FR3115674A1 - Méthode de caractérisation neuromusculaire et banc de mesure associé - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne une méthode de caractérisation neuromusculaire d’au moins un membre inférieur et/ou supérieur d’un individu par un banc de mesure. Cette méthode comprend une étape (E1) d’installation de l’individu dans le banc de mesure, une étape (E5) de déverrouillage du siège de l’individu, une étape (E6) de réception de l’individu sur une plateforme de force, une étape (E7) de poussée de l’individu sur la plateforme de force, une étape (E8) d’acquisition des signaux et une étape (E10) de traitement de données à partir des signaux acquis. Dans une étape (E11) le chariot est amorti et le siège est ensuite bloqué dans une étape (E12) en fin de course après l’étape de poussée puis ramené doucement vers une position de test.
Figure pour l’abrégé : Fig. 12
Description
La présente invention concerne une méthode de caractérisation neuromusculaire et motrice d’au moins un membre inférieur et/ou supérieur d’un individu et un banc de mesure pour la mise en œuvre de cette méthode.
La caractérisation neuromosculaire d’un membre inférieur d’un individu est bien connue de l’homme du métier. Une telle caractérisation est par exemple divulguée dans le document « Isocinetisme, Guide clinique, 2009, de M. Elio Di Palma » accessible via l’adresse suivante : https://elitemedicale.fr/media/documentations/Easytech/isocinetisme/Isocinetique_easytech_guide_clinique.pdf. Les systèmes isocinétiques sont utilisés pour le diagnostic kiné, le bilan fonctionnel, la rééducation et l’entraînement dans des cas de déficits neuromusculaires. Ils permettent de recueillir des informations objectives ce qui permet de réaliser un programme de rééducation basé sur des faits. Une rééducation fondée sur le suivi des performances avec un travail musculaire dosé constitue non seulement un traitement d’une grande efficacité pour corriger les déficits musculaires, mais c’est aussi une méthode qui permet d’accroître les capacités de coordination, difficiles à améliorer avec des méthodes d’entraînement conventionnelles.
Un exercice isocinétique consiste en un mouvement à vitesse constante dans lequel la résistance s’adapte automatiquement à la force appliquée, à condition que la vitesse du mouvement soit maintenue. Ce type de mouvement garantit une contraction musculaire maximale durant l’intégralité de l’exercice, et pour chaque degré de mouvement articulaire. L’utilisation d’instruments adaptés permet de personnaliser les exercices en fonction de l’âge, du sexe et de la pathologie et de définir la meilleure méthode d’entraînement/rééducation des structures musculaires à chaque phase du projet d’entraînement ou de rééducation. Pour effectuer ces exercises isocinétiques l’individu est assis sur un siège statique et il pousse, à l’aide de la partie avant d’un de ses tibias, un bras de force robotisé. De tels exercices isocinétiques sont notamment décrits dans la thèse : « Développement d’une méthode d’exploration de la balance musculaire basée sur la modélisation du signal isocinétique » de Maryne Cozette consultable sur le lien www.theses.fr/2019AMIE0018. Bien qu’assez simple à réaliser, les tests isocinétiques présentent un certain nombre d’inconvénients. Par exemple, ces tests sont peu fiables et les médecins ne peuvent s’appuyer totalement sur les mesures effectuées pour établir un protocole complet de reprise d’une activité physique après une blessure musculo-articulaire. De plus, ces tests ne mesurent que les forces articulaires à vitesse constante muscle par muscle. En outre, ceux-ci ne sont pas adaptés pour tout public pour des raisons techniques et de sécurité. Enfin, la reproductibilité des mesures est difficile à obtenir.
Le document US2019/0282848 décrit une machine d’exercice de presse pour jambes. Cette machine d’exercice comprend :
- un châssis principal,
- une première barre rotative reliée à une première extrémité du châssis principal,
- une seconde barre rotative reliée à une seconde extrémité du châssis principal,
- un ensemble de support connecté à chacune des premières et seconde barres rotatives, dans lequel la rotation des première et seconde barres rotatives amène l’ensemble de support à se déplacer par rapport au châssis principal ;
- une barre de support de siège ;
- une siège monté sur la barre de support de siège, dans lequel l’ensemble de support maintient ladite barre de support de siège selon un certain angle.
- un châssis principal,
- une première barre rotative reliée à une première extrémité du châssis principal,
- une seconde barre rotative reliée à une seconde extrémité du châssis principal,
- un ensemble de support connecté à chacune des premières et seconde barres rotatives, dans lequel la rotation des première et seconde barres rotatives amène l’ensemble de support à se déplacer par rapport au châssis principal ;
- une barre de support de siège ;
- une siège monté sur la barre de support de siège, dans lequel l’ensemble de support maintient ladite barre de support de siège selon un certain angle.
Dans cette machine d’exercice de presse, l’individu vient se muscler en déplaçant le siège sur la barre de support de siège par extension de ses membres inférieurs à partir d’une plateforme. Un système de poids via un câble permet d’ajuster la difficulté de déplacement du siège et donc l’effort à fournir par l’individu. Au cours du mouvement, les pieds de l’individu sont toujours en contact avec la plateforme. Le siège se déplace donc librement sur le support de siège. Cette machine d’exercice de presse ne constitue cependant pas un banc de mesure pour la mise en œuvre d’une méthode de caractérisation neuromusculaire. En outre, elle ne permet pas une poussée maximale à vide ou à charge légère de type balistique car la course du siège est insuffisante et il n’y a pas de freinage associé.
Il existe donc un besoin de proposer une nouvelle méthode de caractérisation neuromusculaire qui soit fiable et facile à mettre en œuvre.
La présente invention vise à remédier au moins en partie à ce besoin.
Plus particulièrement, la présente invention vise à améliorer la détection de risques musculo-ostéo-articulaire sur des individus présentant un déséquilibre fonctionnel tel qu’un déséquilibre musculaire, proprioceptif, psychologique ou autres.
Un premier objet de l’invention concerne une méthode de caractérisation neuromusculaire d’au moins un membre inférieur et/ou supérieur d’un individu par un banc de mesure. Cette méthode de caractérisation comprend :
- une étape d’installation de l’individu sur un siège du banc de mesure ;
- une étape de déplacement du siège vers une position de test, ladite position de test étant reculée par rapport à une position standard dans laquelle l’individu est en contact avec une plateforme de force par le au moins un membre de l’individu, ladite plateforme de force étant destinée à mesurer une force générée par ledit au moins un membre de l’individu ;
- une étape de verrouillage du siège dans la position de test ;
- une étape de mise en charge du siège par une charge prédéterminée ;
- une étape de déverrouillage du siège, ledit siège étant entraîné vers la plateforme de force par la charge prédéterminée ;
- une étape de réception de l’individu sur la plateforme de force ;
- une étape de poussée par l’individu sur la plateforme de force ;
- une étape d’acquisition de signaux concernant la force générée par l’individu sur ladite plateforme de force lors de l’étape de réception et/ou de l’étape de poussée ;
- une étape de traitement de données à partir desdits signaux acquis.
- une étape d’installation de l’individu sur un siège du banc de mesure ;
- une étape de déplacement du siège vers une position de test, ladite position de test étant reculée par rapport à une position standard dans laquelle l’individu est en contact avec une plateforme de force par le au moins un membre de l’individu, ladite plateforme de force étant destinée à mesurer une force générée par ledit au moins un membre de l’individu ;
- une étape de verrouillage du siège dans la position de test ;
- une étape de mise en charge du siège par une charge prédéterminée ;
- une étape de déverrouillage du siège, ledit siège étant entraîné vers la plateforme de force par la charge prédéterminée ;
- une étape de réception de l’individu sur la plateforme de force ;
- une étape de poussée par l’individu sur la plateforme de force ;
- une étape d’acquisition de signaux concernant la force générée par l’individu sur ladite plateforme de force lors de l’étape de réception et/ou de l’étape de poussée ;
- une étape de traitement de données à partir desdits signaux acquis.
La méthode de caractérisation utilise un déplacement de l’individu. Celui-ci est attiré vers la plateforme par la charge prédéterminée. La mesure des déséquilibres neuromusculaires est alors plus précise car elle respecte le mouvement humain dit « balistique » en permettant de produire une première phase de décélération maximale pour une charge donnée. En effet, l’effort généré par l’individu sur la plateforme est un effort excentrique similaire à la réception ou à la descente d’un escalier. Une seconde phase de poussée, également balistique, permet de produire une phase d’accélération maximale. Au cours de cette seconde phase, un effort concentrique est réalisé similaire à un saut de type « drop jump ».
Dans un mode de réalisation particulier, la méthode de caractérisation comprend une étape d’amortissement du siège après l’étape de poussée par l’individu.
Dans un mode de réalisation particulier, le siège est ramené, après l’étape de poussée par l’individu, dans la position de test ou dans une position d’évacuation pour évacuer l’individu hors du banc de mesure. Le siège peut-être ainsi bloqué en fin de course après l’étape de poussée. Il est ensuite ramené doucement vers la position de test ou dans la position d’évacuation. Cela permet à l’individu de pousser sans appréhension et sans avoir d’interrogation sur l’amortie ou le retour du chariot, celui-ci se faisant automatiquement. L’individu est donc concentré sur sa tache de poussée.
Dans un mode de réalisation particulier, la vitesse de déplacement du siège vers la position de test et/ou vers la position d’évacuation est contrôlée.
Dans un mode de réalisation particulier, la vitesse de déplacement du siège est contrôlée par un chariot arrimé audit siège.
Dans un mode de réalisation particulier, le chariot mobile est désarrimé du siège lorsque ledit siège est verrouillé dans la position de test.
Dans un mode de réalisation particulier, préalablement à l’étape de déverrouillage du siège, le positionnement de la plateforme de force est ajusté sur une partie d’un châssis du banc de mesure en fonction de l’individu.
Dans un mode de réalisation particulier, l’étape d’acquisition des signaux comprend une numérisation desdits signaux.
Dans un mode de réalisation particulier, l’étape de traitement de données est réalisée en temps différé.
Un autre objet de l’invention concerne un banc de mesure pour une caractérisation neuromusculaire d’au moins un membre inférieur et/ou supérieur d’un individu. Le banc de mesure comprend :
- un châssis destiné à reposer sur un sol ;
- une plateforme de force destinée à mesurer une force générée par le au moins un membre de l’individu ;
- un siège destiné à recevoir l’individu, ledit siège étant adapté pour être mobile par rapport au châssis jusqu’à une position de test, ladite position de test étant reculée par rapport à une position standard dans laquelle l’individu est en contact avec la plateforme de force par le au moins un membre de l’individu ;
- un dispositif de verrouillage/déverrouillage adapté pour verrouiller/déverrouiller le siège dans la position de test, ledit siège étant entraîné vers la plateforme de force par la charge prédéterminée lors du déverrouillage ;
- un dispositif de mise en charge pour mettre en charge le siège par une charge prédéterminée ;
- un dispositif d’acquisition d’informations concernant la force générée par l’individu sur la plateforme de force lors d’une réception et/ou d’une poussée dudit individu sur ladite plateforme de force, ledit dispositif d’acquisition comprenant un logiciel d’acquisition des signaux ;
- un logiciel de traitement de données à partir des signaux acquis.
- un châssis destiné à reposer sur un sol ;
- une plateforme de force destinée à mesurer une force générée par le au moins un membre de l’individu ;
- un siège destiné à recevoir l’individu, ledit siège étant adapté pour être mobile par rapport au châssis jusqu’à une position de test, ladite position de test étant reculée par rapport à une position standard dans laquelle l’individu est en contact avec la plateforme de force par le au moins un membre de l’individu ;
- un dispositif de verrouillage/déverrouillage adapté pour verrouiller/déverrouiller le siège dans la position de test, ledit siège étant entraîné vers la plateforme de force par la charge prédéterminée lors du déverrouillage ;
- un dispositif de mise en charge pour mettre en charge le siège par une charge prédéterminée ;
- un dispositif d’acquisition d’informations concernant la force générée par l’individu sur la plateforme de force lors d’une réception et/ou d’une poussée dudit individu sur ladite plateforme de force, ledit dispositif d’acquisition comprenant un logiciel d’acquisition des signaux ;
- un logiciel de traitement de données à partir des signaux acquis.
Le banc de mesure est destiné à permettre la mesure des forces générées, dans une, deux ou trois dimensions, par les membres inférieurs tels que jambes et/ou des membres supérieurs tels que des bras, ainsi que la vitesse atteinte par le corps humain propulsé par ces forces. Ce système est un système intégré permettant la gestion des mesures, le positionnement du sujet, des capteurs, des sécurités de déplacement, de manière automatique et intégrée. Les automatismes tant pneumatiques qu’électriques sont gérés par un automate numérique industriel adapté pour interagir avec les actionneurs du banc de mesure et avec le système d’acquisition des données. Le banc de mesure est réalisé de sorte à permettre de caractériser, dans l’ensemble des dimensions, l’individu et sa performance physique en toute sécurité, sans apprentissage au préalable et sur toutes personnes sportives, non sportives, saines, blessées ou en reprise d’activité.
Dans un mode de réalisation particulier, la plateforme de force est adaptée pour mesurer ladite force générée par l’individu selon trois directions perpendiculaires entre elles et pour mesurer trois moments autour desdites directions perpendiculaires.
Dans un mode de réalisation particulier, la plateforme de force est en au moins deux parties.
Dans un mode de réalisation particulier, la plateforme de force comprend des capteurs de type piézoélectrique adaptés pour générer un signal ayant une bande passante au moins égale à 1000 Hz.
Dans un mode de réalisation particulier, le banc de mesure comprend un chariot et un pêne de verrouillage, ledit pêne de verrouillage étant apte à prendre une position sortie dans laquelle le pêne de verrouillage lie mécaniquement le chariot au siège et une position rentrée dans laquelle le pêne de verrouillage ne lie pas ledit chariot audit siège.
Dans un mode de réalisation particulier, le banc de mesure comprend une courroie crantée adaptée pour déplacer le chariot et un moteur triphasé apte à actionner ladite courroie crantée, la vitesse de déplacement du chariot étant contrôlée par un capteur de vitesse.
Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif de mise en charge comprend un indexeur et une pile d’une pluralité de poids, ledit indexeur étant adapté pour loger une goupille dans la pile en vue de sélectionner la charge prédéterminée.
Dans un mode de réalisation particulier, le banc de mesure comprend un dispositif d’amortissement pour amortir le siège après une poussée de l’individu.
Dans un mode de réalisation particulier, le logiciel de traitement fonctionne en temps différé.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée de modes de réalisation pris à titre d’exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels :
L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation et variantes présentées et d’autres modes de réalisation et variantes apparaîtront clairement à l’homme du métier.
Sur les différentes figures, les éléments identiques ou similaires portent les mêmes références.
La et la représentent schématiquement une vue en perspective partielle d’un banc de mesure 100 selon l’invention. Ce banc de mesure 100 comprend :
- un châssis 200 destiné à reposer sur un sol ;
- un siège 300 destiné à recevoir l’individu ;
- une plateforme de force 400A, 400B destinée à mesurer une force générée par le au moins un membre de l’individu ;
- un dispositif de mise en mouvement 500 du siège 300 vers la plateforme de force 400A, 400B, ledit dispositif de mise en mouvement 500 étant apte à amener le siège 300 à une vitesse prédéterminée vers une position de test ;
- un dispositif 600 de mise en charge du siège ;
- un dispositif 700 d’amortissement ;
- un dispositif d’acquisition de signaux comprenant un logiciel d’acquisition ;
- un logiciel de traitement.
- un châssis 200 destiné à reposer sur un sol ;
- un siège 300 destiné à recevoir l’individu ;
- une plateforme de force 400A, 400B destinée à mesurer une force générée par le au moins un membre de l’individu ;
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- un dispositif 600 de mise en charge du siège ;
- un dispositif 700 d’amortissement ;
- un dispositif d’acquisition de signaux comprenant un logiciel d’acquisition ;
- un logiciel de traitement.
Le châssis 200 comprend :
- une première partie de châssis 210 ;
- une seconde partie de châssis 220 ;
- une troisième partie de châssis 230 ;
- une quatrième partie de châssis 240.
- une première partie de châssis 210 ;
- une seconde partie de châssis 220 ;
- une troisième partie de châssis 230 ;
- une quatrième partie de châssis 240.
La première partie de châssis 210 repose horizontalement sur le sol. Comme il est illustré à la , cette première partie de châssis 210 comprend :
- un premier rail 211 ;
- un second rail 212 parallèle au premier rail 211.
- un premier rail 211 ;
- un second rail 212 parallèle au premier rail 211.
Le premier rail 211 est adapté pour guider le siège 300 (non représenté sur la ) selon l’axe Z. Le second rail 212 est adapté pour guider un chariot 510 du dispositif de mise en mouvement 500. En fonctionnement, c’est-à-dire lorsque l’on veut déplacer le siège 300 vers la position de test, le siège 300 est arrimé au chariot 510 à l’aide d’un pêne de verrouillage 520. Ce pêne de verrouillage 520 est plus particulièrement illustré à la .
La seconde partie de châssis 220, illustrée aux figures 1 et 2, s’étend verticalement perpendiculairement à la première partie de châssis 210, selon l’axe Z. Cette seconde partie de châssis 220 est positionnée au niveau d’une fin de course du chariot mobile 300. La troisième partie de châssis 230 est portée par la seconde partie de châssis 220. Cette troisième partie 230 forme une cage partielle comportant une base verticale 231 et deux pièces triangulaires 232A, 232B ajourées s’étendant latéralement à partir de la base verticale 231. La troisième partie 230 repose sur la première partie de châssis 210. La quatrième partie de châssis 240 est portée par la troisième partie de châssis 230. La première partie de châssis, la seconde partie de châssis 210, la troisième partie de châssis 230 et la quatrième partie de châssis 240 sont des pièces métalliques.
La plateforme de force comprend ici deux parties 400A, 400B qui permettent de mesurer les efforts de poussée de l’individu. Une première partie 400A est adaptée pour mesurer les efforts de poussée du côté droit de l’individu. Une seconde partie 400B est adaptée pour mesurer les efforts de poussée du côté gauche de l’individu. La plateforme de force 400A, 400B permet la mesure des forces générées par l’individu au moment de la poussée et/ou de la réception. Cette plateforme de force 400A, 400B est dite « six degrés de liberté ». Elle permet ainsi de mesurer les forces dans trois directions spatiales indépendantes (dans la direction perpendiculaire au mouvement, mais aussi dans le plan perpendiculaire au mouvement) ainsi que trois moments induisant des rotations autour de trois axes indépendants. La plateforme utilise des capteurs de type piézoélectrique adaptés pour générer un signal ayant une bande passante au moins égale à 1000Hz. La plateforme est repositionnable automatiquement dans le sens de l’individu, mais aussi dans le plan perpendiculaire au mouvement (hauteur et largeur) afin de garantir une qualité optimale de la mesure. Ces mouvements sont réalisés par un ensemble d’automatismes commandés par l’utilisateur en fonction de données enregistrées ou à la demande.
La première partie 400A et la seconde partie 400B de la plateforme sont positionnées sur la quatrième partie de châssis 240. L’entraxe, c’est-à-dire la distance selon X entre la première partie 400A et la seconde partie 400B de la plateforme de force est réglée au moyen d’un premier moteur à courant continu 2401 et d’un premier codeur incrémental 2402, illustrés sur la . Le premier moteur à courant continu 2401 est adapté pour déplacer entre elles la première partie 400A et la seconde partie 400B. Le premier codeur incrémental 2402 est adapté pour délivrer des impulsions permettant la définition d’une direction et d’un comptage. Typiquement, un codeur incrémental comprend un disque comportant des zones opaques et des zones transparentes. Une diode L.E.D. émet un rayonnement lumineux arrivant sur des photodiodes au passage de chaque zone transparente du disque.
Sur la , la plateforme de force comprend également :
- un premier support de plaque 2403A et un second support de plaque 2403B ;
- une première vis à billes 2404A et une seconde vis à billes 2404B ;
- un premier détecteur inductif 2405A et un second détecteur inductif 2405B ;
- un premier limiteur de couple 2406 ;
- un premier engrenage 2407.
- un premier support de plaque 2403A et un second support de plaque 2403B ;
- une première vis à billes 2404A et une seconde vis à billes 2404B ;
- un premier détecteur inductif 2405A et un second détecteur inductif 2405B ;
- un premier limiteur de couple 2406 ;
- un premier engrenage 2407.
Les supports de plaques 2403A, 2403B sont respectivement adaptés pour supporter la première partie 400A et la seconde partie 400B de la plateforme. Ces supports de plaques sont guidés par des rails (non visibles sur la ) fixés sur la quatrième partie de châssis 240. Des bloqueurs (non visibles sur la ) permettent de limiter les jeux mécaniques lors de tests. L’écartement des supports de plaques 2403A, 2403B se fait de manière symétrique. La première vis à billes 2404A et la seconde vis à billes 2404B à pas inversé l’une par rapport à l’autre sont solidaires. Elles sont entraînées en rotation par le moteur à courant continu 2401 via un premier engrenage 2407. Le premier limiteur de couple 2406 est ici un limiteur de couple par friction. Il garantit la sécurité lors des mouvements des supports de plaques 2403A, 2403B. Le premier codeur incrémental 2402 permet de connaître la position des supports de plaques 2403A, 2403B. A la mise sous tension ou après un arrêt d’urgence, une initialisation de ce premier codeur incrémental 2402 est nécessaire. Le « zéro » codeur sera déterminé en écartant les supports de plaques 2403A, 2403B. Les deux détecteurs inductifs 2405A, 2405B servent de butées logicielles pour arrêter le mouvement des supports de plaques 2403A, 4203B dès l’activation d’un des deux détecteurs inductifs 2405A, 2405B. Un opérateur va contrôler manuellement l’écartement des supports de plaques 2403A, 2043B via une interface Homme-Machine et/ou par une télécommande à fil. Ce contrôle peut se faire dans une phase de réglage pour adapter l’entraxe à la morphologie de l’individu. Ce contrôle peut également se faire en mode manuel ou dans un mode maintenance.
La quatrième partie de châssis 240 est montée mobile sur la troisième partie de châssis 230. Comme il est illustré sur la , la quatrième partie de châssis 240 se déplace en hauteur au moyen d’une vis à billes 2301 qui est entrainée en rotation par un moteur à courant continu 2302 via un système d’engrenage 2303. Un limiteur de couple 2304 par friction garantit la sécurité lors du mouvement de la quatrième partie de châssis 240. Des bloqueurs (non représentés) permettent de limiter les jeux mécaniques lors des tests. Un codeur incrémental 2305 permet également de connaître la position des plaques selon l’axe Y. A la mise sous tension ou après un arrêt d’urgence, une initialisation de ce codeur incrémental 2305 est nécessaire. Le « zéro » codeur est déterminé en relevant au maximum les supports de plaques 2403A, 2403B. Les deux fins-de-course inductifs 2406 et 2407 servent de butées logicielles pour arrêter le mouvement des plaques 2403A, 2403B dès l’activation de l’un des deux fins-de-course. L’opérateur peut contrôler manuellement la hauteur des plaques 2403A, 2403B via une Interface Homme Machine et/ou une télécommande à fil en phase de réglage pour adapter la hauteur de ces plaques à la morphologie du patient. La hauteur de ces plaques peut également être adaptée en mode manuel ou en mode maintenance.
La troisième partie de châssis 230 est adaptée pour se déplacer sur la première partie de châssis 210 en vue d’ajuster sa position. La troisième partie de châssis 230 se déplace ainsi selon l’axe Z au moyen d’une courroie crantée entraînée en rotation par un moteur triphasé contrôlé par un variateur. Un limiteur de couple par friction garantit la sécurité lors du mouvement du châssis. Des bloqueurs permettent de limiter les jeux mécaniques lors des tests. Un codeur incrémental permet de connaître la position de la première partie 400A et de la seconde partie 400B de la plateforme selon l’axe Z. A la mise sous tension ou après un arrêt d’urgence, une initialisation du codeur est nécessaire. Le « zéro » codeur est déterminé en reculant au maximum la première partie 400A et la seconde partie 400B. Deux fins-de-course inductifs servent de butées logicielles pour arrêter le mouvement de la première partie 400A et de la seconde partie 400B de la plateforme dès l’activation de l’un de ces fins-de-course. Ainsi, la troisième partie de châssis 230 est adaptée pour prendre une position initiale, dite position reculée au maximum, dans laquelle cette troisième partie de châssis 230 est reculée au maximum. Les bloqueurs bloquent la troisième partie de châssis 230 dans cette position. Cette troisième partie de châssis 230 est adaptée pour prendre également une position intermédiaire décalée selon l’axe Z par rapport à la position initiale. Enfin, la troisième partie de châssis 230 est adaptée pour prendre une position finale, dite position avancée au maximum, décalée selon l’axe Z par rapport à la position intermédiaire.
Une fois le réglage de positionnement effectué, la plateforme de force 400A, 400B est verrouillée par un bloqueur pneumatique. Ceci permet une reproductibilité des mesures.
Pour effectuer les mesures, l’individu doit se positionner sur le siège 300. Ce siège 300 est réglable et il permet l’installation de l’individu assis ou couché.
Comme il est illustré à la et à la , le siège 300 comprend plus particulièrement :
- une têtière 3101 ;
- deux poignées 3102A, 3102B ;
- un dossier inclinable 3103 via un dispositif de réglage de l’inclinaison 3105 ;
- une assise 3104 ;
- un repose-pied 3106.
- une têtière 3101 ;
- deux poignées 3102A, 3102B ;
- un dossier inclinable 3103 via un dispositif de réglage de l’inclinaison 3105 ;
- une assise 3104 ;
- un repose-pied 3106.
Pour effectuer les tests, le patient prend place sur le siège 300. Ce siège 300 peut se déplacer librement selon l’axe Z via le rail 211. Préalablement au test, le siège 300 est bloqué par un dispositif de verrouillage/déverrouillage 3108 adapté, plus particulièrement visible à la .
Une fin-de-course inductif dans une zone d’accès permet de positionner le siège 300 précisément. Une autre fin-de-course inductif en zone de test permet également de positionner le siège précisément. Un second codeur incrémental (non visible sur la ) permet de connaître la position du siège 300. Ce second codeur incrémental est un codeur incrémental à fil. Le blocage du siège 300 dans la position de test prédéterminée permet la reproductibilité des mesures. Pour des raisons de sécurité, le blocage de ce siège 300 se fait sans énergie.
On notera que le siège 300 dans sa position la plus externe a été organisé pour pouvoir accueillir des individus en situation de handicap, en particulier des individus en fauteuil roulant.
On notera également que le siège 300 comprend un heurtoir 3011, comme cela est illustré à la . Ce heurtoir 3011 favorise l’amortissement du siège 300 en fin de course.
On notera également qu’un câble du codeur « client » servant aux mesures est fixé sur le siège.
Le siège 300 est adapté pour être déplacé sur le premier rail 211 de la première partie de châssis 210 via le dispositif de mise en mouvement 500, plus particulièrement illustré à la . Comme il a déjà été précisé, ce dispositif de mise en mouvement 500 comprend un chariot 510 et un pêne de verrouillage 520. Le dispositif de mise en mouvement 500 comprend également :
- un moteur triphasé 530 ;
- une courroie crantée 540 ;
- un capteur de position 550 du chariot 510 ;
- un détecteur de vitesse 560 du chariot 510 ;
- un détecteur de position 570 du pêne de verrouillage 520.
- un moteur triphasé 530 ;
- une courroie crantée 540 ;
- un capteur de position 550 du chariot 510 ;
- un détecteur de vitesse 560 du chariot 510 ;
- un détecteur de position 570 du pêne de verrouillage 520.
Le chariot 510 est adapté pour se déplacer sur le second rail 212 par l’intermédiaire de la courroie crantée 540. Cette courroie crantée 540 est pilotée par le moteur triphasé 530. La position du chariot 510 est déterminée à partir du capteur de position 550. Ce capteur de position 550 est un capteur de position laser. La vitesse du chariot 510 est également déterminée à partir d’un détecteur de vitesse 560 tel qu’un capteur inductif. En variante, le détecteur de vitesse est de type potentiométrique et il couvre toute la plage de déplacement du chariot. Sa précision est, par exemple, de l’ordre du millimètre. La vitesse du chariot 510 est variable en fonction de la distance le séparant du siège 300, lorsque celui-ci est immobilisé en phase de test. La vitesse du chariot 510 est contrôlée par un variateur. Le variateur autorise un déplacement rapide du chariot 510 lorsque celui-ci n’est pas arrimé au siège 300. Le variateur limite également la vitesse du chariot 510 lorsque celui-ci est très proche du siège 300. Le déplacement du chariot 510 est alors stoppé lorsqu’il est positionné au droit du siège 300. Le chariot 510 est arrimé au siège 300 par l’intermédiaire du pêne de verrouillage 520. Ce pêne de verrouillage 520 est apte à prendre une position sortie dans laquelle le pêne de verrouillage 520 lie mécaniquement le chariot 510 au siège 300 et une position rentrée dans laquelle le pêne de verrouillage 520 n’arrime pas le chariot 510 au siège 300. La position du pêne de verrouillage est détectée par le détecteur de position 570. Ce détecteur de position 570 est, par exemple, un détecteur de type inductif.
Afin de réaliser les mesures sur l’individu, il est nécessaire de mettre en charge le siège 300. Cette mise en charge du siège est réalisée à l’aide d’un dispositif 600 de mise en charge illustré aux figures 9, 10 et 11. Un tel dispositif 600 comprend :
- une sangle 610 ;
- un verrou 620 ;
- un système de gestion de masses mobiles 630.
- une sangle 610 ;
- un verrou 620 ;
- un système de gestion de masses mobiles 630.
Comme il est illustré à la , la sangle 610 est disposée entre un verrou 620 positionné sous le siège 300 et le système de gestion de masses mobiles 630. Ce système de gestion est adapté pour générer automatiquement une charge en vue de tendre la sangle 610 et de précontraindre, en conséquence, le siège 300. Cette charge est variable et elle dépend des conditions dans lesquelles on souhaite solliciter l’individu. La charge peut ainsi prendre une valeur comprise entre 0 kg et 207,5 Kg avec un pas de 2,5 kg. Le système de gestion de masses mobiles 630 comprend ainsi :
- une pile 6301 comprenant une pluralité de poids ;
- une barre 6302 ;
- un indexeur 6303 ;
- une goupille 6304 maintenue dans l’indexeur 6303 par un électroaimant et destinée à être logée dans la pile 6301 ;
- un dispositif de levage 6305 de la pile 6301 ;
- un dispositif de charge supplémentaire 6306.
- une pile 6301 comprenant une pluralité de poids ;
- une barre 6302 ;
- un indexeur 6303 ;
- une goupille 6304 maintenue dans l’indexeur 6303 par un électroaimant et destinée à être logée dans la pile 6301 ;
- un dispositif de levage 6305 de la pile 6301 ;
- un dispositif de charge supplémentaire 6306.
La illustre plus particulièrement le fonctionnement du système de gestion de masse mobile 630. La pile 6301 est levée à partir du dispositif de levage 6305. A la , seule une partie d’un galet 63051 est représenté. Ce galet 63051, supporte la pile 6301 via le poids inférieur de ladite pile. L’indexeur 6303 est adapté pour se déplacer selon l’axe Y afin de prendre N positions, N étant fonction du nombre de poids constituant la pile 6301. Chaque poids comprend un canal vertical 63011 s’étendant selon la direction Y et un canal horizontal 63012 s’étendant selon l’axe X. Les canaux verticaux 63011 des différents poids forment un puit dans lequel la barre 6302 est adaptée pour glisser. Cette barre 6302 comprend également une pluralité de canaux horizontaux 63021 coaxiaux aux canaux horizontaux 63012 des différents poids.
En fonction de la charge choisie, l’indexeur 6303 se positionne selon l’axe Y par rapport à la pile 6301. Une fois l’indexeur 6303 positionné, la goupille 6304 est déplacée par l’indexeur 6303 selon la direction X’ vers le poids qui lui fait face. Par ce déplacement, la goupille 6304 va pénétrer le canal horizontal 63012 du poids et traverser la barre 6302 au niveau du canal horizontal 63021. La goupille 6304 est alors libérée de l’indexeur 6303 et la barre 6302 est ainsi liée mécaniquement à l’ensemble des poids de la pile 6301 qui sont disposés au-dessus de la goupille 6304. Cet ensemble de poids constitue la charge prédéterminée qui sera appliquée au siège 300 du banc de mesure 100 via la sangle 610. On notera que les poids qui sont situés au-dessous de la goupille 6304 ne sont pas liés à la barre 6302 qui glisse à l’intérieur de ceux-ci lorsque le dispositif de levage 6305 abaisse la pile 6301.
Il est possible d’ajouter des poids supplémentaires à la pile 6301 par le dispositif de charge supplémentaire 6306. On peut alors ajouter une charge de 5 kg et/ou une charge 2,5 kg par exemple sous la forme de deux poids de 1,25 Kg. Ces poids supplémentaires sont positionnés par un vérin du dispositif 6306 sur le poids supérieur de la pile 6301.
Comme il est illustré à la , le dispositif d’amortissement 700 comprend un vérin 710 comprenant :
- un corps de vérin 7101 ;
- une tige de vérin 7102 ;
- un réservoir 7103.
- un corps de vérin 7101 ;
- une tige de vérin 7102 ;
- un réservoir 7103.
La tige d’amortisseur 7101 est adaptée pour amortir le siège 300 suite à une phase impulsionnelle de l’individu. C’est le heurtoir 3011 du siège 300 qui va entrer en contact avec la tige 7101 afin d’arrêter le siège 300. Dans un mode de réalisation particulier, l’amortisseur 710 est de type oléopneumatique et un fluide circule entre le corps d’amortisseur 7101 et le réservoir 7103. Le dispositif d’amortissement 700 permet de freiner l’ensemble le siège en toute sécurité, en fin de course. Par la suite, le dispositif de mise en mouvement 500 ramène le siège 300 dans la position de test à vitesse réduite. Le dispositif d’amortissement permet ainsi de pouvoir mesurer les mouvements poli-articulaire en toute sécurité et sans appréhension de la part de l’individu.
Le banc de mesure 100 comprend également un dispositif d’acquisition de signaux. Ce dispositif permet la numérisation de signaux issus de capteurs, tels que les capteurs piézoelectriques de la plateforme de force 400A, 400B ou le capteur de vitesse 560 et/ou le capteur de position 570 du chariot 510. La fréquence de numérisation est programmable. Par exemple, cette fréquence est fixée à 1000 Hz. Les données des différents capteurs sont acquises de manière synchrone. Le dispositif d’acquisition de signaux est équipé d’une entrée de synchronisation permettant d’utiliser des appareils annexes tels qu’une électromyographie connue sous la dénomination EMG de surface, ou des positionneurs de segments. Cette entrée de synchronisation permet ainsi de réaliser des mesures spécifiques. Un logiciel d’acquisition permet de prétraiter les données brutes afin d’obtenir des profils force/vitesse. Ce logiciel d’acquisition a ainsi pour fonction d’enregistrer les données brutes concernant la mesure sous un format spécifié avec une description par mots-clés. Il permet à l’utilisateur de contrôler la pertinence des données brutes prétraitées et de valider la mesure en cours. Le logiciel d’acquisition interagit par un réseau informatique avec l’automate de gestion des fonctions du siège pour commander les mises en position et enregistrer les paramètres. Les données sont enregistrées de manière anonyme par indicateur numérique. La datation des mesures et l’incrémentation des données enregistrées sont automatiques.
Un logiciel de traitement en temps différé permet l’interprétation et l’exploitation des résultats.
La illustre les étapes d’une méthode de caractérisation neuromusculaire d’au moins un membre de l’individu à partir du banc de mesures 100. Cette méthode comprend une première étape E1 dans laquelle l’individu s’installe sur le siège 300 du banc de mesure 100 avec l’aide d’un opérateur dans la zone d’accès. Lorsque le patient est correctement installé, l’opérateur informe un système central via l’Interface Homme-Machine que l’individu peut être amené en position de test. Le chariot 510 s’arrime au siège 300 par le pêne de verrouillage 520 et amène le patient dans la position de test dans une étape E2. Cette position de test est dans une position reculée par rapport à une position standard dans laquelle l’individu serait en contact avec la plateforme de force par le ou les membres que l’opérateur cherche à solliciter. Le siège 300 est verrouillé dans la position de test par le dispositif de verrouillage/déverrouillage 3108 dans une étape E3. Le chariot 510 se désarrime du siège 300 et il retourne dans une zone de parking. Le dispositif d’amortissement 700 se positionne. On notera également que le siège 300 est conçu pour limiter au maximum les efforts résistants et avoir une inertie minimale.
A ce stade, deux possibilités se présentent : soit les informations morphologiques de l’individu sont connues soit elles ne sont pas connues ou doivent être modifiées. Dans le premier cas, les supports de plaques 2403A, 2403B vont se déplacer sur le châssis 200 pour atteindre les positions connues sous autorisation de l’opérateur. Lorsque les positions sont atteintes, l’opérateur confirme qu’elles sont conformes. Dans le second cas, l’opérateur déplace les supports de plaques 2403A, 2403B pour les positionner convenablement sur le châssis 200. Lorsque les positions des supports de plaques 2403A, 2403B sont conformes, l’opérateur les valide sur l’Interface Homme-Machine et la machine informe une Informatique « Client » qu’elle est prête et met à disposition les données morphologiques. Une communication du type « WebServeur » pemet l’échange entre cette Interface Homme-Machine et cette Informatique « Client ».
Avant chaque test, l’Informatique « Client » informe le dispositif 600 de mise en charge de la charge prédéterminée à soumettre au siège 300 dans une étape E4. Si cette charge est nulle, la sangle 610 est désarrimée du siège 300. Dans le cas contraire, la charge peut varier de 10 kg à 207,5 kg par pas de 2,5 kg et la sangle 610 est arrimée au siège 300. Lorsque la charge prédéterminée est positionnée, la machine informe l’Informatique « Client » que le test peut commencer. Pour ne pas fatiguer l’individu, le siège est toujours verrouillé lors de l’étape E4 de mise en charge. Lorsque l’informatique « Client » autorise le test et le siège 300 est libéré dans une étape E5. L’individu est alors entraîné vers la plateforme de force 400A, 400B par la charge prédéterminée. Dans la position de test l’individu ne touche pas la plateforme de force. La distance qui sépare l’individu de cette plateforme combinée à la charge prédéterminée permet ainsi de générer une accélération lors du déverrouillage du siège 300.
Dans une étape E6, l’individu se reçoit sur la plateforme de force 400A, 400B. Celui-ci peut alors se propulser dans une étape E7 à partir de cette plateforme de force 400A, 400B via ses jambes ou ses bras. Dans une étape E8, des signaux sont acquis. Ces signaux concernent la force générée par l’individu sur la plateforme de force 400A, 400B lors de l’étape de réception E6 et/ou l’étape de poussée E7. Suite à l’étape E7 de poussée par l’individu, le siège 300 est amorti dans une étape E9 d’amortissement par le dispositif d’amortissement 700. Une fois arrêté, le siège 300 est bloqué et de nouveau arrimé au chariot mobile 510. L’individu est alors ramené à une vitesse lente soit dans la position de test pour un autre test soit dans la zone d’accès pour permettre à celui-ci de quitter le banc de mesure 100. Le banc de mesure 100 est alors prêt pour recevoir un nouvel individu.
On notera que l’étape E8 d’acquisition des signaux comprend une numérisation desdits signaux.
On notera également que l’étape E10 de traitement de données est réalisée en temps différé.
La méthode de caractérisation objet de l’invention et le banc de mesure 100 associé apporte les avantages suivants :
- de mesurer avec précision les profils forces vitesses et explosivité des membres inférieurs et supérieurs dans un but de caractérisation de l’individu ou de la performance physique ;
- de mesurer des déséquilibres musculaires et fonctionnels dans un but prophylactique et médical ;
- de réaliser ces mesures en toutes sécurités, sans apprentissage au préalable et sur toutes personnes sportives, non sportives ou en reprise d’activité ;
- de mesurer la déformation du profil suite à un effort excentrique similaire à la réception ou à la descente d’escalier ;
- de mesurer l’effet de la fatigue sur le profil force vitesse à but prophylactique ou de performance ;
- de mesurer en conditions dynamique ;
- de mesurer la déformation du profil suite à un effort concentrique similaire à un saut de type « Drop Jump » ;
- de mesurer un mouvement humain de façon écologique, c’est-à-dire dans le sens d’un mouvement réel.
- de mesurer avec précision les profils forces vitesses et explosivité des membres inférieurs et supérieurs dans un but de caractérisation de l’individu ou de la performance physique ;
- de mesurer des déséquilibres musculaires et fonctionnels dans un but prophylactique et médical ;
- de réaliser ces mesures en toutes sécurités, sans apprentissage au préalable et sur toutes personnes sportives, non sportives ou en reprise d’activité ;
- de mesurer la déformation du profil suite à un effort excentrique similaire à la réception ou à la descente d’escalier ;
- de mesurer l’effet de la fatigue sur le profil force vitesse à but prophylactique ou de performance ;
- de mesurer en conditions dynamique ;
- de mesurer la déformation du profil suite à un effort concentrique similaire à un saut de type « Drop Jump » ;
- de mesurer un mouvement humain de façon écologique, c’est-à-dire dans le sens d’un mouvement réel.
L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation et variantes présentées et d’autres modes de réalisation et variantes apparaîtront clairement à l’homme du métier.
Ainsi, le banc de mesure permet également de faire des mesures en statique lorsque la position de test est confondue avec la position standard. Dans ce cas, l’individu est en contact avec la plateforme de force 400A, 400B dès le début du test.
Ainsi, le banc de mesure peut être utilisé pour des applications en musco-squelettiques, osteo-articulaires, en rééducation ou en réathlétisation.
Ainsi, le banc de mesure peut utiliser des technologies pour la plateforme de forces autres que les capteurs piézoélectriques.
Claims (18)
- Méthode de caractérisation neuromusculaire d’au moins un membre inférieur et/ou supérieur d’un individu par un banc de mesure (100), ladite méthode de caractérisation comprenant :
- une étape (E1) d’installation de l’individu sur un siège (300) du banc de mesure (100) ;
- une étape (E2) de déplacement du siège (300) vers une position de test, ladite position de test étant reculée par rapport à une position standard dans laquelle l’individu est en contact avec une plateforme de force (400A, 400B) par le au moins un membre de l’individu, ladite plateforme de force (400A, 400B) étant destinée à mesurer une force générée par ledit au moins un membre de l’individu ;
- une étape (E3) de verrouillage du siège dans la position de test ;
- une étape (E4) de mise en charge du siège (300) par une charge prédéterminée ;
- une étape (E5) de déverrouillage du siège (300), ledit siège étant entraîné vers la plateforme de force (400A, 400B) par la charge prédéterminée ;
- une étape (E6) de réception de l’individu sur la plateforme de force (400A, 400B) ;
- une étape (E7) de poussée par l’individu sur la plateforme de force (400A, 400B) ;
- une étape (E8) d’acquisition de signaux concernant la force générée par l’individu sur ladite plateforme de force (400A, 400B) lors de l’étape (E6) de réception et/ou de l’étape (E7) de poussée ;
- une étape (E10) de traitement de données à partir desdits signaux acquis. - Méthode de caractérisation selon la revendication 1, dans laquelle ladite méthode de caractérisation comprend une étape (E9) d’amortissement du siège (300) après l’étape (E7) de poussée par l’individu.
- Méthode de caractérisation selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans laquelle le siège (300) est ramené, après l’étape (E7) de poussée par l’individu, dans la position de test ou dans une position d’évacuation pour évacuer l’individu hors du banc de mesure (100).
- Méthode de caractérisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle la vitesse de déplacement du siège (300) vers la position de test et/ou vers la position d’évacuation est contrôlée.
- Méthode de caractérisation selon la revendication 4, dans laquelle la vitesse de déplacement du siège (300) est contrôlée par un chariot (510) arrimé audit siège (300).
- Méthode de caractérisation selon la revendication 5, dans laquelle le chariot mobile (510) est désarrimé du siège (300) lorsque ledit siège (300) est verrouillé dans la position de test.
- Méthode de caractérisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle, préalablement à l’étape (E5) de déverrouillage du siège, le positionnement de la plateforme de force (400A, 400B) est ajusté sur une partie d’un châssis (200) du banc de mesure (100) en fonction de l’individu.
- Méthode de caractérisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle l’étape (E8) d’acquisition des signaux comprend une numérisation desdits signaux.
- Méthode de caractérisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle l’étape (E10) de traitement de données est réalisée en temps différé.
- Banc de mesure pour une caractérisation neuromusculaire d’au moins un membre inférieur et/ou supérieur d’un individu, ledit banc de mesure (100) comprenant :
- un châssis (200) destiné à reposer sur un sol ;
- une plateforme de force (400A, 400B) destinée à mesurer une force générée par le au moins un membre de l’individu ;
- un siège (300) destiné à recevoir l’individu, ledit siège étant adapté pour être mobile par rapport au châssis (200) jusqu’à une position de test, ladite position de test étant reculée par rapport à une position standard dans laquelle l’individu est en contact avec la plateforme de force (400A, 400B) par le au moins un membre de l’individu ;
- un dispositif de verrouillage/déverrouillage (3108) adapté pour verrouiller/déverrouiller le siège dans la position de test, ledit siège étant entraîné vers la plateforme de force (400A, 400B) par la charge prédéterminée lors du déverrouillage ;
- un dispositif (600) de mise en charge pour mettre en charge le siège (300) par une charge prédéterminée ;
- un dispositif d’acquisition de signaux concernant la force générée par l’individu sur la plateforme de force (400A, 400B) lors d’une réception et/ou d’une poussée dudit individu sur ladite plateforme de force (400A, 400B), ledit dispositif d’acquisition comprenant un logiciel d’acquisition des signaux ;
- un logiciel de traitement pour un traitement de données à partir des signaux acquis. - Banc de mesure selon la revendication 10, dans lequel la plateforme de force (400A, 400B) est adaptée pour mesurer ladite force générée par l’individu selon trois directions perpendiculaires entre elles et pour mesurer trois moments autour desdites directions perpendiculaires.
- Banc de mesure selon l’une quelconque des revendications 10 ou 11, dans lequel la plateforme de force (400A, 400B) est au moins en deux parties.
- Banc de mesure selon l’une quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel la plateforme de force (400A, 400B) comprend des capteurs de type piézoélectrique adaptés pour générer un signal ayant une bande passante au moins égale à 1000 Hz.
- Banc de mesure selon l’une quelconque des revendications 10 à 13, dans lequel ledit banc de mesure (100) comprend un chariot (510) et un pêne de verrouillage (520), ledit pêne de verrouillage (520) étant apte à prendre une position sortie dans laquelle le pêne de verrouillage (520) lie mécaniquement le chariot (510) au siège (300) et une position rentrée dans laquelle le pêne de verrouillage (520) ne lie pas ledit chariot (510) audit siège (300).
- Banc de mesure selon la revendication 14, dans lequel ledit banc de mesure (100) comprend une courroie crantée (540) adaptée pour déplacer le chariot (510) et un moteur triphasé (530) apte à actionner ladite courroie crantée (540), la vitesse de déplacement du chariot (510) étant contrôlée par un capteur de vitesse (560).
- Banc de mesure selon l’une quelconque des revendications 10 à 15, dans lequel le dispositif (600) de mise en charge comprend un indexeur (6303) et une pile (6301) d’une pluralité de poids, ledit indexeur (6303) étant adapté pour loger une goupille (6304) dans la pile (6301) en vue de sélectionner la charge prédéterminée.
- Banc de mesure selon l’une quelconque des revendications 10 à 16, dans lequel ledit banc de mesure (100) comprend un dispositif d’amortissement (700) pour amortir le siège (300) après une poussée de l’individu.
- Banc de mesure selon l’une quelconque des revendications 10 à 17, dans lequel le logiciel de traitement fonctionne en temps différé.
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