and Fig. 2) which makes it possible to determine the instantaneous positions and the displacements according to the three axes (in directions, velocities and accelerations) of osteoarticular zones and movements of the person on the one hand and on the other hand a system of sensors 2884405 2 which makes it possible to determine the instantaneous positions and displacements of the projection of the center of gravity and the decomposition of the support of the person's right foot and left foot. These sensor modules allow the transmission of information corresponding to the measured values to one or more concentrators. In one, but not the only, embodiment, specialized sensors collect information about the individual's biological and bioenergetic rhythms, including heart rate, blood pressure, respiration, fatigue (for example, but not only surface electromyagraphs (EMG), cardio-frequency meters, electroencephalographs (EEGs), electrocardiographs). In one embodiment, but not the only one, the transmission of information can be done wirelessly.

Deuxième partie: Un ou plusieurs concentrateurs électro-informatiques originaux autonomes ( Fig. 3) de faible volume ( quelques centimètres cube) et de faible poids ( moins de cent grammes) qui ne perturbe pas les gestes naturels de la personne équipée et permettent, dans une première étape la réception et la concentration des informations transmises par les modules-capteurs et, dans une deuxième étape la transmission, effectuée avec ou sans fil, des informations concentrées vers une unité centrale d'ordinateur standard ( de type PC ou similaire). Dans une mode de réalisation, mais pas le seul, le ou les concentrateurs sont équipés d'un dispositif de mémoire amovible permettant de sauvegarder un ensemble de mesures collectées et son transfert différé dans le temps sur une unité de traitement. Second part: One or more autonomous original electro-computing concentrators (Fig. 3) of low volume (a few cubic centimeters) and of low weight (less than one hundred grams) which does not disturb the natural gestures of the equipped person and allow, in a first step of receiving and concentrating the information transmitted by the sensor modules and, in a second step, transmitting, with or without wire, concentrated information to a standard computer central unit (PC type or similar). In one embodiment, but not the only one, the hub or concentrators are equipped with a removable memory device making it possible to save a set of collected measurements and its transfer deferred in time to a processing unit.

Troisième partie: Un progiciel spécifique et original qui permet de recevoir, stocker, traiter et restituer les mesures de l'ensemble des capteurs en temps réel ( ou avec un décalage paramétrable) et ceci simultanément. Le traitement du progiciel spécifique prend en compte les mesures relatives aux positions instantanées et aux déplacements dans les trois axes (en directions, vitesses et accélérations) de zones ostéoarticulaires et des mouvements de la personne; les mesures relatives aux appuis au sol et les mesures concernant les rythmes biologiques et bioénergétiques. Ce progiciel peut être installé sur une unité centrale d'ordinateur standard (de type PC ou similaire). Third part: A specific and original software package that allows to receive, store, process and restore the measurements of all sensors in real time (or with a parameterizable offset) and this simultaneously. The treatment of the specific software package takes into account the measurements relating to the instantaneous positions and displacements in the three axes (in directions, speeds and accelerations) of osteoarticular zones and movements of the person; ground support measures and measures concerning biological and bioenergetic rhythms. This package can be installed on a standard computer unit (PC type or similar).

Quatrième partie: Un système qui permet de restituer, à titre d'exemple non limitatif, de façon visuelle et / ou sonore en temps réel ( ou avec un décalage paramétrable) les informations traitées par le progiciel spécifique. Les informations 2884405 3 restituées donnent simultanément les mesures caractérisant les positionnements et déplacements dans les trois axes ( en directions, vitesses et accélérations) des différentes parties du corps; les mesures caractérisant les appuis au sol des deux pieds séparément et les mesures biologiques et bioénergétiques. La restitution des informations est réalisée sans gêner la personne effectuant les mouvements, en temps réel ou plus tard, au moyen d'un écran d'ordinateur standard ( Fig. 4). La restitution peut également être réalisée par tout autre moyen, tels que: tableaux de valeurs, abaques et courbes imprimables, sons, messages vocaux, lunettes pour vision virtuelle. Ces valeurs peuvent être comparées à des valeurs fixées comme objectifs ou à des images de référence. Les valeurs obtenues lors d'une série de mouvements peuvent également être comparées les unes aux autres. Fourth part: A system that can restore, as a non-limiting example, visually and / or sound in real time (or with a parameterizable offset) the information processed by the specific software package. The restored information 2884405 3 simultaneously give the measurements characterizing the positioning and displacements in the three axes (in directions, speeds and accelerations) of the different parts of the body; measurements characterizing ground support of both feet separately and biological and bioenergetic measures. The retrieval of information is done without disturbing the person making the movements, in real time or later, by means of a standard computer screen (Fig. 4). The restitution can also be carried out by any other means, such as: tables of values, charts and printable curves, sounds, voice messages, glasses for virtual vision. These values can be compared with values set as objectives or reference images. The values obtained during a series of movements can also be compared to each other.

Le procédé et le dispositif selon l'invention peuvent être utilisés, à titre d'exemple non limitatif, pour analyser et optimiser les attitudes posturales et les mouvements de personnes effectuant des exercices physiques ou de la rééducation. The method and the device according to the invention can be used, as a non-limiting example, to analyze and optimize postural attitudes and movements of people performing physical exercises or rehabilitation.

Le procédé et le dispositif selon l'invention peuvent être utilisés, à titre d'exemple 15 non limitatif, en bio feed back. The method and the device according to the invention can be used, by way of non-limiting example, in bio feed back.

Le procédé et le dispositif selon l'invention peuvent être utilisés, à titre d'exemple non limitatif, avec un entraîneur ou seul, pour analyser et optimiser la coordination des mouvements de sportifs et ainsi améliorer leurs performances. The method and the device according to the invention can be used, by way of non-limiting example, with a trainer or alone, to analyze and optimize the coordination of sports movements and thus improve their performance.

Le procédé et le dispositif selon l'invention peuvent être utilisés, à titre d'exemple non limitatif, pour l'analyse et l'optimisation des appuis et de la synchronisation des mouvements de sportifs effectuant des mouvements de frappe d'une balle, dont les golfeurs et les joueurs de base bail. The method and the device according to the invention can be used, as a non-limiting example, for the analysis and optimization of the support and synchronization of the movements of athletes performing ball striking movements, of which golfers and basic players lease.

Les dessins annexés illustrent l'invention ( annexes 1/4 à 4/4) La Figure 1 représente un exemple de disposition des modules-capteurs sur des zones ostéo-articulaires, au niveau des zones d'appuis et au niveau des zones caractéristiques des biorythmes d'une personne effectuant des mouvements: Ref. A 1: Modules capteurs sur zones ostéo-articulaires Ref. A 2: Modules capteurs au niveau des zones d'appui Ref. A 3: Modules capteurs au niveau des zones caractéristiques des biorythmes Ref. B: Concentrateur La Figure 2 représente le schéma de constitution d'un module-capteurs Ref. A: module-capteurs Ref. 1: " n" capteurs Ref. 2: convertisseurs Ref. 3: microprocesseur type 1 Ref. 4: émetteur / récepteur Ref. 5: batterie du module-capteurs Ref. t 1: transmission de type 1 La Figure 3 représente le schéma de constitution d'un concentrateur et l'ensemble des liaisons entre les différentes parties de l'invention Ref. A: " n" module-capteurs 30 Ref. B: concentrateur Ref. C: micro-ordinateur avec progiciel spécifique Ref. 6: batterie du concentrateur Ref. 7: émetteur / récepteur vers les modules-capteurs Ref. 8: microprocesseur type 2 Ref. 9: émetteur / récepteur vers micro-ordinateur avec progiciel spécifique Ref. 10: carte mémoire amovible Ref. t 1: transmission de type 1 Ref. t 2: transmission de type 2 Le Figure 4 représente des exemples de restitution simultanée des informations Ref. C. d 01: courbe de mesures de déplacement de type 01 Ref. C. d 02: courbe de mesures de déplacement de type 02 45 Ref. C. d 01: courbe de mesures des appuis de type 01 The attached drawings illustrate the invention (annexes 1/4 to 4/4). FIG. 1 represents an example of arrangement of the sensor modules on osteoarticular zones, at the level of the support zones and at the level of the characteristic zones of the biorhythms of a person performing movements: Ref. A 1: Sensor modules on osteo-articular areas Ref. A 2: Sensor modules at the support zones Ref. A 3: Sensor modules at the characteristic zones of biorhythms Ref. B: Concentrator Figure 2 shows the diagram of constitution of a sensor module Ref. A: sensor module Ref. 1: "n" sensors Ref. 2: converters Ref. 3: microprocessor type 1 Ref. 4: transmitter / receiver Ref. 5: sensor module battery Ref. t 1: type 1 transmission Figure 3 shows the constitution diagram of a concentrator and the set of connections between the different parts of the invention Ref. A: "n" module-sensors 30 Ref. B: concentrator Ref. C: microcomputer with specific software package Ref. 6: Concentrator battery Ref. 7: transmitter / receiver to the sensor modules Ref. 8: microprocessor type 2 Ref. 9: transmitter / receiver to microcomputer with specific software package Ref. 10: removable memory card Ref. t 1: transmission type 1 Ref. t 2: type 2 transmission Figure 4 shows examples of simultaneous rendering of the information Ref. C. d 01: displacement measurement curve of type 01 Ref. C. d 02: type 02 displacement measurement curve Ref. C. d 01: measurement curve of type 01 bearings

Claims

1 / Device for simultaneously analyzing and optimizing actions and interactions of selected osteo-articular areas, and the evolution of ground support during the entire duration of the actions performed by a person, characterized in that it consists of four interdependent parts, operating simultaneously and autonomously: a sensor module system (A), one or more electroinformatic concentrators (B), a central computer unit (C) equipped with a specific software package, means for restitution of visual and / or sound, in real time or later, information, these four parts for acquiring, transmitting, processing and retrieving simultaneously information on the instantaneous positioning and movements of different parts of the body; the distribution of the supports of the two feet and the biological and bioenergetic rhythms of the person.

2 / Apparatus according to claim 1 characterized in that the sensor module system (A) comprises sensors arranged at the osteo-articular areas and sensors disposed under the feet and at the characteristic zones of the biorhythms of the person; these sensors implemented operate autonomously and do not disturb the natural gestures of the equipped person.

3 / Apparatus according to one of the preceding claims characterized in that it comprises means for transmitting measurements made by the sensors (A), with or without wire, from original electroinformatic components of low volume (a few cubic centimeters) and of low weight (less than one hundred grams), and operating autonomously.

4 / Apparatus according to one of the preceding claims characterized in that the central computer unit (C) (PC type) equipped with the specific software includes means for storing and processing, in real time or later, the information captured (A) transmitted (B).

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the simultaneous information on the positioning; movements; the supports and the biological and bioenergetic rhythms are stored on a removable memory card (10) and also transmitted in real time on a standard central computer unit (C).

6 / Apparatus according to one of the preceding claims characterized in that the means for visual and / or sound reproduction of simultaneous information on positioning, movements, supports and biological and bioenergetic rhythms are chosen from: a screen, tables values, charts and graphs that can be printed, sounds, voice messages, or glasses for virtual vision; this information is rendered in the form of values that can be compared to values set as objectives or compared from one gesture to another.