FR3079734A1 - Systeme pour la detection d'un trouble de la demarche chez un utilisateur et procedes associes. - Google Patents
Systeme pour la detection d'un trouble de la demarche chez un utilisateur et procedes associes. Download PDFInfo
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Abstract
L'invention porte sur un système 1 de quantification de la démarche d'un utilisateur pour obtenir une valeur représentative de l'évolution de la démarche dudit utilisateur, comportant une paire 10 de semelles, les semelles 11,12, composants ladite paire 10 de semelles, comportant chacune un boîtier électronique 100,101,102, chaque boitier électronique 100,101,102 comprenant : - une plateforme inertielle 110, 111, 112 configurée pour générer un ensemble de données sur la démarche d'un utilisateur de la paire 10 de semelles, un module de traitement de données 120,121,122 configuré pour transformer l'ensemble de données généré en au moins un paramètre biomécanique, - un module de stockage 130,131,132 de données configuré pour mémoriser l'au moins un paramètre biomécanique, - un module de comparaison de données 140,141,142 configuré pour comparer l'au moins un paramètre biomécanique à des paramètres biomécaniques de référence et calculer une valeur représentative de l'évolution de la démarche de l'utilisateur, - un premier moyen de communication 150, 151, 152 configuré de façon à ce que le boitier électronique 101 d'au moins une des semelles soit apte à transmettre l'au moins un paramètre biomécanique et/ou la valeur représentative de l'évolution de la démarche de l'utilisateur au terminal externe 20, et une source d'énergie 160,161,162.
Description
SYSTEME POUR LA DETECTION D’UN TROUBLE DE LA DEMARCHE CHEZ UN
UTILISATEUR ET PROCEDES ASSOCIES [0001] L’invention concerne le domaine de la chaussure et plus généralement celui des articles chaussants. La présente invention concerne plus particulièrement un système pour la détection d’un trouble de la démarche d’un utilisateur. L’invention concerne également un procédé de détection d’un trouble de la démarche chez un utilisateur d’un système de détection.
[Art antérieurl [0002] Les chaussures et plus spécifiquement les semelles, qu'elles soient intérieures ou extérieures, ont essentiellement pour rôle originel de protéger le pied du sol. Leur forme varie en fonction de la mode et de ses aléas pour laisser place à une multitude de produits dérivés et de fonctions.
[0003] Les chaussures peuvent être à usage de détente, formel, sportif, médical, professionnel ou plus simplement récréatif. Ainsi, une chaussure se compose principalement, d'une part, d'une semelle partie inférieure qui protège la plante des pieds, plus ou moins relevée à l'arrière par le talon et, d'autre part, de la tige, partie supérieure qui enveloppe le pied. Elle peut être limitée à la cheville ou être montante. La semelle peut se décliner en deux parties. Une couche de semelle supérieure en contact direct avec le pied de l'utilisateur et une couche de semelle inférieure en contact direct avec le sol ou plus généralement l'environnement extérieur. Une chaussure peut aussi comporter une semelle interne amovible. Dans ce cas particulier, cette semelle est aussi composée au moins d'une couche de semelle supérieure et d'une couche de semelle inférieure.
[0004] Les nouvelles technologies accompagnent des besoins nouveaux et le monde de la chaussure fait partie de ce mouvement. Le développement de l’électronique a conduit à l’apparition de semelles et chaussures dites connectées, qui présentent des fonctions très diversifiées. Très généralement, ces semelles ou chaussures connectées peuvent être autonomes et contenir une batterie rechargeable. Elles peuvent être reliées à un terminal extérieur par un système filaire ou par une connexion sans fil.
[0005] Parmi les fonctions proposées par les semelles ou chaussures connectées existantes, nous pouvons citer la fonction de chauffage du pied à une ou plusieurs températures données, déterminées par le constructeur ; nous pouvons également citer celles, décrites dans le document US2017/0188950, équipées de capteurs de pression et d’un accéléromètre et qui permettent à un smartphone connecté via Bluetooth de délivrer des statistiques sur les activités physiques de leur porteur tel que le nombre de pas réalisés.
[0006] Il existe également des semelles ou chaussures capables de relever des informations de nature biologique sur leur utilisateur. Par exemple, le document WO2017023868 concerne un dispositif qui, grâce à des capteurs de force ou de pression, fournit des informations relatives à la biomécanique de marche de l'utilisateur.
[0007] Néanmoins, ces dispositifs basés sur la présence de nombreux capteurs répartis dans la semelle (e.g. capteurs de pression) présentent une durée de vie plus faible et souvent une épaisseur relativement élevée pouvant limiter l’utilisation de ces semelles. En outre, les calculs ne sont généralement pas effectués en temps réel. Ainsi, il existe un besoin pour un système pouvant suivre de façon rapide et fiable la démarche d’un utilisateur tout en présentant un faible encombrement et en garantissant une forte résistance aux chocs.
[0008] Enfin, ces solutions techniques ne permettent pas d’avoir un suivi régulier et efficace de l’évolution de la locomotion d’un utilisateur, ni même de relever des anomalies susceptibles de correspondre à un risque de développement d’une malformation ou d’une pathologie [0009] Ainsi, en dépit de la variété des solutions technologiques proposées, aucun utilisateur n’a accès à des semelles ou des chaussures lui permettant un suivi de l’évolution de son état de santé à partir de données recueillis directement de ses pieds. En effet, en règle générale, l’état de l’art caractérisé par ces différents dispositifs ne permet à l’utilisateur que de disposer d’information sur ses performances ou sur les caractéristiques de son environnement extérieur immédiat.
[0010] Ainsi, il existe un besoin pour de nouveaux systèmes de détection d’un trouble de la démarche d’un utilisateur.
[Problème techniquel [0011] L’invention a pour but de remédier aux inconvénients de l’art antérieur. En particulier, l’invention a pour but de proposer un système pour la détection d’un trouble de la démarche d’un utilisateur, ledit système étant fiable, robuste, et permettant de suivre la démarche en temps réel et sur une période de temps plus longue grâce notamment à une autonomie améliorée.
[0012] L’invention a en outre pour but de proposer un procédé de détection d’un trouble de la démarche, ledit procédé pouvant être mis en œuvre en temps réel et essentiellement au niveau de la semelle. Ce procédé permettant d’établir au moins un paramètre biomécanique représentatif de la démarche de l’utilisateur et calculer une valeur alphanumérique représentative de l’évolution de la démarche, de façon rapide, simple, et ne nécessitant pas nécessairement l’intervention d’un spécialiste dans le domaine de la santé. A noter que ce procédé ne vise pas à se substituer au médecin généraliste ou au spécialiste et ne pose pas un diagnostic.
[Brève description de l’invention] [0013] A cet effet, l’invention porte sur un système de quantification de la démarche d’un utilisateur pour obtenir une valeur représentative de l’évolution de la démarche dudit utilisateur, comportant une paire de semelles, les semelles, composants ladite paire de semelles, comportant chacune un boîtier électronique, chaque boîtier électronique comprenant :
- une plateforme inertielle configurée pour générer un ensemble de données sur la démarche d’un utilisateur de la paire de semelles, un module de traitement de données configuré pour transformer l’ensemble de données généré en au moins un paramètre biomécanique, un module de stockage de données configuré pour mémoriser l’au moins un paramètre biomécanique, un module de comparaison de données configuré pour comparer l’au moins un paramètre biomécanique à des paramètres biomécaniques de référence et calculer une valeur représentative de l’évolution de la démarche de l’utilisateur,
- un premier moyen de communication configuré de façon à ce que le boîtier électronique d’au moins une des semelles soit apte à transmettre l’au moins un paramètre biomécanique et/ou la valeur représentative de l’évolution de la démarche de l’utilisateur au terminal externe, et une source d’énergie.
[0014] Un tel système permet de suivre la démarche d’un utilisateur de façon fiable. En effet, la présence d’une paire de semelle comportant chacune un boîtier protégeant une plateforme inertielle donne la possibilité de suivre de façon indépendante le mouvement de chacun des pieds. La plateforme inertielle va analyser, en au moins trois dimensions, la posture, les mouvements, la locomotion, l’équilibre et l’environnement de l'utilisateur, et plus généralement tout ce qui sera qualifié comme étant sa démarche. La plateforme inertielle va pouvoir non seulement constater les différentes positions mais également relever des carences ou des anomalies qui apparaissent au niveau de la locomotion, du pattern, ou plus généralement de la marche de l’utilisateur. En outre la présente du boîtier électronique rassemblant l’ensemble des composants électronique nécessaires à un fonctionnement autonome, tels que tous les capteurs, y compris des modules de calcul et une source d'énergie, permet d’augmenter la robustesse du système. Ce boîtier peut avantageusement être unique, compact et miniaturisé.
[0015] En outre, contrairement aux systèmes proposés dans l’art antérieur, le calcul est ici réalisé au niveau de la semelle par l’intermédiaire d’un module de traitement de données pouvant correspondre au micrologiciel (« firmware >> en terminologie anglo-saxonne) d’une carte électronique. De cette façon, les données sont transformées en temps réel au niveau du boîtier électronique, comparées puis peuvent ensuite être transférées pour leur visualisation sur un terminal externe. Un tel système permet de réduire la sollicitation de la mémoire du module de stockage et peut alors permettre d’augmenter l’autonomie du système.
[0016] Selon d’autres caractéristiques optionnelles du système :
- chaque boîtier électronique comporte en outre un second moyen de communication configuré de façon à ce que le boîtier électronique d’une première semelle soit apte à communiquer avec le boîtier électronique d’une seconde semelle, et qu’au moins un des modules de traitement de données soit configuré pour transformer des ensembles de données généré à partir des deux semelles composant la paire de semelles en au moins un paramètre biomécanique. Une telle configuration permet de produire en temps réel des paramètres biomécaniques plus pertinents dans le cadre de l’étude de la démarche de l’utilisateur.
- chaque boîtier électronique comporte en outre d’autres capteurs, qui peuvent être notamment un magnétomètre, un baromètre et un altimètre. Les valeurs générées par ces capteurs supplémentaires peuvent être utilisée pour améliorer la précision de la valeur représentative de l’évolution de la démarche de l’utilisateur ou pour apporter des informations complémentaires.
- la transformation par le module de traitement de données comprend la segmentation des données en une pluralité de phases de pas. Une telle segmentation permet une meilleure analyse de la démarche de l’utilisateur. Dans les dispositifs antérieurs, elle n’est pas réalisée au sein de la semelle comme cela est le cas dans la présente invention.
- le module de traitement de données est apte à calculer une asymétrie entre les paramètres biomécaniques d’une jambe droite par rapport aux paramètres biomécaniques d’une jambe gauche.
- le module de traitement de données est apte à calculer la variabilité des paramètres biomécaniques associés à une jambe ou aux deux jambes.
De telles informations peuvent être d’un intérêt très fort dans le cadre de la quantification de la démarche de l’utilisateur.
- le module de traitement de données est apte à établir un profil de paramètres biomécaniques de l’utilisateur comportant au moins un des paramètres suivants : longueur de pas, angle de pas, force d’impact, cadence et temps de vol.
- le module de comparaison de données est apte à générer une donnée sélectionnée parmi : un indice d’efficacité d’un protocole de soin, une donnée de nature de l’appui, une donnée de profil du pas, une donnée de technique de marche, une donnée de zone d’appui, et une donnée de solution corrective.
[0017] L’invention porte en outre sur un procédé de quantification de la démarche d’un utilisateur mettant en œuvre un système de quantification comportant une paire de semelles et un terminal externe, les semelles composants ladite paire de semelles, comportant chacune un boîtier électronique chaque boîtier électronique comprenant une plateforme inertielle, un module de traitement de données, un module de stockage de données, un module de comparaison de données, un premier moyen de communication, et une source d’énergie, ledit procédé comportant les étapes suivantes :
Génération, par la plateforme inertielle, d’un ensemble de données sur la démarche d’un utilisateur de la paire de semelles,
- Transformation, par le module de traitement de données, de l’ensemble de données généré en au moins un paramètre biomécanique,
Mémorisation, par le module de stockage de données, d’au moins un paramètre biomécanique,
Comparaison, par le module de comparaison de données, de l’au moins un paramètre biomécanique à des paramètres biomécaniques de référence,
Calcul, par le module de comparaison de données, d’une valeur représentative de l’évolution de la démarche de l’utilisateur,
- Transmission, par un premier moyen de communication d’au moins une des semelles, de l’au moins un paramètre biomécanique et/ou de la valeur représentative de l’évolution de la démarche de l’individu au terminal externe.
[0018] L’invention porte en outre sur un procédé de conception de semelles orthopédiques comportant les étapes suivantes :
une étape de mise en œuvre d’un procédé de quantification de la démarche selon l’invention, et une étape de définition de la forme et de l’ergonomie de semelles orthopédiques en fonction des données de suivi obtenues lors de l’étape de mise en œuvre.
[0019] D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée à titre d’exemple illustratif et non limitatif, en référence aux Figures annexées qui représentent :
• Figure 1, une vue en coupe longitudinale vue du dessus de deux semelles chacune contenant une cavité qui va laisser place à un boîtier placé du côté extérieur de ladite semelle, chacune des antennes des boîtiers étant située du côté extérieur de chacun des boîtiers, selon un mode de réalisation de l'invention.
• Figure 2, un boîtier électronique ouvert vu du dessus comprenant notamment une carte électronique, une batterie rechargeable, un connecteur et une antenne.
• Figure 3, un boîtier électronique, en vue éclatée en coupe de profil, comprenant notamment une batterie rechargeable, une carte électronique ainsi qu’une enveloppe extérieure en deux parties.
• Figure 4, un schéma du procédé de quantification de la démarche selon l’invention.
[Description de l’invention] [0020] On entend par « semelle >> un objet permettant de séparer le pied de l’utilisateur du sol. Une chaussure peut comporter une couche de semelle supérieure en contact direct avec le pied de l'utilisateur et une couche de semelle inférieure en contact direct avec le sol ou plus généralement l'environnement extérieur. Une chaussure peut aussi comporter une semelle interne amovible.
[0021] Dans la suite de la description, la « démarche » au sens de l’invention correspond à la posture, les mouvements, la locomotion, et l’équilibre de l'utilisateur. L’équilibre correspond à l’équilibre postural lié à la stabilité du corps et plus particulièrement à la stabilité du centre de gravité d’un utilisateur.
[0022] La « quantification de la démarche » correspond, au sens de l’invention, à l’attribution d’une ou de plusieurs valeurs par exemple un score, un classement ou une note à une trajectoire ou un déplacement d’un pied d’un utilisateur. Cette quantification de la démarche permet d’obtenir une ou plusieurs valeurs de paramètre biomécanique représentatives de la démarche et peut être réalisée sur la base de nombreuses échelles de tailles différentes (e.g. 1,5, 10, 100) linéaires ou non.
[0023] Par « paramètre biomécanique >> et plus particulièrement par « paramètre calculé à partir de données de mouvement >>, on entend au sens de l’invention le résultat d’une transformation de la trajectoire mesurée d’un pied d’un utilisateur en une ou plusieurs valeurs.
[0024] Par « paramètre biomécanique de référence >>, on entend une valeur de référence, par exemple obtenue à partir de données de démarche antérieures provenant de l’utilisateur. Le paramètre biomécanique de référence peut également provenir de valeurs seuils déterminées en fonction de conditions particulières et pouvant être associée à une démarche particulière ou de valeurs mesurées chez des personnes dont la démarche a été préalablement qualifiée et dont le statut est connu. Le statut peut par exemple être relatif aux performances sportives ou à des prédispositions pathologiques.
[0025] Par « valeur représentative de l’évolution de la démarche de l’utilisateur », il faut comprendre une ou plusieurs valeurs par exemple un score, un classement ou une note, attribuée à la démarche de l’utilisateur en comparaison avec une référence. Cette référence peut par exemple correspondre à une valeur obtenue précédemment pour cet utilisateur ou bien une valeur de type seuil prédéfinie. Cette valeur représentative peut en outre également permettre d’affecter un individu à un groupe. La quantification selon l’invention peut être réalisée notamment par la mise en œuvre d’un algorithme de notation généré à partir d’une méthode d’apprentissage.
[0026] Par « modèle >> ou « règle >> ou « algorithme » il faut comprendre au sens de l’invention une suite finie d'opérations ou d'instructions permettant de calculer une valeur par l’intermédiaire d’un classement ou d’un partitionnement des données au sein de groupes préalablement définis Y et d’attribuer un score ou de hiérarchiser une ou plusieurs données au sein d’un classement. La mise en œuvre de cette suite finie d'opérations permet par exemple d’attribuer une étiquette Y à une observation décrite par un ensemble de caractéristiques ou paramètres X grâce par exemple à la mise en œuvre d’une fonction f susceptible, de reproduire Y ayant observé X.
Y = f (X) + e où e symbolise le bruit ou erreur de mesure [0027] Par « méthode d’apprentissage supervisé », on entend au sens de l’invention un procédé permettant de définir une fonction f à partir d’une base de n observations étiquetées (Xi...n, Yi...n) où Y = f (X) + e. Par « méthode d’apprentissage non supervisée >>, on entend une méthode visant à hiérarchiser les données ou à diviser un ensemble de données en différents groupes homogènes, les groupes homogènes partageant des caractéristiques communes et cela sans que les observations soient étiquetées.
[0028] Par « diagnostic », on entend la détection et/ou l’identification chez un individu d'une pathologie quel que soit son stade. Notamment, le diagnostic permet de déterminer si un sujet est atteint d’une pathologie neurologique, neuromusculaire, articulaire, musculaire ou podologique.
[0029] Au sens de la présente invention, on entend par « pronostic >> la prévision de l'évolution d'une maladie. En particulier, le « pronostic >> s'entend de l'évaluation quant à la susceptibilité de développer la maladie, et/ou quant à la susceptibilité d'évolution vers un stade plus avancé, et/ou quant aux risques de complications et d'exacerbations, et/ou quant à son issue, etc.
[0030] L'« évaluation de l'évolution de la maladie » correspond à l'analyse dans le temps de l'évolution de la pathologie préalablement diagnostiquée ou pronostiquée. Un tel suivi dans le temps peut permettre de sélectionner, de valider et/ou d'adapter un traitement. Il permet également de déterminer l'intensité du suivi clinique nécessaire pour le patient. Ce suivi peut permettre de déterminer à tout moment si un traitement est nécessaire.
[0031] On entend par «traiter», «calculer», «déterminer», «afficher», «transformer», « extraire » « comparer » ou plus largement « opération exécutable », au sens de l’invention, une action effectuée par un dispositif ou un processeur sauf si le contexte indique autrement. À cet égard, les opérations se rapportent à des actions et/ou des processus d’un système de traitement de données, par exemple un système informatique ou un dispositif informatique électronique, qui manipule et transforme les données représentées en tant que quantités physiques (électroniques) dans les mémoires du système informatique ou d'autres dispositifs de stockage, de transmission ou d'affichage de l'information. Ces opérations peuvent se baser sur des applications ou des logiciels.
[0032] Les termes ou expressions « application », « logiciel », « code de programme », et « code exécutable » signifient toute expression, code ou notation, d'un ensemble d'instructions destinées à provoquer un traitement de données pour effectuer une fonction particulière directement ou indirectement (e.g. après une opération de conversion vers un autre code). Les exemples de code de programme peuvent inclure, sans s'y limiter, un sous-programme, une fonction, une application exécutable, un code source, un code objet, une bibliothèque et/ou tout autre séquence d'instructions conçues pour l'exécution sur un système informatique.
[0033] On entend par « processeur », au sens de l’invention, au moins un circuit matériel configuré pour exécuter des opérations selon des instructions contenues dans un code. Le circuit matériel peut être un circuit intégré. Des exemples d'un processeur comprennent, sans s'y limiter, une unité de traitement central, un processeur graphique, un circuit intégré spécifique à l'application (ASIC) et un circuit logique programmable.
[0034] On entend par « couplé », au sens de l’invention, connecté, directement ou indirectement avec un ou plusieurs éléments intermédiaires. Deux éléments peuvent être couplés mécaniquement, électriquement ou liés par un canal de communication.
[0035] On entend par « composite plastique », au sens de l’invention, un matériau multicomposants comprenant au moins deux composants non miscibles dans lequel au moins un composant est un polymère (thermoplastique ou thermodurcissable) et l’autre composant peut être un renfort tel qu’un renfort fibreux.
[0036] On entend par « polymère thermoplastique », au sens de l’invention, un polymère généralement solide à température ambiante, pouvant être cristallin, semi-cristallin ou amorphe, et qui se ramollit lors d’une augmentation de température, en particulier après passage de sa température de transition vitreuse (Tg) et s’écoule à plus haute température. Des exemples de thermoplastiques sont, par exemple : le polyéthylène basse densité (PEHD), le polyéthylène téréphtalate (PET) ou le polychlorure de vinyle (PVC).
[0037] On entend par « Polymère thermodurcissable >> une matière plastique qui se transforme de manière irréversible par polymérisation en un réseau polymère insoluble.
[0038] On entend par « amovible >> la capacité à être détachée, enlevée ou démontée aisément sans avoir à détruire des moyens de fixation soit parce qu’il n’y a pas de moyen de fixation soit parce que les moyens de fixation sont aisément et rapidement démontables (e.g. encoche, vis, languette, ergot, clips). Par exemple, par amovible, il faut comprendre que l’objet n’est pas fixé par soudure ou par un autre moyen non prévu pour permettre de détacher l’objet.
[0039] On entend par « sensiblement constante >> une valeur variant de moins de 30 % par rapport à la valeur comparée, de préférence de moins de 20 %, de façon encore plus préférée de moins de 10 %.
[0040] Dans la suite de la description, les mêmes références sont utilisées pour désigner les mêmes éléments.
[0041] Les dispositifs ou systèmes existants présentent généralement une pluralité de capteurs (e.g. capteurs de pression) répartis dans la chaussure et/ou semelle. Une telle répartition des capteurs entraîne une réduction de la robustesse du système. En outre, ces dispositifs ou systèmes sont généralement destinés à produire des données brutes qui sont ensuite analysées au niveau d’un terminal externe. Face à ces insuffisances, l’inventeur a développé un système 1 pour la quantification de la démarche d’un utilisateur tel que schématisé sur la figure 1.
[0042] En outre, pour rappel, les deux pieds contiennent le quart de tous les os du corps humain. Dans chaque pied, il est possible d’identifier 26 os, 33 muscles, 16 articulations et 107 ligaments. Les pieds portent le poids du corps en position debout et permettent la locomotion, assurant un rôle primordial dans l’équilibre, l’amortissement et la propulsion. Les pieds effectuent aussi plusieurs types de mouvements. En outre, les pieds comptent près de 7 200 terminaisons nerveuses, de sorte que toutes les maladies et autres troubles notamment neurologiques sont perceptibles directement ou indirectement au niveau de nos pieds et, d’autre part, peuvent être détectés à partir de notre manière de marcher ou de nous mouvoir. De manière générale, tout trouble qui apparaît dans le corps humain a un effet immédiat sur notre posture, de sorte que nos pieds adaptent naturellement notre manière de nous tenir sur le sol. C’est la raison pour laquelle les neurologues ont pour pratique, avant tout examen de fond, d’observer la marche de leurs patients. Cette simple observation à l’œil nu de la marche du patient permet déjà au professionnel de déceler voire détecter des anomalies qui affecteraient le système nerveux du patient.
[0043] Or les dispositifs existant se contentent généralement de reporter des indications relatives à des paramètres biométriques qui sont calculés en différés par des terminaux externes. Face à ces insuffisances, l’inventeur a développé un système 1 pour la quantification de la démarche d’un utilisateur, pouvant être utilisé pour détecter un trouble. Ce système présente l’avantage de pouvoir réaliser la quantification en temps réel lors de la marche classique ou sportive de l’individu sans que des conditions contrôlées ou des connexions de données ne soient nécessaires.
[0044] Le système 1 selon l’invention comporte une paire 10 de semelles et un terminal externe 20.
[0045] Les semelles 11,12 utilisables dans le cadre du système 1 selon l’invention peuvent par exemple correspondre à des semelles extérieures ou à des semelles intérieures, de chaussures. Ces semelles peuvent être amovibles ou être intégrées de manière permanente au semelage des chaussures. De façon préférée, les semelles sont des semelles intérieures amovibles.
[0046] Outre une symétrie transversale, la première semelle 11 de chaussure et une deuxième semelle 12 sont sensiblement similaires, et une seule semelle sera donc décrite dans la présente description. Les caractéristiques présentées sont donc partagées par la première semelle de chaussure et la deuxième semelle.
[0047] Une semelle selon l’invention peut correspondre à un produit multicouche comportant une couche supérieure destinée à être en contact, direct ou indirect, avec un pied d’un individu. Ainsi, la semelle 11 peut correspondre à un produit multicouche laminé ou comprenant une ou plusieurs couches noyées dans un polymère tel qu’un thermoplastique (e.g. polyuréthane, copolymère à bloc éther-ester, copolymère à bloc éther-amide, copolymères à blocs styréniques). Les différentes couches peuvent être soudées ensembles.
[0048] La semelle, de préférence intérieure, peut présenter une portion frontale adaptée pour être engagée par un avant-pied du pied d'un utilisateur, une portion médiane adaptée pour être engagée par une partie centrale du pied d'un utilisateur, une portion arrière adaptée pour être engagée par un arrière-pied du pied d'un utilisateur.
[0049] La longueur de la semelle est par exemple au moins deux fois supérieure à sa largeur. L'épaisseur de la semelle est par exemple au moins dix fois plus petite que sa longueur. La semelle peut ainsi présenter par exemple une épaisseur de moins d'un centimètre, de préférence inférieure à 0,75 centimètres, par exemple d'environ 0,5 centimètres.
[0050] La semelle peut avantageusement être sensiblement plane. En outre, elle peut présenter une épaisseur sensiblement constante sur toute leur surface. Cela est particulièrement avantageux dans le cadre d’une utilisation dans un contexte de podologie où la semelle intérieure est alors utilisée en complément d’une semelle classique puis d’une semelle orthopédique.
[0051] En outre, dans ce contexte, le système selon l’invention peut comporter des inserts associés aux semelles.
[0052] Avantageusement, la première semelle de chaussure et la deuxième semelle de chaussure sont des semelles amovibles.
[0053] Alternativement, une première semelle intérieure de chaussure peut également être intégrée de manière permanente dans une chaussure gauche, et une deuxième semelle intérieure de chaussure peut être intégrée de manière permanente dans la chaussure droite, par exemple lors de la confection desdites chaussure gauche et chaussure droite, en faisant partie du semelage desdites chaussures par exemple.
[0054] Les semelles 11,12, composants ladite paire 10 de semelles, comportent chacune un boîtier électronique 100,101,102. Comme présenté sur la figure 1, le boîtier électronique 101,102 est de préférence positionné au niveau d’une portion médiane de la semelle.
[0055] Un boîtier électronique 100 selon l’invention est détaillé dans la figure 2. Ne pesant que quelques grammes et étant de dimension réduite, ce boîtier électronique 100 se loge de façon peu encombrante dans n’importe quelle semelle intérieure et/ou extérieure. Ce faible volume limite les éventuels problèmes de confort de l'utilisateur et présente l’avantage de rendre moins onéreux et plus simple l’intégration de cette technologie dans la semelle lors du processus industriel.
[0056] Le choix de la matière de ce boîtier électronique était réalisé de façon à assurer sa solidité ainsi que la possibilité de l’insérer dans une semelle. En effet, il convenait de pouvoir fabriquer un produit qui puisse d’une part, résister au poids d'une personne et, d’autre part, être facilement inséré dans une semelle ou une chaussure. Allier miniaturisation et résistance du boîtier a été un véritable challenge : il a fallu réaliser de nombreux prototypes avant de déterminer la matière qui permette d’insérer un tel boîtier dans une semelle, sans altérer le confort de celle-ci.
[0057] Avantageusement, chaque boîtier électronique 100 comporte une enveloppe extérieure 103, ladite enveloppe extérieur étant essentiellement constituée d’un matériau de type composite plastique sélectionné parmi : un matériau composite thermoplastique ou un matériau composite thermodurcissable.
[0058] Le matériau composite plastique comporte de préférence un renfort fibreux. Le renfort fibreux se rapporte généralement à plusieurs fibres, des stratifils unidirectionnels ou un mat à filament continu, des tissus, des feutres ou des non-tissés qui peuvent être sous la forme de bandes, nappes, tresses, mèches ou pièces. De préférence, le renfort fibreux de la présente invention comporte des fibres végétales, des fibres minérales, des fibres polymères synthétiques, des fibres de verre, des fibres de basalte et des fibres de carbone, seules ou en mélange. De façon plus préférée, le renfort fibreux de la présente invention comporte des fibres de carbone ou des fibres de verre. De façon plus préférée, le renfort fibreux de la présente invention consiste essentiellement en des fibres de verre.
[0059] Le choix d’un matériau composite plastique a permis d'allier à la fois légèreté, efficacité de la transmission du signal et surtout solidité.
[0060] Ainsi, chaque boîtier électronique est de préférence léger et pèse moins de 10 grammes, de préférence moins de 8 grammes et de façon plus préférée moins de 6 grammes. En outre, il peut présenter une épaisseur inférieure à 5 mm, de préférence inférieure à 4 mm et de façon plus préférée inférieure à 3 mm. Cela lui permet de s’intégrer facilement dans une chaussure/semelle sans altérer le confort de l’utilisateur dans sa chaussure. Enfin, chaque boîtier électronique présente moins de 5 cm2 de surface sur sa face la plus grande, de préférence moins de 4 cm2 et de façon plus préférée moins de 3 cm2.
[0061] De façon préférée, l’enveloppe extérieure 103 du boîtier électronique 100 comporte une partie supérieure 103a et une partie inférieure 103b qui sont soudées. Une telle soudure, par exemple une soudure par ultrasons, permet d’augmenter la résistance à l’eau du boîtier électronique. Alternativement, la partie supérieure 103a et la partie inférieure 103b peuvent être séparées par un joint en polymère et maintenues par des moyens de fixation amovibles. Ainsi, chaque boîtier électronique peut comporter une enveloppe extérieure formée en deux parties et un joint venant se positionner entre deux parties de l’enveloppe extérieure.
[0062] Chaque boîtier électronique intègre avantageusement des piliers ou plots de soutien 104, de préférence un plot/cm2 pour résister aux pressions et forces d’impact des mouvements du pied. De préférence de forme arrondie pour augmenter sa résistance mécanique, il doit être assemblé de telle sorte à maintenir une étanchéité parfaite et rendre l’intérieur contenant la carte électronique et la source d’énergie protégé de l’humidité et des poussières.
[0063] Ainsi, de façon préférée, le boîtier électronique 100 selon l’invention comporte au moins deux plots de soutien 104, de façon plus préférée au moins trois plots de soutien 104 et de façon encore plus préférée au moins quatre plots de soutien 104.
[0064] Cela permet de renforcer encore plus la solidité du boîtier électronique, et notamment sa résistance à la pression, il a également été conclu, suite aux tests menés, que des plots de soutien s'avéraient très importants. L’insertion de tels plots permet au boîtier de mieux résister au poids d'une personne.
[0065] Avantageusement, le boîtier électronique 100 comporte une carte électronique présentant au moins une ouverture 105 permettant le passage d’au moins un plot de soutien 104, de préférence au moins deux ouverture 105.
[0066] En outre, de façon à augmenter encore la robustesse du système, chaque boîtier électronique comporte un matériau absorbeur de chocs tel que de la mousse polymère (e.g. polyuréthane, polyéther). Selon un mode de réalisation, le matériau absorbeur de chocs présente une densité comprise entre 20 kg/m3 et 50 kg/m3. Une telle couche de mousse protectrice permet également d’isoler la carte des vibrations et de l’humidité.
[0067] Selon un mode de réalisation de l’invention, la carte électronique est insérée dans un compartiment du boîtier spécialement conçu pour la recevoir.
[0068] Selon un autre mode de réalisation, le boîtier électronique 100 est formé par l’encapsulation de ses composants. Par exemple, l’encapsulation peut prendre la forme un revêtement enrobant ou d’une résine (e.g. silicone, époxy, polyuréthane). L’encapsulation de l’intégralité des composants (e.g. plateforme inertielle, module de traitement...) offre une bonne isolation et combine ainsi de bonnes propriétés électriques à une excellente protection mécanique.
[0069] En outre, le boîtier électronique selon l’invention comporte une plateforme inertielle 110,111,112 configurée pour générer un ensemble de données sur la démarche d’un utilisateur de la paire 10 de semelles.
[0070] Au cours de la marche d’un utilisateur, la plateforme inertielle 110 acquière des signaux représentatifs d'un paramètre de mouvement (accélération et/ou vitesse, par exemple vitesse angulaire) du pied selon les axes X, Y, Z. En outre, ces données peuvent ensuite être traitées pour générer au moins un signal d'accélération. La plateforme inertielle est par exemple constituée d'au moins un accéléromètre et un gyroscope. De façon préférée, elle comporte plusieurs accéléromètres et gyroscopes.
[0071] Le boîtier électronique peut également comporter un ou plusieurs magnétomètres de façon à acquérir trois signaux bruts supplémentaires correspondant aux valeurs de champs magnétiques sur trois dimensions.
[0072] Chaque boîtier électronique peut comporter en outre d’autres capteurs, notamment un inclinomètre, un baromètre et un altimètre pour bénéficier d'une précision accrue.
[0073] Il a été observé qu’une fréquence d’échantillonnage trop faible entraine une fiabilité faible alors qu’une fréquence d’échantillonnage trop élevée entraine une consommation importante d’énergie. Ainsi, de façon préférée, les signaux de sortie sont échantillonnés à une fréquence d’au moins 25 Hz et les signaux de sortie sont échantillonnés à une fréquence d’au plus 150 Hz. De façon plus préférée, les signaux de sortie sont échantillonnés à une fréquence comprise entre 30 Hz et 120 Hz et de façon encore plus préférée comprise entre 50 Hz et 100 Hz. Le choix de la fréquence est fait de façon à optimiser le rapport entre consommation d’énergie et la fiabilité de l’information acquise.
[0074] De préférence, la plateforme inertielle est apte à générer un ensemble de données comportant par exemple :
- un signal d'accélération du pied le long de l'axe X, Y et/ou Z,
- un signal de vitesse angulaire du pied autour de l'axe X, Y et/ou Z, et
- un signal de champ magnétique sur l'axe X, Y et/ou Z.
[0075] Ces six ou neuf signaux peuvent éventuellement être calibrés ou recalibrés notamment dans un repère fixe par rapport au sol.
[0076] En outre, le boîtier électronique selon l’invention comporte un module de traitement de données 120,121,122 configurée pour transformer l’ensemble de données généré.
[0077] Ce module de traitement peut être utilisée pour générer des paramètres biomécaniques de la démarche. De façon préférée, le module de traitement de données 120 est apte à transformer l’ensemble de données en au moins un paramètre biomécanique de la démarche, ledit paramètre biomécanique de la démarche étant de préférence sélectionné parmi : la posture, la pronation, la supination, la force d’impact, la zone d’impact, la longueur des pas, le temps de contact, le temps de vol, la boiterie, la force de propulsion, l’équilibre et plusieurs autres paramètres relatifs à l’utilisateur et décrivant sa démarche, ses postures et ses mouvements.
[0078] En outre, la transformation par le module de traitement de données peut avantageusement comprendre la segmentation des données en une pluralité de phases. De préférence, le module de traitement de données est apte à segmenter un pas en au moins quatre phases telles que : la phase d’impact (correspond au moment précis du contact du pied avec le sol), la phase d’appui (se déroule depuis la phase d’impact jusqu’au décollement du talon du sol), la phase de propulsion (débute quand le talon a quitté le sol et se termine quand le premier orteil a quitté le sol) et la phase de vol (débute quand le premier orteil a quitté le sol et se termine quand le talon touche le sol).
[0079] De façon plus particulière, le découpage ou la segmentation du pas peut permettre d’identifier les zones principales d’appui de l’utilisateur. Ainsi, le système peut être utilisé pour mesurer la forme du pas pendant la marche ou toute autre activité de l’utilisateur afin de déterminer les malformations éventuelles des pieds et postures de l’utilisateur.
[0080] Ainsi, le module de traitement 120 de données est apte à calculer, à partir des signaux générés par la plateforme inertielle, des paramètres biomécaniques précis, représentatifs de la démarche de l’utilisateur. De façon préférée, le module de traitement de données est apte à calculer les valeurs d’au moins un des paramètres biomécaniques suivants :
- la stabilité du pied lors de la phase de vol,
- le déroulé du pas (combien de temps respectivement sur le talon, l’appui ou la propulsion), la longueur du pas : correspond à la distance de progression vers l’avant du pied oscillant par rapport à l’autre,
- la largeur du pas : correspond à la distance entre les parties les plus internes de deux empreintes successives durant la marche, l’angle du pas : correspond à l’angle (e.g. en degrés) ouvert en avant formé entre l’axe de progression et l’axe du pied (talon - deuxième métatarsien), la longueur de la foulée : correspond à la distance de progression vers l’avant du pied oscillant, elle correspond généralement à deux longueurs du pas pour une marche valide,
- la largeur de la foulée : correspond à la distance entre les parties les plus internes de deux empreintes successives d’un même pied durant la marche,
La trajectoire du pas, et/ou
La cadence : correspond au nombre de pas par minute.
[0081] De façon plus préférée, le module de traitement de données est apte à calculer les valeurs d’au moins un des paramètres biomécaniques suivants : le déroulé du pas, la longueur de la foulée, la largeur de la foulée, et l’angle du pas.
[0082] Par exemple, le système 1 selon l’invention peut être configuré pour enregistrer dès les premières utilisations la longueur moyenne du pas de l’utilisateur et surveiller l’évolution de cette longueur. En fonction de l’âge de l’utilisateur, cette longueur pourra augmenter ou diminuer, mais cette évolution interviendra progressivement et sensiblement. Toutefois, si l’invention venait à détecter une évolution brusque de cette longueur de pas, elle l’interprétera comme une anomalie susceptible de révéler un trouble d’ordre physique ou autre chez l’utilisateur.
[0083] Dès lors, l’utilisateur sera alerté par le système selon l’invention, alors même que le trouble détecté est resté imperceptible pour lui. Ce sera également le cas lorsque sa démarche de l’utilisateur deviendrait tremblante, ou lorsqu’apparaîtrait une légère boiterie dans sa marche...
[0084] Dès lors, l’utilisateur pourra par anticipation, consulter tout professionnel de la santé de son choix pour procéder à des examens médicaux permettant de vérifier si ces évolutions correspondent ou pas à la naissance d'une pathologie ou d'une malformation.
[0085] En outre, le module de traitement de données selon l’invention est apte à calculer une asymétrie entre les paramètres biomécaniques d’une jambe droite par rapport aux paramètres biomécaniques d’une jambe gauche.
[0086] En outre, le module de traitement de données selon l’invention est apte à calculer la variabilité des paramètres biomécaniques associés à une jambe ou aux deux jambes.
[0087] Avantageusement, le module de traitement est apte à établir un profil de l’utilisateur lors d’une première période d’utilisation. Cette première période d’utilisation peut par exemple présenter une durée d’une journée, d’une semaine ou encore d’un mois. Une première période d’utilisation présente de préférence une durée suffisante pour calculer un ensemble de paramètres biomécaniques stable dans le temps avec de façon préférée une faible variabilité (e.g. inférieure à 20 %, de préférence inférieure à 10 %). Il faut généralement de quelques jours à quelques semaines pour établir un profil de l’utilisateur.
[0088] De façon préférée, le module de traitement est configuré pour établir un profil de paramètres biomécaniques de l’utilisateur comportant au moins un des paramètres suivants : longueur de pas, force d’impact, cadence (fréquence de pas) et temps de vol. De façon préférée, le profil de paramètres biomécaniques de l’utilisateur comportant au moins deux, de façon plus préférée au moins trois des paramètres suivants : longueur de pas, force d’impact, cadence et temps de vol.
[0089] Ainsi, le système 1 peut également être utilisée par des podologues ou des médecins pour analyser le profil de paramètres biomécaniques de l’utilisateur en vue de lui proposer des solutions adaptées. Cette analyse peut également se faire avec des sportifs pour réduire les risques de blessure ou améliorer leurs performances, ou encore dans le cadre d’une activité professionnelle pour détecter la pénibilité d'un poste de travail. Le système 1 selon l’invention pourrait alors servir comme un outil d'analyse ou de scanner mobile apte à fournir des données en temps réel.
[0090] Lorsqu’un boîtier électronique n’est pas en mesure de communiquer en temps réel avec l’autre boîtier et/ou avec le terminal, il stocke les informations récoltées et les transmettra en différé lorsque l’échange sera de nouveau possible. Cette transmission en différé des données recueillies est rendue possible grâce à la capacité de stockage dont est doté chacun des boîtiers électroniques.
[0091] Ainsi, le boîtier électronique selon l’invention comporte un module de stockage 130,131,132 de données, configuré pour mémoriser au moins une partie des données transformées et/ou des données générées. Plus particulièrement, il est configuré pour mémoriser les paramètres biomécaniques calculés par le module de traitement 120 ainsi que les paramètres biomécaniques de référence utilisés par le module de comparaison 140. Il peut également être configuré pour mémorisée les valeurs représentatives de l’évolution de l’équilibre de l’utilisateur. Avantageusement, le module de stockage 130,131,132 de données est configuré pour mémoriser au moins une partie des données transformées mais ne pas mémoriser les données générées. Ainsi, sa capacité n’est pas grevée par des données brutes générées.
[0092] En outre, le boîtier électronique comporte un module de comparaison de données 140, 141, 142 configuré pour comparer l’au moins un paramètre biomécanique à des paramètres biomécaniques de référence et il est apte à calculer une valeur représentative de l’évolution de la démarche de l’utilisateur. Cela peut lui permettre de quantifier la démarche d’un utilisateur et plus particulièrement d’identifier un trouble de la démarche.
[0093] Avantageusement, la comparaison est faite en temps réel. Ainsi, le boîtier va donc pouvoir non seulement constater les différentes positions mais également relever des carences ou des anomalies qui apparaissent au niveau de la marche ou plus généralement de la démarche de l’utilisateur. La comparaison peut être réalisée avec différentes données de références. Ainsi les données de référence sont par exemple sélectionnées parmi :
des données transformées, ou valeurs de paramètres biomécaniques, antérieures obtenues à partir de l’utilisateur utilisant le système selon l’invention, des données transformées, ou valeurs de paramètres biomécaniques, représentatives de pathologies, par exemple obtenues à partir d’individus atteints d’au moins une pathologie pouvant affecter la démarche, et des valeurs seuils prédéterminés et caractéristiques de certaines conditions pathologiques.
Données transformées antérieures obtenues à partir de l’individu utilisant le système selon l’invention :
[0094] Ici l’objectif est de détecter une évolution continue chez une personne.
[0095] Le module de comparaison 140 de données est notamment apte à réaliser un suivi dans le temps, de préférence en continu, de l’évolution des paramètres biomécaniques calculés d’un utilisateur. Le module peut en outre être configuré pour faire une comparaison à une fréquence journalière, hebdomadaire ou mensuelle.
[0096] Avantageusement, le module de comparaison 140 de données est apte à comparer les données calculées de paramètres biomécaniques au profil de l’utilisateur.
[0097] Ainsi, le système selon l’invention sera par exemple en mesure d’identifier ou de détecter une diminution de la longueur du pas d’un utilisateur au cours du temps. Une telle diminution n’est généralement pas normale et doit alerter l’utilisateur qui doit ensuite être en mesure de prendre des mesures préventives ou correctives.
Données transformées obtenues à partir d’individus atteints d’au moins une pathologie pouvant affecter la démarche [0098] Ici l’objectif est de vérifier si les paramètres biomécaniques calculés pour un individu utilisant le système ne sont pas similaires à des paramètres biomécaniques associés à des marches ou démarches considérées comme pathologiques ou pré-pathologiques ou à risque de développer une pathologie.
[0099] Ainsi, le module de comparaison 140 de données selon l’invention est configuré pour comparer les données transformées à des données de référence (e.g. paramètre biomécanique de référence) comportant des paramètres biomécaniques représentatifs de pathologies ou de risques de développer des pathologies.
[00100] Par exemple, les données transformées peuvent être comparées à des paramètres biomécaniques indicatifs de risques ou de présence de pathologies neurologiques telles que la maladie de Parkinson, la maladie de Huntington, la maladie de Charcot, de pathologies neuromusculaires avec notamment la myopathie de Duchenne de Boulogne, de pathologies musculaires telles que des déchirures ou des dystrophies musculaires, de pathologies articulaires telles que des entorses, des lésions traumatiques des ménisques ou de l’arthrite ou encore de pathologies podologiques telles que des tendinopathies, de la scoliose ou des jambes arquées.
[00101] De façon plus particulière, les valeurs de paramètres biomécaniques de référence peuvent être associées à des pathologies reconnues, les démarches étant alors sélectionnées parmi : pas parkinsoniens, Choré de Huntington, hydrocéphalie à pression normale, boiterie, marche salutante, claudication intermittente radiculaire, marche dandinante, marche en fauchage, marche steppante, marche avec rétropulsion, marche talonnante, marche vestibulaire, marche spasmodique, marche ébrieuse, ataxie de la marche, marche hésitante, marche douloureuse, marche « petits pas >>, ou encore marche tremblante.
[00102] Le système selon l’invention ne permet pas un diagnostic. Il permet néanmoins la génération d’une alerte visant à prévenir un utilisateur d’un trouble dans sa démarche qu’il pourrait être nécessaire d’étudier plus avant par exemple en ayant recours à un médecin.
[00103] Par exemple, dans le cadre de la maladie de Parkinson, il est aujourd’hui établi que certains paramètres biomécaniques de la marche sont associés à cette maladie. Il est observé chez la personne atteinte de la maladie de Parkinson une démarche voûtée à petits pas, ou encore le défaut d'initiation, le phénomène de festination, et une instabilité posturale.
[00104] Le système, par le biais des différents capteurs de la plateforme inertielle, est apte à détecter les petits pas et à calculer le temps de vol, le temps de contact ainsi que la longueur du pas. Si le temps de contact est supérieur au temps de vol dans ce cas, les petits pas sont caractérisés. L'instabilité posturale va être détectée par plusieurs paramètres tels que ceux liés à la marche avec rétropulsion. Dans ce cas, une mesure de déroulé du pas est effectuée pour déterminer la valeur des pics c'est à dire la pose des talons et la pose des orteils et ainsi établir des seuils. Si le seuil est atteint, une instabilité posturale pourra être caractérisée.
[00105] En outre, dans le cadre de la myopathie de Duchenne, maladie neuromusculaire se traduisant par une dégénérescence du tissu musculaire et présentant notamment comme symptômes une démarche gauche et des chutes fréquentes, le système 1 selon l’invention pourra être configuré pour mesurer et enregistrer les chutes et risques de chute auxquels l’utilisateur a été exposé.
[00106] En particulier, le module de comparaison de données peut être configuré pour générer une donnée sélectionnée parmi :
un indice d’efficacité d’un protocole de soin : correspond par exemple à une valeur pouvant d’aider un praticien Hospitalier à identifier une progression dans la démarche d’un patient qu’il pourra ensuite utiliser dans le cadre de ces propres méthodes de façon à évaluer l’efficacité d’un traitement ;
une donnée de la nature de l’appui : correspond par exemple à la manière dont le pied se présente au sol : par le talon, la voûte plantaire ou les orteils ;
une donnée de profil de pas : correspond par exemple à la force d’impact, le temps d’impact au sol, la cadence ou encore un problème de boiterie, c’est-à-dire un déséquilibre pied droit/pied gauche ;
une donnée de technique de marche : correspond au déroulé du pas (phase d’appui et phase oscillante), que l’on décompose en attaque talon, phase de freinage, poussée valgisante et phase de propulsion ;
une donnée de zone d’appui : correspond par exemple à la pronation ou la supination ;
- une donnée de solution corrective : correspond par exemple à une solution corrective de type inserts correctifs ou bien une solution de type exercices recommandés.
[00107] En outre, le boîtier électronique selon l’invention comporte un premier moyen de communication 150,151,152 configuré de façon à ce que le boîtier électronique 100 d’au moins une des semelles soit apte à transmettre au moins une partie des données transformées à un terminal externe 20. Ces données peuvent être transmises en temps réel ou en différé à un terminal externe 20. Le terminal externe 20 peut par exemple être un système distant tel qu’une tablette, un téléphone mobile (« smartphone >> en terminologie anglosaxonne), un ordinateur ou un serveur.
[00108] Avantageusement, chaque boîtier électronique comporte en outre un second moyen de communication configuré de façon à ce que le boîtier électronique 101 d’une première semelle soit apte à communiquer avec le boîtier électronique 102 d’une seconde semelle, et en ce qu’au moins un module de traitement de données 121,122 soit configuré pour calculer, de préférence conjointement, des ensembles de données générés à partir des deux semelles 11,12, et plus particulièrement de la plateforme inertielle, composant la paire 10 de semelles. En effet, le calcul de certains paramètres biomécaniques d’intérêt nécessite les données provenant des deux semelles.
[00109] Les premiers et deuxièmes moyens de communication sont aptes à recevoir et à transmettre les données sur au moins un réseau de communication. De préférence la communication est opérée par l’intermédiaire d’un protocole sans fils tel que wifi, 3G, 4G, et/ou Bluetooth.
[00110] En outre, le boîtier électronique selon l’invention comporte une source d’énergie 160,161,162. La source d’énergie est de préférence de type batterie, rechargeable ou non. De préférence la source d’énergie est une batterie rechargeable. En outre, elle peut être associée à un système de recharge par le mouvement ou par une énergie extérieure. Le système de recharge par une énergie extérieure peut notamment être un système de recharge par connexion filaire ou bien un système de recharge par induction.
[00111] En outre, le boîtier électronique selon l’invention peut comporter un moyen de connexion filaire 180, de préférence protégé par une languette amovible. Ce moyen de connexion filaire peut être par exemple un port USB ou firewire. Ce moyen de connexion filaire peut être utilisé comme évoqué ci-dessus pour recharger la batterie mais également pour échanger des données et par exemple mettre à jour le micrologiciel de la carte électronique portant les différents composants du boîtier électronique.
[00112] En effet, les différents composants du boîtier électronique sont de préférence agencés sur une carte électronique 170 (ou circuit imprimé). En outre, les différents moyens et modules du boîtier électronique 100 sont représentés de façon distincte sur les figures 1 et 2 mais l’invention peut prévoir divers types d’agencement comme par exemple un seul module cumulant l’ensemble des fonctions décrites ici. De même, ces moyens peuvent être divisés en plusieurs cartes électroniques ou bien rassemblés sur une seule carte électronique. En outre, lorsque l’on prête une action à un dispositif, un moyen ou un module, celle-ci est en fait effectuée par un microprocesseur du dispositif ou module commandé par des codes instructions enregistrés dans une mémoire. De même, si l’on prête une action à une application, celle-ci est en fait effectuée par un microprocesseur du dispositif dans une mémoire duquel les codes instructions correspondant à l’application sont enregistrés. Lorsqu’un dispositif ou module émet ou reçoit un message, ce message est émis ou reçu par une interface de communication.
[00113] En outre, le système 1 comporte un terminal externe 20 apte à recevoir des données telles qu’au moins un paramètre biomécanique et/ou la valeur représentative de l’évolution de la démarche de l’utilisateur.
[00114] Ainsi, l'utilisateur peut accéder à des données liées à ses activités physiques quotidiennes et relatives à plusieurs paramètres biomécaniques, comme la posture, la pronation/supination, la force d'impact, la longueur des pas, le temps de contact, la boiterie, l’équilibre et plusieurs autres paramètres relatifs à l’utilisateur et décrivant ses déplacements, sa marche, ses postures et ses mouvements et ainsi de suivre leur évolution.
[00115] Mais surtout, il peut accéder à des données de comparaison, ou valeurs représentatives de l’évolution de la démarche, pouvant être relatives d’une part, à une comparaison dans le temps des valeurs de paramètres biomécaniques pour suivre leur évolution et détecter des anomalies pouvant être liées à la naissance d’une pathologie ou d'une malformation et, d’autre part, de comparer ces données à d'autres paramètres reconnus comme étant associés à des pathologies et d'alerter l'utilisateur en cas de similitude notable révélatrice d’une pathologie ou d’une malformation et, enfin, de permettre à un professionnel de la santé de détecter une malformation et/ou de surveiller les effets d’un traitement médical prescrit à un patient.
[00116] Le terminal externe 20 est généralement une tablette, un téléphone mobile (« smartphone » en terminologie anglosaxonne), un ordinateur ou un serveur. Il peut être apte à transférer ces données à un serveur distant 30. Il est alors par exemple possible d’accéder à ce serveur distant via une interface web. Toutes les communications avec le serveur distant peuvent être sécurisées par exemple par des protocoles HTTPS et cryptage AES 512. Ainsi, cela peut permettre, via un client, l’accès aux données par du personnel médical en charge du suivi de l’utilisateur.
[00117] En outre, notamment dans le cadre du calcul d’une valeur représentative de l’évolution de la démarche, le module de comparaison 140 de données et/ou le terminal externe 20 peuvent par exemple être aptes à mettre en œuvre des algorithmes basés sur des méthodes d’apprentissage supervisé ou non supervisé. Ainsi, avantageusement, le système 1 est configuré pour mettre en œuvre les valeurs de paramètres biomécaniques dans un ou plusieurs algorithmes, de préférence préalablement calibrés. Ces algorithmes peuvent avoir été construits à partir de différents modèles d’apprentissage, notamment de partitionnement, supervisés ou non supervisés. Un algorithme d’apprentissage non supervisé peut par exemple être sélectionné parmi un modèle de mélange Gaussien non supervisé, une classification ascendante hiérarchique (Hierarchical clustering Agglomerative en terminologie AngloSaxonne), une classification descendante hiérarchique (Hierarchical clustering divisive en terminologie Anglo-Saxonne). Alternativement, l’algorithme repose sur un modèle d’apprentissage statistique supervisé configuré de façon à minimiser un risque de la règle d’ordonnancement et ainsi permettant d’obtenir des règles de prédiction plus performantes. Dans ce cas, les étapes de calcul de détermination et d’estimations peuvent être basées sur un modèle, entraîné sur un jeu de données et configuré pour prédire une étiquette (e.g. démarche similaire ou non à la démarche enregistrée). Par exemple, aux fins de la calibration, il est possible d’utiliser un jeu de données représentatif d’une situation dont l’étiquette est connue, par exemple des paramètres biomécaniques caractéristiques de la maladie de Parkinson. Le jeu de donnée peut également comprendre des étiquettes multiples. L’algorithme peut être issu de l’utilisation d’un modèle d’apprentissage statistique supervisé sélectionné par exemple parmi les méthodes à noyau (e.g. Séparateurs à Vaste Marge - Support Vector Machines SVM, Kernel Ridge Régression), les méthodes d’ensembles (e.g. arbres de décision) partitionnement hiérarchique, partitionnement en k-moyenne, arbres de décision, régression logique ou les réseaux de neurones.
[00118] Le module de comparaison 140 et/ou le terminal externe 20 peuvent également être aptes à comparer, de préférence en temps réel, les données de paramètres biomécaniques à des seuils critiques prédéterminés de paramètres biomécaniques ou de la valeur représentative de l’évolution de la démarche et à générer une alerte en fonction du résultat de la comparaison. Cela permet au système d’identifier des risques potentiels et par exemple des démarches déviant de la normalité.
[00119] Ainsi, le système 1 selon l’invention va être en mesure d’analyser les valeurs générées et d’affiner l’analyse de façon à interpréter l’évolution des valeurs des paramètres dans le temps pour relever ou non une anomalie de la démarche possiblement révélatrice d’un risque ou d’une pathologie ou d’une malformation potentielle. Dès lors que le système 1 constate une similitude entre les données de l’utilisateur et des paramètres de surveillance caractéristiques d’une ou de plusieurs pathologies identifiées, elle pourra alerter ledit utilisateur par un message sur le terminal distant et l’inviter à prendre contact avec un professionnel de la santé pour procéder à des examens plus approfondis.
[00120] En outre, le système 1 selon l’invention peut être utilisé dans le cadre d’un procédé de pronostic de façon par exemple à suivre l’efficacité de traitements ou de protocoles de soin prescrits à des patients dans le cadre de pathologies déterminées.
[00121] Par exemple, actuellement, lorsqu’un professionnel de la santé prescrit un traitement à son patient, il est obligé d’attendre les deux ou trois prochains rendez-vous avec ce patient pour pouvoir évaluer l’efficacité du traitement prescrit en se basant sur des examens biologiques et/ou sur les sensations rapportées par ledit patient. Ce mode d’évaluation, rapporté à certaines pathologies de type neurologique, peut se révéler aléatoire.
[00122] Une sclérose en plaques est une maladie se traduisant par des accidents neurologiques répétés, régressifs (au moins en début de maladie), touchant des fonctions variables (vision, motricité, sensibilité, etc.), dont les poussées sont disséminées dans le temps et dans l'espace. Cette maladie étant incurable actuellement, les traitements prescrits visent à améliorer les fonctions après une poussée ou à repousser de nouvelles crises. Dans cette hypothèse, le professionnel de santé est relativement démuni pour obtenir un suivi de son patient. Il ne dispose par ailleurs d’aucun moyen pour s’assurer que le traitement qu’il a prescrit a un effet bénéfique sur ce patient. L’Invention permet de surmonter cette difficulté.
[00123] Dans un autre exemple, associé à une myopathie, dans l’hypothèse où un professionnel de la santé proposerait un traitement particulier à son patient souffrant de cette pathologie, il pourra, grâce au système 1 selon l’invention, prendre connaissance de l’évolution de la démarche de son patient et évaluer l’efficacité du traitement prescrit. S’il est constaté une réduction des collisions et chutes chez ce patient, le professionnel pourra conclure à une amélioration de l’état de son patient suite à l’efficacité du traitement. Dans le cas contraire, si la fréquence des collisions et chutes restent identique ou augmente, le professionnel pourra constater la dégradation de l’état du patient et conclure à l’inefficacité du traitement.
[00124] En outre, le terminal externe 20 ou le serveur distant 30 peuvent comporter :
Un module de calcul apte à étudier les données biomécaniques recueillies au quotidien et analyser l’évolution de ces données dans le temps. Le module de calcul peut par exemple réaliser un suivi dans le temps de l’évolution de ces données, qui seront mis en relais avec l’âge de cet utilisateur et ses activités physiques quotidiennes, un module d’alerte apte à alerter l’utilisateur, et éventuellement un personnel médical, d’une évolution anormale d’un ou plusieurs paramètres biomécaniques pouvant correspondre à l’apparition ou à un risque accru d’apparition d’une ou de plusieurs pathologie, un module de communication apte à contacter et informer directement un professionnel de la santé ou toute autre personne choisie et indiquée auparavant par l’utilisateur dans l’application et/ou apte à fournir régulièrement à l’utilisateur des informations liées à son activité quotidienne et l’évolution des paramètres biomécaniques dans le temps,
- un module correctif apte à proposer, par exemple via le terminal externe, des solutions pour rectifier ou prévenir la malformation en proposant des exercices physique ou des inserts correctifs à intégrer sous le pied, un module de pronostic apte à mesurer l’effet, et possiblement l’efficacité, d’un protocole de traitement neurologique, médical ou autre en suivant l’évolution de tout ou partie des paramètres de la marche via par exemple la valeur représentative de l’évolution de la démarche de l’utilisateur et apte à communiquer à l’utilisateur ou directement à son médecin ou toute autre personne prédéterminée tout ou partie des évolutions constatées des données recueillies de la démarche dudit utilisateur.
[00125] Selon un autre aspect, l’invention porte sur un procédé de quantification 200 de la démarche d’un utilisateur mettant en œuvre un système de quantification comportant une paire 10 de semelles et un terminal externe 20, les semelles 11,12, composant ladite paire 10 de semelles, comportant chacune un boîtier électronique 100,101,102, chaque boîtier électronique 100,101,102 comprenant une plateforme inertielle 110,111,112, un module de traitement de données 120,121,122, un module de stockage 130,131,132 de données, un module de comparaison de données 140,141,142, un premier moyen de communication 150,151,152, et une source d’énergie 160,161,162. De préférence, le procédé de quantification est mis en œuvre à partir d’un système de quantification selon l’invention.
[00126] Le procédé de quantification selon l’invention comporte les étapes suivantes :
Génération 210, par la plateforme inertielle 110,111,112, d’un ensemble de données sur la démarche d’un utilisateur de la paire 10 de semelles,
- Transformation 220, par le module de traitement de données 120,121,122, de l’ensemble de données généré en au moins un paramètre biomécanique,
Mémorisation 230, par le module de stockage 130,131,132 de données, d’au moins un paramètre biomécanique,
Comparaison 240, par le module de comparaison de données 140,141,142, de l’au moins un paramètre biomécanique à des paramètres biomécaniques de référence,
Calcul 250, par le module de comparaison de données 140,141,142, d’une valeur représentative de l’évolution de la démarche de l’utilisateur,
- Transmission 260, par un premier moyen de communication 150,151,152 d’au moins une des semelles, de l’au moins un paramètre biomécanique et/ou de la valeur représentative de l’évolution de la démarche de l’individu au terminal externe 20.
[00127] En outre, le procédé selon l’invention peut comporter une étape d’identification des zones d’appui et le déroulé du pas lors du déplacement d’un utilisateur (marche ou course). Une telle étape peut permettre de quantifier le niveau de sollicitation de chacun des pieds de l’utilisateur et possiblement prévenir une détérioration de sa démarche.
[00128] Le procédé selon l’invention peut également comporter une étape de détermination du déroulé du pas lors du déplacement d’un utilisateur. De façon plus particulière, il peut comprendre une étape de définition du profil de pas de l’utilisateur.
[00129] Notamment dans ce cadre, l’invention peut permettre de proposer des solutions permettant de corriger la démarche de l’utilisateur de façon à prévenir l’apparition de malformations. Ainsi, le procédé selon l’invention peut inclure une sélection d’exercices pouvant améliorer ledit déroulé du pas et éventuellement réduire la fatigue physique ou les risques de blessures pour l’utilisateur, une sélection d’inserts à mettre en place, ou une sélection d’autres produits chaussants plus adaptés.
[00130] En outre, le procédé selon l’invention peut également comporter une étape d'évaluation de l'évolution d’une maladie. Ainsi, un praticien sera à même de valider et/ou d'adapter un traitement.
[00131] Un avantage de la présente invention est de permettre spécifiquement à des podologues de caractériser la marche ou la démarche d’un patient, afin de réaliser à son profit des semelles adaptées.
[00132] Dans ce contexte, selon un autre aspect, l’invention porte sur un procédé de conception de semelles orthopédiques comportant les étapes suivantes :
une étape de mise en œuvre d’un procédé de quantification de la démarche selon l’invention, et
- une étape de définition de la structure de semelles orthopédiques en fonction des données de suivi obtenues lors de l’étape de mise en œuvre.
[00133] Dans ce contexte, selon un autre aspect, l’invention porte sur un procédé de fabrication de semelles orthopédiques comportant les étapes suivantes :
une étape de mise en œuvre d’un procédé de quantification de la démarche selon l’invention,
- une étape de définition de la structure de semelles orthopédiques en fonction des données de suivi obtenues lors de l’étape de mise en œuvre, et une étape de fabrication des semelles orthopédiques définies à l’étape précédente.
[00134] Dans le cadre des procédés de conception et de fabrication de semelles orthopédiques, l’étape de définition de la structure de semelles orthopédiques peut comprendre l’exécution d’un programme de modélisation en trois dimensions de la forme de la semelle sur la base des données de suivi obtenues lors du procédé de quantification. En outre, cette étape peut comprendre outre la définition de la forme de la semelle et/ou la densité de différentes zones de la semelle de façon à prendre en compte des données générées par le système selon l’invention, comme par exemple, des données de zone d’appui générées préalablement. Cette modélisation en trois dimensions peut également être corrigée manuellement à l'aide des mesures manuelles de façon à obtenir un modèle le plus adapté à la démarche du futur utilisateur. Ce modèle en 3D est défini par des données (coordonnées spatiales) qui sont exploitables par exemple par une machine-outil, par exemple de découpe numérique, configurée pour fabriquer au moins une partie de la semelle (e.g. claque, languette, quartiers). Ces pièces découpées peuvent ensuite être assemblées pour former une semelle orthopédique ou éventuellement une chaussure comportant ladite semelle orthopédique.
[00135] Comme cela a été détaillé ci-dessus, la présente invention permet de réaliser un suivi de l’évolution des données biomécaniques dans le temps afin de pouvoir détecter toute évolution anormale par comparaison avec les valeurs de ces données recueillies lors de la première utilisation et au fur et à mesure des utilisations suivantes. En outre, la présente invention permet d’analyser les données biomécaniques et les comparer à des paramètres de surveillance déterminés, afin de détecter chez l’utilisateur un risque de développer une pathologie ou malformation (notamment chez l’enfant). Elle peut également mesurer la fatigue et les risques de blessures articulaires ou musculaires de l’utilisateur : s’il court en forçant sur la pointe des pieds, il y’a un risque élevé de blessures musculaires ; inversement, s’il court en appuyant fortement sur le talon, les blessures encourues seront d’ordre articulaires.
[00136] Avantageusement, l’invention intervient ici comme un système de détection en amont, capable de relever la moindre anomalie dans la marche ou la posture de l’utilisateur, et révélatrice de l’apparition d’un trouble déterminé. Ainsi, sans être une méthode permettant de poser un diagnostic, la présente invention peut permettre à un professionnel de la santé, dans le cadre de pathologies déterminées (maladies neurologiques, notamment), de détecter un risque accru de développer la pathologie, de surveiller l’efficacité d’un protocole de soin ou traitement prescrit à un patient et également de suivre la rééducation d’un patient (ex : joueur de football). Le professionnel de la santé de disposera alors d’un ensemble d’informations biomécaniques concernant le patient, dont l’analyse et l’interprétation le conduiront à une compréhension plus pertinente des troubles dont souffre le patient. Le professionnel pourra affiner son diagnostic et adapter le protocole de soin en fonction des informations qui lui seront transmises à partir des données biomécaniques du patient.
[00137] Du fait de tous les avantages de la présente invention, il est en outre possible de réaliser un suivi en temps réel de l’évolution de la démarche de l’utilisateur afin de prévenir au plus vite toute dégradation de son état de santé. Cela est notamment possible via un système moins complexe, plus robuste et plus autonome par rapport à ceux utilisés jusqu’à présent.
[00138] Tous ces avantages contribuent donc à améliorer le fonctionnement et à réduire les risques pathologiques.
Claims (10)
- Revendications1. Système (1 ) de quantification de la démarche d’un utilisateur pour obtenir une valeur représentative de l’évolution de la démarche dudit utilisateur, comportant une paire (10) de semelles, les semelles (11,12), composants ladite paire (10) de semelles, comportant chacune un boîtier électronique (100,101,102), chaque boîtier électronique (100,101,102) comprenant :- une plateforme inertielle (110,111,112) configurée pour générer un ensemble de données sur la démarche d’un utilisateur de la paire (10) de semelles,- un module de traitement de données (120,121,122) configuré pour transformer l’ensemble de données généré en au moins un paramètre biomécanique,- un module de stockage (130,131,132) de données configuré pour mémoriser l’au moins un paramètre biomécanique,- un module de comparaison de données (140,141,142) configuré pour comparer l’au moins un paramètre biomécanique à des paramètres biomécaniques de référence et calculer une valeur représentative de l’évolution de la démarche de l’utilisateur,- un premier moyen de communication (150,151,152) configuré de façon à ce que le boîtier électronique (101) d’au moins une des semelles soit apte à transmettre l’au moins un paramètre biomécanique et/ou la valeur représentative de l’évolution de la démarche de l’utilisateur au terminal externe (20), et- une source d’énergie (160,161,162).
- 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque boîtier électronique comporte en outre un second moyen de communication configuré de façon à ce que le boîtier électronique (101) d’une première semelle soit apte à communiquer avec le boîtier électronique (102) d’une seconde semelle, et en ce qu’au moins un des modules de traitement de données (131,132) soit configuré pour transformer des ensembles de données générés à partir des deux semelles (11,12) composant la paire (10) de semelles en au moins un paramètre biomécanique.
- 3. Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que chaque boîtier électronique comporte en outre d’autres capteurs, notamment un magnétomètre, un baromètre ou un altimètre .
- 4. Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la transformation par le module de traitement (120,121,122) de données comprend la segmentation des données en une pluralité de phases de pas.
- 5. Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le module de traitement (120,121,122) de données comporte des moyens aptes à calculer une asymétrie entre les paramètres biomécaniques d’une jambe droite par rapport aux paramètres biomécaniques d’une jambe gauche.
- 6. Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le module de traitement (120,121,122) de données comporte des moyens aptes à calculer la variabilité des paramètres biomécaniques associés à une jambe ou aux deux jambes.
- 7. Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le module de traitement (120,121,122) de données comporte des moyens aptes à établir un profil de paramètres biomécaniques de l’utilisateur comportant au moins un des paramètres suivants : longueur de pas, angle de pas, force d’impact, cadence et temps de vol.
- 8. Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le module de comparaison de données comporte des moyens aptes à générer une donnée sélectionnée parmi : un indice d’efficacité d’un protocole de soin, une donnée de nature de l’appui, une donnée de profil du pas, une donnée de technique de marche, une donnée de zone d’appui, et une donnée de solution corrective.
- 9. Procédé de quantification (200) de la démarche d’un utilisateur mettant en oeuvre un système de quantification comportant une paire (10) de semelles et un terminal externe (20), les semelles (11,12), composants ladite paire (10) de semelles, comportant chacune un boîtier électronique (100,101,102), chaque boîtier électronique (100,101,102) comprenant une plateforme inertielle (110,111,112), un module de traitement de données (120,121,122), un module de stockage (130,131,132) de données, un module de comparaison de données (140,141,142), un premier moyen de communication (150,151,152), et une source d’énergie (160,161,162), ledit procédé comportant les étapes suivantes :- Génération (210), par la plateforme inertielle (110,111,112), d’un ensemble de données sur la démarche d’un utilisateur de la paire (10) de semelles,- Transformation (220), par le module de traitement de données (120,121,122), de l’ensemble de données généré en au moins un paramètre biomécanique,- Mémorisation (230), par le module de stockage (130,131,132) de données, d’au moins un paramètre biomécanique,Comparaison (240), par le module de comparaison de données (140,141,142), de l’au moins un paramètre biomécanique à des paramètres biomécaniques de référence,- Calcul (250), par le module de comparaison de données (140,141,142), d’une valeur représentative de l’évolution de la démarche de l’utilisateur,- Transmission (260), par un premier moyen de communication (150,151,152) d’au moins une des semelles, de l’au moins un paramètre biomécanique et/ou de la valeur représentative de l’évolution de la démarche de l’individu au terminal externe (20).
- 10. Procédé de conception de semelles orthopédiques comportant les étapes suivantes :- une étape de mise en œuvre d’un procédé de quantification de la démarche selon la revendication 9, et une étape de définition de la forme et de l’ergonomie de semelles orthopédiques en fonction des données de suivi obtenues lors de l’étape de mise en œuvre.
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