FR2930139A1 - Dispositif de reeducation fonctionnelle. - Google Patents

Abstract

Le dispositif de rééducation fonctionnelle d'une partie du corps (1) comporte une unité de commande (30, 40, 41, 42, 43) comprenant une table (30) contenant une première pluralité (P1) de signaux élémentaires d'excitation servant d'éléments constitutifs d'une deuxième pluralité (P2) de macro-motifs (31, 32) constitués chacun par une troisième pluralité propre (P3) de signaux élémentaires, un séquenceur (43) lisant les macro-motifs (31, 32) pour émettre une deuxième pluralité (P2) de commandes correspondantes d'excitation, à chaque fois, d'une troisième pluralité propre (P3) de vibreurs (61) sélectionnés parmi une première pluralité (P1) de vibreurs (61) portés par un support (3) de couplage en des zones respectives prédéterminées du corps (1).

Description

DISPOSITIF DE REEDUCATION FONCTIONNELLE

La présente invention concerne, entre autres, la rééducation fonctionnelle des personnes, voire de certains animaux, dont un membre endommagé, ou toute autre partie du corps, est immobilisé par un corset. Une personne présentant une fracture d'un membre inférieur ou supérieur, ou une lésion de ligament, est usuellement munie d'un corset rigide qui immobilise la partie atteinte du membre, comme par exemple une articulation. Lorsque le corset est retiré, au bout de quelques semaines, les muscles de l'articulation considérée sont incapables d'assurer les mouvements qu'ils permettaient avant l'immobilisation de l'articulation. Ceci est dû, d'une part, au fait que les muscles ont été blessés ou inutilisés et, d'autre part, au fait que le cerveau a perdu une partie de ses capacités à gérer les mouvements de ces muscles. En effet, de nombreux travaux ont montré que certains réseaux cérébraux, affectés à cette tâche, sont progressivement réaffectés à d'autres tâches s'ils ne reçoivent pas ].es messages nerveux qu'émettent la peau et les muscles lorsqu'ils travaillent. Ces messages sont des "comptes-rendus" qui décrivent le mouvement détaillé de chaque muscle, de sorte que le cerveau peut, en retour, se représenter une action et commander les muscles pour éventuellement corriger leur mouvement et aussi pour guider la poursuite du mouvement dans la direction voulue. L'écriture constitue un bon exemple d'une telle boucle d'asservissement. La personne qui écrit va simultanément contracter ou allonger un certain nombre de muscles de la main et du poignet, l'ensemble de ces mouvements élémentaires devant, bien évidemment, être parfaitement O "Ilr 7 10 2'^59ù 000414-dcrnande OR.doc - 12:04- 1.27 coordonné. Le cerveau capte notamment les messages émis par chaque muscle impliqué et par la peau, en cas d'extension, et il fait la synthèse de ces informations pour déterminer quel a été, jusqu'alors, le mouvement effectué, c'est--à- dire :1e tracé, dans le cas de l'écriture. La présente invention vise à permettre de réduire le besoin en rééducation fonctionnelle lorsqu'une partie du corps d'un être vivant:, en particulier un être humain, a été immobilisée.

A cet effet, l'invention concerne tout d'abord un dispositif de rééducation fonctionnelle d'une partie du corps d'un être vivant, comportant une unité de commande comprenant en mémoire une table contenant une première pluralité de signaux élémentaires d'excitation servant d'éléments constitutifs d'une deuxième pluralité de macro- motifs constitués chacun par une troisième pluralité propre de dits signaux élémentaires, l'unité de commande comportant un séquenceur agencé pour lire les macro-motifs et émettre une dite deuxième pluralité de commandes correspondantes d'excitation, à chaque fois, d'une dite troisième pluralité propre de vibreurs sélectionnés parmi une dite première pluralité de vibreurs portés par un support de couplage en des zones respectives prédéterminées de la partie du corps.

Chaque macro-motif est constitué d'un ensemble de motifs élémentaires qui représentent chacun la forme d'un signal commandant le mouvement de l'un des vibreurs, c'est-à-dire un excitateur mécanique d'un point de la peau et tout élément situé dessous comme par exemple un tendon ou un muscle. Les macro-motifs sont déterminés à partir d'enregistrements effectués auparavant chez des sujets humains ou sont des macro-motifs de synthèse, établis par R lires et, 27701F.27759-080414-demande FR .1oc - 12 04 - composition de motifs élémentaires, dont la forme de chacun a été optimisée pour émuler un mouvement déterminé. Chacun des vibreurs, appliqué sur la peau, va ainsi stimuler un point particulier, par exemple d'un tendon lié à une articulation endommagée, cette stimulation étant effectuée selon une direction, une intensité et une fréquence qui constituent autant de paramètres dans le choix de chaque motif élémentaire mémorisé. C'est donc la combinaison spatio-temporelle de ces stimuli simultanés, appliqués en divers points sur la peau pour exciter le tissu situé dessous, qui va fournir au cerveau, à tout instant, un ensemble de données du type "flux neurosensoriel", c'est-à-dire que le cerveau reçoit les messages sensitifs en provenance des divers tissus excités qui dépendent de l'amplitude et de la fréquence des diverses vibrations, ce qui constituera une émulation de l'allongement effectif du muscle immobilisé, de l'étirement de la peau et du déplacement perçu du membre. Les réseaux neuronaux des zones considérées du cerveau recevront ainsi régulièrement de telles informations, au rythme fixé par le séquenceur, et le maintien ainsi assuré de la tâche de traitement correspondante fera que ces réseaux resteront, au moins en grande partie, affectés au traitement des flux sensoriels issus des muscles considérés, puisque l'immobilisation de ceux-ci sera ainsi masquée. Après guérison du muscle ou de l'articulation et donc libération de celui-ci, la rééducation ne sera essentiellement que mécanique, c'est-à-dire portera quasi exclusivement sur le recouvrement de la force totale du muscle, puisque le cerveau aura conservé le réseau correspondant de représentation et de gestion de mouvement. R Bresns 2-'0) 7759--OR04I4-dcnizndc F]) J'c - 12 0 Comme évoqué ci-dessus, chaque macro-motif peut comporter des données spécifiant une modulation d'amplitude et/ou de fréquence du mouvement du vibreur sur une période d'excitation prédéterminée.

Avantageusement, le séquenceur est mécaniquement indépendant du support de couplage, et est relié aux vibreurs par une liaison de données. Les vibreurs sont par exemple commandés à travers un transpondeur respectif. On peut ainsi équiper un blessé d'une sorte de harnais maintenant les vibreurs à l'endroit voulu, le problème de l'immobilisation étant traité par un manchon ou autre élément externe au dispositif selon l'invention. De façon générale, les seuls éléments nécessairement portés par le patient sont les vibreurs avec leur support de couplage. Par contre, les macro-motifs peuvent parfaitement être stockés dans un serveur commun à plusieurs tels dispositifs. Le serveur commun peut donc contenir une bibliothèque complète de tous les types de macro-motifs, c'est-à-dire pour tous les types de membres ou autres que l'on peut être amené à traiter. Pour un traitement d'un membre déterminé, le séquenceur choisira donc l'ensemble approprié de macro-motifs. La liaison de fourniture des macro-motifs aux vibreurs peut être assurée par des circuits de téléphonie cellulaire ou de liaison avec un réseau de transmission de données. On rappellera qu'un téléphone portable comporte un port d'échange de données qui, dans cet exemple, peut être relié à une logique de gestion des échanges de données et de commande des vibreurs. On peut aussi songer à une liaison de type Internet, avec de préférence une liaison terminale sans-fil, c'est-à-dire de type WiFi ou R ,Nrc,ci_-1.111"c9ùPh0414-dc monde R doc - 12 (Yi équivalent, permettant de conserver en permanence l'aspect ambulatoire. Une personne en médecine ambulatoire, à son domicile, peut ainsi par exemple recevoir des messages de données contenant les séquences voulues de macro-motifs. La logique de gestion ci-dessus, formant un séquenceur et un adaptateur local de format et de débit des bits transmis, va alors mémoriser les bits de données représentant les séquences de macro-motifs reçues à grande vitesse par le réseau, et restituer, en temps différé, ces données selon un format voulu compatible avec les vibreurs, et à la vitesse voulue. L'invention concerne aussi un procédé d'établissement des macro-motifs d'excitation du dispositif selon l'invention, procédé dans lequel on effectue des tests sur au moins une personne sujet, - en lui appliquant des stimuli sous forme de vibrations d'un premier macro-motif déterminé a priori, pour une partie du corps considérée, simulant, virtuellement, un mouvement déterminé, - le sujet indique la perception qu'il a du mouvement virtuel ainsi évoqué par les stimuli, - et, par itérations successives, en faisant évoluer des paramètres du premier macro-motif, on détermine des valeurs finales des dits paramètres correspondant à une émulation satisfaisante du mouvement réel simulé, et - ayant répété le cycle d'étapes précédentes un nombre voulu de fois pour obtenir le nombre voulu de macro-motifs, on mémorise les paramètres de ceux-ci dans la dite table.

On peut en particulier déterminer quels sont les muscles existants dans la partie du corps considérée et on poursuit l'exécution des cycles successifs jusqu'à avoir R HrcNcI,27700.27751_O1,O4I4 dcm~nd~ R dor-1204527 élaboré un nombre suffisant de macro-motifs pour que chacun des dits muscles soit traité par au moins l'un des macromotifs. L'invention concerne enfin une utilisation du dispositif selon l'invention, dans laquelle on intègre fonctionnellement le dispositif avec une console de jeu vidéo pour émuler, au niveau d'un utilisateur, des mouvements d'un avatar de celui-ci représenté sur un écran. L'utilisateur peut ainsi percevoir les mouvements de son avatar et éventuellement les mouvements volontaires qu'exécute cet utilisateur ou les chocs qu'il reçoit. Dans une forme d'utilisation sophistiquée, l'utilisateur manie un accéléromètre à tri-directionnel (3D) pour commander les mouvements de son avatar, c'est-à-dire qu'il commande le jeu par son propre mouvement 3D, en direction et intensité, et qu'il perçoit celui-ci ou uniquement son contact avec l'environnement (choc contre un mur, combat de boxe) au moyen du dispositif selon l'invention. Sa perception des événements présentés à l'écran est donc à la fois visuelle et tactile et motrice, avec des sensations d'accélération locale, c'est-à-dire de mouvement. On conçoit donc que ces deux canaux parallèles et complémentaires de perception de l'environnement permettent de plonger intensément l'utilisateur dans cet environnement visuel augmenté.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de =la description suivante d'une forme de réalisation d'une orthèse mettant en oeuvre le procédé de l'invention, en référence au dessin annexé, selon lequel - La figure 1 est formée d'une figure lA, qui est un schéma 30 synoptique illustrant le contexte de l'invention, sous forme de boucle de transmission d'informations entre un R'Breis "711..2_..9ù 11X0.114-demande FR_doc - 1204-6.27 tendon associé à l' orthèse et le cerveau, et d'une figure 1B qui illustre plus précisément la forme de l'orthèse, - la figure 2, formée des figures 2A, 2B et 2C, montre trois exemples de signaux temporels représentant la lettre "a", - la figure 3, formée des figures 3A, 3B et 3C, représente une articulation considérée d'un sujet pour la figure 2A à 2C respective, - la figure 4, formée des figures 4A, 4B et 4C, représente l'écriture manuelle de la lettre .. a .. ci-dessus, correspondant aux figures 3A à 3C respectives, - la figure 5 représente un pied associé à diverses directions de sensation, évoquées par la vibration de divers tendons, - les figures 6 et 7 représentent chacune cinq motifs temporels de signaux issus de divers muscles, lorsque l'on trace respectivement la lettre "a" et le chiffre 8, avec à chaque fois un signal naturel capté et le même signal après traitement, et - la figure 8, constituée des figures 8A, 8B, 8C et 8D, comporte respectivement quatre lignes de quatre mêmes chiffres et quatre mêmes lettres de base, illustrant la perception qui en est acquise lors de l'application de macre-motifs.

La figure lA est une vue schématique illustrant le contexte de l'invention. Les muscles du pied 1 en mouvement d'une personne, ici vu de droite, et précisément des tendons 2, émettent classiquement vers le cerveau des signaux élémentaires significatifs du mouvement en cours, c'est-à-dire la trajectoire et la vitesse du pied 1, sous forme de son mouvement global d'avance de même que ses mouvements en rotation. La figure 1B représente, en vue de R Hr ece r 77OCC7759ù1150414-demande FR floc - 12.04 - 7 27 gauche, plus en détails la forme de 1 orthèse, qui enveloppe étroitement 1e pied et le bas du mollet. On rappellera que, de façon classique, le mouvement de tout objet peut être défini en se référant à six types de mouvement, à savoir trois translations selon respectivement trois axes orthogonaux, comme par exemple un axe vertical et deux axes horizontaux définissant une direction avant/arrière et une direction latérale, et trois axes de rotation orthogonaux.

Le mouvement a été provoqué par une commande volontaire du cerveau ou par un acte réflexe. Les signaux reçus en retour par le cerveau sont donc un compte rendu du mouvement exécuté, de sorte que le cerveau peut au besoin envoyer un ordre de correction, pour rectifier un mouvement qu'il juge incorrect ou pour enchaîner une poursuite du mouvement. C'est en particulier important pour synchroniser la marche. Le cerveau est ainsi habitué à traiter ce genre de signaux. Toutefois, en cas d'immobilisation du membre, suite à une entorse, fracture ou autre, le cerveau ne reçoit plus de tels signaux et les réseaux neuronaux qui les traitaient sont progressivement affectés à d'autres tâches. De tels signaux élémentaires "de mouvement" reçus par le cerveau ont été captés par des électrodes et enregistrés dans une base de données 10. Le nombre total de tendons 2 définit ainsi une première pluralité, de taille P1, de tels signaux élémentaires, et tout mouvement particulier MO, parmi une deuxième pluralité P2 de mouvements possibles, correspond à un sous-ensemble propre constituant un jeu particulier constitué d'une troisième pluralité P3 de signaux élémentaires appartenant à la première pluralité R Brcvrts.27700,27759ùON0414-demande FR ,Ioc - 1 2 04 - 8'27 P1. Chaque troisième pluralité P3 est donc de taille propre au mouvement MO considéré de la deuxième pluralité P2, car elle est composée de ceux des signaux élémentaires qui sont propres à ce mouvement MO.

Dans la présente description, les références de pluralité P1, P2 ou P:3, qui chacune concernent différents types d'éléments, désignent uniquement le nombre ou taille de la pluralité, alors que la nature ou type des éléments est indiquée par les termes associés à la référence.

A titre uniquement d'explication numérique, il y a par exemple une première pluralité Pi de 5 tendons 2 à surveiller (seulement deux tendons 2 étant représentés), c'est-à-dire une première pluralité Pi de signaux élémentaires à acquérir à travers 5 canaux d'acquisition.

Un premier mouvement déterminé M1, parmi la deuxième pluralité P2 de mouvements, par exemple représentant 10 mouvements MO, provoquera par exemple une réaction sur une dite troisième pluralité P3 de canaux qui sera par exemple constituée des canaux de rang 1 à 4, alors qu'un deuxième mouvement M2 provoquera une réaction sur une autre troisième pluralité P3 de canaux constituée par les canaux de rang 3 à 5. On voit donc que les troisièmes pluralités P3 de canaux, et donc aussi de signaux élémentaires, sent de tailles disparates, ici de tailles respectives 4 et 3 canaux. Chacune des P2 troisièmes pluralités P3 de signaux élémentaires forme ainsi un bloc de données, de taille P3 (nombre de signaux élémentaires) spécifique du. mouvement MO considéré. La deuxième pluralité P2 de mouvements peut être de taille bien supérieure à la première pluralité Pl de signaux élémentaires puisque les divers (P3) blocs de données de la deuxième pluralité P2 de mouvements sont chacun formés par des combinaisons spécifiques et de R'Breoeis`17700A27759--080414-demande F F.doc - 12:04 - 9'27 io tailles P3 mutuellement différentes, de dits signaux élémentaires pris dans la première pluralité Pl. Afin de pouvoir identifier mutuellement ces signaux élémentaires, il a été défini, lors d'essais, un premier ensemble de mouvements types, en nombre de signaux pertinents constituant la première pluralité Pi. Pour chaque mouvement MO, c'est-à-dire chaque troisième pluralité P3 de signaux élémentaires, il a été établi une moyenne de chacun des signaux élémentaires, c'est-à-dire un lissage des écarts dus à diverses causes, comme par exemple la taille ou la morphologie du sujet. Les références ii et 12 désignent ainsi, chacune pour un mouvement MO particulier parmi les P2 mouvements, un dit bloc de données contenant une troisième pluralité P3 de tels signaux élémentaires, les deux blocs 11, 12 correspondant respectivement à deux mouvements types, ou "normalisés", Ml et M2, déterminant la taille de la deuxième pluralité P2, qui vaut donc P2 = 2, pour simplifier le présent exposé. Bien évidemment, il s'agit là d'une représentation simplifiée, car il a été établi une bien plus grande deuxième pluralité P2 de blocs contenant une troisième pluralité P3 de signaux de mouvement M0. Chaque troisième pluralité P3 de signaux d'un bloc 11 ou 12 représente ainsi tous les signaux élémentaires émis par divers tendons 2 lors du mouvement MO considéré. Comme indiqué, les diverses troisièmes pluralités P3 sont en général de tailles respectives différentes, c'est-à-dire que chaque mouvement MO implique un nombre de tendons 2 qui lui est propre, par exemple à chaque fois de trois à cinq parmi un plus grand nombre (Pl) de tendons 2 existants, mais dont les autres tendons 2 ne présentent pas d'intérêt pour le mouvement MO considéré. R.,BrcccisJ'-,002!7759ùOR04I4-demande FRdoc - 1204 - 101T' En bref, cette branche ascendante, vers le cerveau, met en œuvre une fonction de transducteur, faisant passer du domaine de la mécanique, et plus précisément de la cinématique, c'est-à-dire un domaine de ":L'action", au domaine de la bio-électricité dans lequel se trouvent les signaux, et plus précisément le domaine de l'information ou connaissance, avec l'analyse des signaux par le cerveau. Une idée fondamentale a été d'examiner si l'on pouvait effectuer la transformation inverse, à partir de la base de données 10 qui constitue une bibliothèque descriptive des réponses bio-électriques aux divers (P2) mouvements MO. L'intérêt est de pouvoir provoquer la création de ces mêmes deuxièmes pluralités P2 de chacune P3 signaux, de retour sensoriel vers le cerveau, lorsque la partie du corps considérée, donc ici le pied 1, est immobilisée par un support de couplage 3 ici sous forme d'ort:hèse à retour sensoriel constituant un corset appliqué sur le pied 1, blessé, pour ainsi conserver l'activité d'analyse correspondante au niveau du cerveau.

Pour ce faire, il est défini une branche descendante, de la base de données 10 vers le pied 1, dont un tronçon amont est purement électronique et dont un tronçon aval est de type électro-mécanique pour transformer les signaux électriques de commande en stimuli mécaniques au niveau des tendons 2. La base de données 10 commande ainsi un transcodeur 20 qui lui-même commande en écriture une mémoire 30 d'une dite deuxième pluralité P2 de macro-motifs 31, 32, contenant chacun une dite troisième pluralité P3 de signaux élémentaires, les macro-motifs 31, 32 étant définis de façon bijective à partir des blocs de données respectifs 11 et 12 propres à chaque mouvement M0. RrBrevc 7700 759--ORO4 4-dcmandc rR loi: - ~_. na- 1I ? La mémoire 30 appartient à une unité de commande 40 gérée par une unité centrale 42 pilotée par une base de temps 41 et associée à un séquenceur 43 relié en lecture à la mémoire de macro-motifs 30. Chaque macro-motif, parmi la deuxième pluralité P2 de macro-motifs 31, 32 contenant chacun P3 motifs électroniques de commande, peut ainsi commander, par une liaison 49 comportant une dite première pluralité Pi de voies, une dite troisième pluralité P3, qui lui est propre, de transducteurs 51, ou transpondeurs, IO choisis parmi une dite première pluralité Pl de transducteurs 51. La première pluralité P1 de transducteurs 51 commande une dite première pluralité P1 de vibreurs respectifs associés 61 appliqués en diverses positions prédéterminées sur les muscles du pied 1 et en particulier 15 sur les P1 tendons 2 respectifs. En d'autres termes, la découpe en première Pl, deuxième P2 et troisième P3 pluralités de ce tronçon aval de la branche descendante, électronique et mécanique, est l'image de ce qui existe sur la branche montante, corporelle. La figure :B montre que 20 les vibreurs 61 sont logés sous l'enveloppe constituant l'orthèse et appliqués sur le tendon 2 associé sous une pression réglée par une vis de réglage de couplage 61V. La première pluralité Pl de paires de transducteurs 51 et de vibreurs 61 est donc de taille suffisante pour 25 permettre de provoquer tous les types de signaux élémentaires de la base de données 10. On notera toutefois qu'il peut y avoir encore plus de transducteurs 51 et de vibreurs 61, c'est-à-dire une quatrième pluralité de taille supérieure à la première pluralité Pl, si, par exemple, il. 30 est prévu de combiner les vibrations de plusieurs vibreurs 61 pour obtenir une composition vibratoire selon une direction composite optimale, représentant la direction de Rl Br,. ciç 2-7GO 2-?59--050414-demande FR. doc - 12:04 - 12'27 sensibilité maximale d'un tendon 2, c'est-à-dire pour laquelle il fournit, en réponse vers le cerveau, un signal élémentaire d'amplitude maximale. Précisément, le macro-motif 31 ou 32 qui est sélectionné, en vue d'émuler, vis-à-vis du cerveau, un mouvement Ml ou M2 parmi la deuxième pluralité P2, va commander l'une des deuxièmes pluralités P2, parmi la première pluralité P1 de transducteurs 51, afin de stimuler mécaniquement ceux des tendons 2, ou autres éléments corporels, qui engendrent normalement les signaux électriques élémentaires en réponse au mouvement réel M1 ou M2 considéré. En termes de système asservi, la boucle constituée pair la branche montante, des tendons 2 à la base de données 10, et la branche descendante, de retour, présente un gain unité, c'est-à-dire que la branche descendante est capable de produire, et délivrer sur les tendons 2, des signaux de nature mécanique qui provoquent en réaction la création de signaux électriques élémentaires biologiques et, de plus, la branche descendante est agencée pour que les signaux électriques élémentaires, qu'elle induit par réaction des tendons 2, soient sensiblement identiques aux signaux élémentaires d'origine, c'est-à-dire ceux qui, après codage numérique, forment les blocs 11 ou 12 d'où l'on est parti, dans la base de données 10, pour produire les stimuli. Après une phase initiale de mise au point de la branche descendante pour régler la boucle au. gain unité, et, ayant constitué une dite base de données 10 dont la deuxième pluralité P2 de blocs 11, 12 aura été jugée suffisante, on n'exploite ensuite que la branche descendante pour émuler des mouvements virtuels. On peut en particulier songer à des jeux sur console vidéo, dans R Br u, ci,' "7'00''-7, 799--0F0414-demande FR dnc - 12 04 - 13'27 lesquels le cerveau du joueur percevrait des sensations de mouvements qui ne seraient que purement virtuels. Le support de couplage 3 ne serait plus un corset d'immobilisation d'un membre, et il ne conserverait que sa fonction de maintien, pour maintenir l'ensemble des vibreurs 61 en position prédéterminée de couplage en tout endroit corporel voulu. Un point important à noter est que, ayant mémorisé la première pluralité P1 de signaux élémentaires, la plupart en plusieurs exemplaires répartis dans les divers P2 blocs de données 11, 12 de P2 mouvements effectivement observés, on dispose ainsi d'un "vivier" ou bibliothèque de constituants élémentaires de mouvement, si bien que l'on peut prévoir d'augmenter, dans la mémoire 30, la taille de la deuxième pluralité P2 de macro-motifs 31, 32 et autres, c'est--à-dire de monter jusqu'à une deuxième pluralité accrue P2A, par ajout de nouveaux macro-motifs 38, 39 aptes à provoquer l'émulation de mouvements virtuels, qui n'ont donc jamais été observés pour constituer la base de données 10. Les mouvements virtuels ci-dessus peuvent être des mouvements "classiques", naturels, tels qu'un mouvement d'un membre, ou être des mouvements sortant de l'ordinaire, par exemple correspondant à une force surnaturelle ou extra-naturelle telle qu'hallucination ou encore correspondant à une position non usuelle, par exemple urne position adoptée lors d'un exercice de natation ou un saut en chute libre à partir d'un avion. On peut ainsi émuler les mouvements voulus dans un jeu vidéo. La mise au point nécessaire pour définir chaque macro-motif supplémentaire 38, 39 peut s'effectuer par des tests itératifs, en appliquant le macro-motif supplémentaire 38 ou 39 à un R: S3rcvets'27700v27759ù080414-dcmandc FR doc - 12 04 - 1 sujet et en recueillant l'avis de la personne considérée quant aux sensations qu'elle perçoit.

Les blocs de données 11 et 12 représentent chacun l'évolution temporelle des signaux correspondants, c'est-à-dire de leur amplitude instantanée constituant un motif temporel de commande des vibreurs 61, à travers les transducteurs 51. La forme du signal, représentant l'évolution de cette amplitude instantanée au fil du temps, peut être définie, en mémoire 30, par une suite d'échantillons régulièrement espacés temporellement, par exemple toutes les 5 millisecondes, donc à 200 Hz. Une autre façon de représenter la forme du signal d'un motif est de considérer qu'il comporte une composante continue, susceptible de varier à une certaine vitesse, sur laquelle se superpose une composante alternative, c'est-à-dire à amplitude variant plus vite et selon une fréquence instantanée qui peut varier, avec éventuellement des dérives de phase. On peut alors définir le signal par des données spécifiant l'évolution des composantes continue et alternative du motif. Les signaux engendrés par les tendons 2 sont ainsi codés pour pouvoir être exploités de façon numérique. Les macro-motifs 31, 32 vont chacun être établis à 25 partir du bloc 11 ou 12, source, avec un transcodage intermédiaire, par le transcodeur 20, pour les adapter aux caractéristiques spécifiques des vibreurs 61, c'est-à-dire leur sensibilité, ou réponse mécanique aux commandes électriques, et en particulier leur plage de fonctionnement 30 en fréquence et leur courbe de réponse, ou sensibilité, selon les fréquences, de même que leur déphasage de réponse selon la fréquence. R.Brevet 2--In2 2--l'59--090414-demane FR doc - 12 04 - 1 D'une façon générale, les paramètres à prendre en compte dans la boucle globale sont les suivants :

Branche montante : - Sensibilité de la réaction des tendons 2 à un mouvement, et ceci selon son amplitude, sa direction et sa vitesse, déterminant la forme du signal bio-électrique élémentaire émis. - Sensibilité de réception au niveau du cerveau. - Mode de numérisation, dans la base de données 10, du signal élémentaire capté. :Branche descendante : - Fonction de transduction du transcodeur 20. - Mode de codage, dans la mémoire 30, des signaux issus du transcodeur 20, pour constituer les macro-motifs 31, 32. - Transformation des signaux numériques de macro-motif 31, 32 en signaux analogiques émis sur la liaison 49. - Sensibilité de réponse des transducteurs 51, en ce qui concerne l'amplitude, la fréquence et la phase. - Sensibilité de réponse des vibreurs 61, en amplitude, fréquence et phase. - Efficacité du couplage entre les vibreurs 61 et la zone de peau en regard, et donc avec le tendon 2 considéré. La mise au point de l'invention a permis de déterminer un faisceau d'une dite première pluralité Pi de dites boucles, élémentaires, chacune relative à un dit signal élémentaire et présentant un gain unité, pour ainsi émuler avec précision un mouvement MO initialement observé, voire un nouveau mouvement.

Chaque macro-motif 31, 32 comporte ainsi des données spécifiant une modulation d'amplitude et/ou de fréquence du R .Hr et _''î0027^`9--0 c0ald-dcir.a adc. FR.doc - 1 ' U4 - 16 mouvement du vibreur 61 sur une période d'excitation prédéterminée. La mémoire 30 et le séquenceur 43 associé peuvent être mécaniquement indépendants du support de couplage 3, et reliés aux transducteurs 51 par une dite liaison de données 49 qui peut comporter un faisceau d'une première pluralité Pl de fils commandant chacun un transducteur 51 particulier. Il peut toutefois être prévu que la liaison de données 49 soit de type sans-fil, par exemple radio. En pareil cas, il est de préférence établi un canal commun de transmission de données, sur une fréquence porteuse, et la troisième pluralité P3 de signaux dans chaque macro-motif 31, 32 est émise par multiplexage temporel, c'est-à-dire sous forme de messages de données successifs adressés chacun à un transducteur 51 particulier par un multiplexeur 44. En réception dans l'orthèse 3, les messages sont distribués vers le destinataire ci-dessus (51) par un démultiplexeur 54, c'est-à-dire un aiguilleur apte à joindre celui voulu parmi les P1 transducteurs 51 destinataires éventuels. Si les signaux ainsi reçus sont numériques, un décodeur numérique / analogique est associé au démultiplexeur 54 pour les transformer en signaux analogiques aptes à commander directement les transducteurs 51. La transmission des P3 motifs de chacun des P2 macro-- motifs 31, 32 peut toutefois aussi s'effectuer de façon purement analogique, avec un tel décodeur en entrée de la liaison 49. Il peut aussi être prévu de stocker les macro--motifs 31, 32 sous forme analogique. Il peut en particulier être prévu que la mémoire 30 de macro-motifs 31, 32 et le séquenceur 43 soient logés dans un serveur distant, apte à desservir toute une population d'orthèses 3 ainsi équipées de vibreurs 61. En pareil cas, R.Bre~ri~?'`: 00 _' 59ùOKO41J-d~meudc -R doe - 12 114- 17 27 la liaison 49 est par exemple de type téléphonique filaire ou bien radio, cellulaire ou satellitaire, et les transducteurs 51 sont alors commandés par des circuits de poste téléphonique, par exemple cellulaire. Précisément, il peut être prévu que 1orthèse 3 comporte une sorte d'étui pour y fixer un tel poste portable, et le port: classique de données que présente usuellement un tel poste sert à restituer, au niveau filaire, les signaux de macro-motif 31, 32 reçus par radio. L'explication ci-dessus sur le démultiplexage vaut aussi dans le présent cas. On conçoit qu'une telle organisation de transmission des données à partir d'un serveur central permet d'offrir toute évolution voulue dans la variété des P2 macro-motifs 31, 32, pour accroître la taille de P2. Dans le cas d'une application à un jeu vidéo, on peut ainsi offrir un service de jeu en temps réel, à la demande, c'est-à-dire après requête auprès du serveur. On peut aussi prévoir que le poste portable reçoive et stocke tout le contenu de la mémoire 30 de macro-motifs 31, 32, pour ensuite jouer en local, donc sans maintenir la liaison téléphonique de téléchargement des données ci-dessus. En variante encore, c'est un réseau informatique de transmission de données, par exemple le réseau de l'Internet, qui remplace le réseau téléphonique.

Pour l'établissement des macro-motifs 31, 32, on effectue des tests sur au moins une personne sujet, - en lui appliquant des stimuli sous forme de vibrations d'un premier macro-motif 31 déterminé a priori, pour un membre (1) considéré, simulant, virtuellement, un mouvement. déterminé, - le sujet indique la perception qu'il a du mouvement virtuel ainsi évoqué par les stimuli, R flrc, et, 2 7-nO 77?59_080414-dnnnndc FR doc - 12 04 - 18:27 - et, par itérations successives, en faisant évoluer des paramètres du premier macro-motif 31, on détermine des valeurs finales des dits paramètres correspondant à une émulation satisfaisante du mouvement réel simulé, et - ayant répété le cycle d'étapes précédentes un nombre voulu de fois pour obtenu le nombre voulu de macro-motifs 31, 32, on mémorise les paramètres de ceux-ci pour former table constituée par la mémoire 30. Les paramètres ci-dessus déterminent donc la forme temporelle de chaque motif temporel, c'est-à-dire que chaque paramètre peut être représenté, comme évoqué plus haut, par des échantillons d'amplitude, éventuellement en nombre restreint et complétés par des informations de fréquence et de phase.

En particulier, on détermine quels sont: les muscles existants dans le membre considéré et on poursuit l'exécution des cycles successifs jusqu'à avoir élaboré un nombre suffisant de macro-motifs 31, 32 pour que chacun des dits muscles soit traité par au moins l'un des macro-motifs 31, 32. Des indications supplémentaires, exposant le détail des essais effectués, vont maintenant être fournies. Il s'agissait de mettre au point les macro-motifs 31, 32 et 38, 39, c'est-à-dire de déterminer des erreurs résiduelles entre la sensation de mouvement induite chez des sujets et un mouvement réel que chaque macro-motif représentait aussi bien que possible. Les abrégés utilisés pour les tendons 2 de la cheville sont TA = tibialis anterior, EHL = extensor hallucis longus, EDL = extensor digitorum longus, PL = peroneus lateralis, GS = gast:roenemius soleus, TP = tibialis R13reversQ771)6'27759ù0804 I4-dcmandc FR.doc -121) 4 - 19.'27 posterior, et la figure 2C, pour le poignet, concerne l'extenseur, l'abducteur, le fléchisseur et l'adducteur. Les sujets étaient assis sur une chaise, en tenant à la main un crayon (figure 4). Les figures 3A et 3B montrent que l'une de leurs chevilles était maintenue à angle droit avec le tibia, avec Pi = 5 vibreurs 61 sur les tendons 2, sous une pression d'environ 0,5 N. Sur la figure 3C, c'est un poignet qui est ainsi couplé à P1 = 4 vibreurs 61. Les vibreurs 61 étaient un produit commercialisé par la société IKAR Cie Ltd, sous le nom protégé Vibralgic model. Les vibreurs 61 présentaient une tête de 1 à 2 cm de long et 1 cm de diamètre. On rappellera qu'un vibreur 61 peut être constitué d'un bobinage électrique alimenté par le signal de motif élémentaire, amplifié à la puissance voulue, pour ainsi produire un champ magnétique alternatif d'amplitude et fréquence instantanées voulues et évoluant pour produire la forme précise du motif élémentaire. Chaque motif élémentaire était formé d'une suite d'impulsions de 5 ms, avec une amplitude crête à crête de 0,25 mm. Le spectre était dans la bande allant de 1 à 100 Hertz. Le vibreur 61 peut aussi être constitué à partir d'un moteur électrique rotatif à rotor couplé à une masse excentrée. On peut encore prévoir un élément piézo-électrique. La figure 2A montre ainsi un macro-motif de cinq motifs temporels initialement captés sur un sujet (bloc 11) et retranscrits en macro-motif 31 dans la mémoire 30, ces motifs élémentaires coopérant pour décrire le tracé neurosensoriel de la lettre "a", à travers le séquenceur 33 et les vibreurs 61.

Dans le cas des figures 2A-C et 3A-C, il s'agit d'une approche de synthèse, dans laquelle on a rais au point l'ensemble qui convient de motifs élémentaires, c'est-à- R'Brevets .2_7700,27779--000414-demande FR doc. - 12.04 - 20127 dire que l'on a choisi les tendons 2 convenables à exciter et on a redéterminé la forme temporelle de chacun des signaux de motif élémentaire pour que le sujet perçoive au mieux un tracé déterminé "correct", c'est-à-dire le reproduise (figures 4.B et 4C), ceci pour respectivement l'excitation de la cheville ou du poignet. La figure 4C montre ainsi que l'on a pu améliorer les signaux naturels (figure 2A) pour obtenir un tracé parfait de la lettre "a", indiquant donc la perception voulue pour obtenir ce résultat. Il s'agit donc d'une correction d'une distorsion de perception visible sur la figure 4A. Le transcodeur 20 peut ainsi effectuer la correction inverse de la distorsion ci-dessus. La figure 5 représente un pied en vue de dessus, avec 15 divers vecteurs représentant les excitations TA + EHL, EDL, PL, GS et TP de la figure 2. Pour mettre au point un macro-motif artificiel 38, 39, un filtre passe-bas a lissé les enregistrements des trajectoires exécutées. Par ailleurs, on a déterminé des 20 composantes de vitesse angulaire de la trajectoire d'écriture de la lettre ou chiffre considéré, en coordonnées orthogonales d'axes d'abscisse x et d'ordonnée y. Pour ce faire, on a, à rythme fixe, toutes les 200 ms, déterminé la différence de positions ()x et OY d'un point 25 courant de trajectoire d'écriture sur les deux axes, ce qui fournissait la direction et la taille d'un vecteur vitesse instantané. La comparaison entre deux tels vecteurs successifs fournissait alors un angle de dévoiement de la trajectoire, correspondant, de façon bi-univoque, à une 30 certaine courbure. Selon celle-ci, les vecteurs vitesse voient leur norme évoluer et par conséquent la structure des motifs artificiels évolue de même. R.Brecets'277002"759-080414-demande FR doc - 1204 - 21/2 7 On conçoit donc que la cheville reçoit les diverses vibrations vectorielles et détecte donc tout changement de direction d'au moins l'une de celles-ci. En ce qui concerne la sensibilité d'un telle détection, on peut définir, pour chaque muscle, une direction de sensibilité maximale, c'est-à-dire qu'une même vibration sera perçue de façon atténuée si elle présente une direction oblique par rapport à la direction de sensibilité maximale. Si l'on s'éloigne angulairement de la direction de sensibilité maximale, IO l'excitation des vibreurs 61 doit être divisée par le cosinus de l'angle d'obliquité alors existant. Les figures 6 et 7, homologues de la figure 2, représentent chacune cinq signaux de motif élémentaire de cinq tendons 2, pour respectivement la lettre "a" et le 15 chiffre 8. Pour chacun des signaux élémentaires, il a été représenté, sur 6,5 secondes, l'évolution de la fréquence du signal en fonction du temps, cette fréquence étant normée entre 0 et 1, entre la dite limite inférieure 1 Hz et la limite supérieure 100 Hz. Chaque signal est en fait 20 représenté deux fois, tout d'abord à titre de motif naturel, expérimental (pointillés), déterminé à partir d'un relevé effectué sur un sujet, et par ailleurs à titre de motif artificiel (ligne continue), c'est-à-dire engendré lors de la mise au point d'un macro-motif artificiel 38 ou 25 39. Les différences que l'on observe entre les deux signaux de chaque paire sont mineures, c'est-à-dire qu'elles ne sont pas significatives. La figure 8A montre huit tracés à trajectoires imposées pour les quatre chiffres 1, 2, 3, 8 et les quatre 30 lettres a, b, e, n. La figure 8B montre des tracés correspondants reproduits de façon expérimentale selon ce qui a été exposé pour les figures 2A, 3A et 4A, alors que R.1Brevek,27700;_7759--000414-demande FR. Joc - I2-04 - 22..'27 5 les figures 8C et 8D correspondent aux conditions exposées pour respectivement les figures 2B, 3B, 4B et 2C, 3C, 4C, c'est-à-dire pour la cheville ou le poignet. 12 ' Brecets..27760 2-759--080.114-demande FR.doc - 12.04 - 23.'27

Claims (9)

1. Revendications1. Dispositif de rééducation fonctionnelle d'une partie du corps (1) d'un être vivant, comportant une unité de commande (30, 40, 41, 42, 43) comprenant en mémoire une table (30) contenant une première pluralité (Pi) de signaux élémentaires d'excitation servant d'éléments constitutifs d'une deuxième pluralité (P2) de macro-motifs (31, 32) constitués chacun par une troisième pluralité propre (P3) de dits signaux élémentaires, l'unité de commande (30, 40, 41, 42, 43) comportant un séquenceur (43) agencé pour lire les macro-motifs (31, 32) et émettre une dite deuxième pluralité (P2) de commandes correspondantes d'excitation, à chaque fois, d'une dite troisième pluralité propre (P3) de vibreurs (61) sélectionnés parmi une dite première pluralité (Pi) de vibreurs (61) portés par un support (3) de couplage en des zones respectives prédéterminées de la partie du corps (1).
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel chaque macro-motif (31, 32) comporte des données spécifiant une modulation d'amplitude et/ou de fréquence du mouvement du vibreur (61) sur une période d'excitation prédéterminée.
3. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel le séquenceur (43) est mécaniquement indépendant du support de couplage (3), et relié aux vibreurs (61) par une liaison de données (49).
4. 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel la liaison (49) est de type sans-fil.
5. 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel 30 les vibreurs (61) sont commandés à travers un transpondeur (51) respectif. R-1Bmcct s',27700 27759--080414-dcmandc FR dot, - 12.04 - 24'27
6. 6. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel la liaison (49) est assurée par des circuits de téléphonie cellulaire ou de liaison avec un réseau de transmission de données.
7. 7. Procédé d'établissement des macro-motifs (31, 32) d'excitation du dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, procédé dans lequel on effectue des tests sur au moins une personne sujet, - en lui appliquant des stimuli sous forme de vibrations d'un premier macro-motif (31) déterminé a priori, pour une partie du corps (1) considérée, simulant, virtuellement, un mouvement déterminé, - le sujet indique la perception qu'il a du mouvement virtuel ainsi évoqué par les stimuli, - et, par itérations successives, en faisant: évoluer des paramètres du premier macro-motif (31, 32), on détermine des valeurs finales des dits paramètres correspondant à une émulation satisfaisante du mouvement réel simulé, et - ayant répété le cycle d'étapes précédentes un nombre voulu de fois pour obtenir le nombre voulu de macro-motifs (31, 32), on mémorise les paramètres de ceux-ci dans la dite table (30).
8. 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel on détermine quels sont les muscles existants dans la partie du corps considérée et on poursuit l'exécution des cycles successifs jusqu'à avoir élaboré un nombre suffisant de macro-motifs (31, 32) pour que chacun des dits muscles soit traité par au moins l'un des macro-motifs (31, 32).
9. 9. Utilisation du dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, dans laquelle on intègre fonctionnellement le dispositif avec une console de jeu R Breveis`2,700,27759--080414-demande FR Ioc - I 04 - 25 2? 5vidéo pour émuler, au niveau d'un utilisateur, des mouvements d'un avatar de celui-ci représenté sur un écran. RnRre,eis 27700 7'%°9-080414-demande FR Ioc-1204-26.'27