WO2019159068A1 - Dispositif de détermination des appuis du pied - Google Patents

Dispositif de détermination des appuis du pied Download PDF

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WO2019159068A1
WO2019159068A1 PCT/IB2019/051152 IB2019051152W WO2019159068A1 WO 2019159068 A1 WO2019159068 A1 WO 2019159068A1 IB 2019051152 W IB2019051152 W IB 2019051152W WO 2019159068 A1 WO2019159068 A1 WO 2019159068A1
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WO
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sensors
pressure
support
zone
sensor
Prior art date
Application number
PCT/IB2019/051152
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English (en)
Inventor
Axel LIONNET
Original Assignee
Lionnet Axel
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Publication date
Application filed by Lionnet Axel filed Critical Lionnet Axel
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/1036—Measuring load distribution, e.g. podologic studies
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0247—Pressure sensors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0252—Load cells
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/04—Arrangements of multiple sensors of the same type
    • A61B2562/046—Arrangements of multiple sensors of the same type in a matrix array

Definitions

  • the present invention belongs to the field of devices used to evaluate the morphological characteristics of an individual and more particularly of his feet.
  • It relates to a device for determining the type of plantar support of a person in a standing position. It also relates to a method in which said device is implemented.
  • running is generally beneficial to health, it can in the long run cause pain, or even tendon or muscle damage.
  • the joints are also strongly solicited. Therefore, it is recommended to wear shoes specifically designed for running.
  • the morphology of the foot also plays an important role in the choice of footwear, particularly the shape of the arch, because each of the strides produced is based on this small surface that supports the entire weight of the body, spread over seven zones.
  • support mainly the heel and metatarsal, and alternatively the pulp of the five toes.
  • pronator support which concerns about 45% of people with strong internal support (a slight pronation is normal) or very marked (hyperpronator);
  • supinator support that is to say that is performed on the outer part of the foot, for 5% of people. It is essential for the rider to know what type of support he has when he buys a pair of shoes dedicated to running so that he can make a wise choice, because a bad position of the foot, and with it bad posture during the race, may cause premature wear of joints, bones, tendons. However, this data is often ignored by the person in front of the sports shoe department, who finds himself unable to make his choice, even though the manufacturers propose various models, bearing the mention of the type of support to which they are attached. adapted.
  • podoscopes used by doctors, chiropodists and surgeons to perform clinical observation of the foot to correct any malformations.
  • These devices generally comprise a housing whose upper face consists of a transparent window on which the patient is standing, and in which is placed a reflecting mirror at an inclination provided to allow the practitioner to observe the sole of the patient's foot.
  • These devices known for a long time, are nowadays associated with optoelectronic image recording and processing systems producing a mapping of each foot, colored zones being represented as a function of the pressure exerted at different points by the sole of the foot.
  • Devices called “podoscan” or “podoscanner” offer the possibility of a 2D or 3D analysis of the footprint, for the automated design of orthopedic corrective insoles.
  • the present invention responds to this need by providing a compact device, which can for example be installed in front of a rack in a sports store and used on site very simply by an unsuspecting user, to provide it in a few moments this useful information at the choice of his shoes.
  • An object of the present invention is thus to provide a device for defining the type of support of the feet of a person in a simple and fast manner and deliver the expected result almost instantaneously by a direct and unequivocal indication of the category from which it falls (universal, pronator or supinator) and possibly the degree of pronation.
  • Another object of the invention is to use a single device, regardless of the body size and especially regardless of the size of the user. According to another object of the invention is that it is not necessary to manipulate the device to adapt to the size of the user.
  • Yet another object of the invention is to provide a device that can operate autonomously for long hours.
  • an object of the invention is to provide a robust and affordable device.
  • the invention meets this need and overcomes the drawbacks of known systems by providing a device for determining the type of plantar support of a person in a standing position, which comprises:
  • a pedestal extending in a horizontal main plane, covered with a hood formed of a plane top plate extending by lateral flanges maintaining it at the base, plate on which are arranged two flat locations in the form of parallel strips, a left, the other right, of surface adapted to pose there respectively the left foot and the right foot,
  • sensors capable of providing an electrical response proportional to the pressure undergone, said sensors being distributed in two assemblies arranged on the upper face of said base in two parallel bands underlying the two locations that the plate comprises, said sensors being arranged in at least two networks occupying all or part of the surface of said strips, and the position of each sensor being marked by its geometric coordinates on the strip, and
  • an electronic module housed in a compartment formed in the base comprising:
  • the device according to the invention is externally as a platform extending in a horizontal main plane when installed in the operating position, that is to say placed on a floor, itself horizontal. It is specified here that, more generally, in the description which follows, the terms above, below, upper, lower, ... refer to this operative position of the device.
  • the hood is visible only, with its top plate for receiving the feet of the user and its side edges tightly wrapping the base so as to keep it fixed to him.
  • the tray is substantially flat and has two locations on which the user will put his feet. These dedicated locations adopt conveniently (but without obligation) the form of strips, that is to say, rectangles much longer than wide, of sufficient size to receive feet of any size. They are parallel to each other in a convenient way, but without any obligation either.
  • the device is lateralized, so that the right foot will be placed on the right band and the left foot on the left band. In this way, the front (or distal) part occupied by the front part of the foot and the toes and the rear (or proximal) part corresponding to the heel are also identified.
  • the base is the structural frame of the device. It can be made of a solid block in which cavities are made to place electronic components, or a rigid housing with adequate compartments. This latter option is easily implemented by the known techniques of plastics.
  • the base has an upper face on which sensors are arranged which will deliver an electrical response proportional to the pressure applied to them.
  • the sensors are divided into two sets occupying two right and left bands, which are underlying, that is to say, located below, the two strips of the plate. It is understandable then that when a person is installed on the plateau, the The soles of his feet exert a more or less strong pressure in different points according to his morphology and the plantar supports which are his own. The pressures exerted on the dedicated locations are transmitted to the underlying sensors. It is noted that it is equivalent to speak of pressure exerted at a point of the plateau and pressure undergone by the underlying point.
  • Each set of sensors (in general, right and left) can be designed as a single network connected to the electronic module, or be divided into subsets forming several networks. This last option can be interesting to optimize the arrangement of the connections with the electronic module in order to limit the bulk and improve the transmission of the signal.
  • each sensor occupies a position marked on its strip by its geometric coordinates, in a previously defined coordinate system.
  • the device according to the invention also comprises an electronic module housed and protected in the thickness of the base. It includes the connections required to receive the electrical signals from the sensors. It also includes a microcontroller configured to process the electrical signals received from each sensor. In particular, it is able to express the value of the pressure corresponding to the electrical signal and to record this value associated with the position coordinates of the sensor concerned.
  • the electronic module is also configured to process the data thus recorded to determine the type of plantar support of the person, as will be explained in detail below.
  • data processing includes a step defining the foot of the foot, that is to say all points of contact between the sole of the foot. and the plateau surface, generating a non-zero electrical signal. This hold on the plateau has its counterpart in the underlying sensors. Then, three maximum pressure values are sought in three sensor zones in relation to three ranges of the right-of-way.
  • each set of sensors comprises from 50 to 100 sensors, all connected to a microcontroller capable of processing the transmitted signals.
  • a microcontroller capable of processing the transmitted signals.
  • each sensor assembly comprises two sensor arrays occupying at least the distal portion and the proximal portion of the band on which they are arranged. It is understood that these two parts have a variable relative situation according to the length of the foot. This problem can be remedied by providing that the distal portion is large enough to accept sizes ranging for example from 35 to 47 (according to French standards), or even more.
  • the proximal portion may be more localized as long as it prompts the user to place his heel at a predefined place in the dedicated location.
  • the most sensitive parts can be identified by colored patterns, favoring optimal spontaneous placement.
  • the sensors are chosen from capacitive force sensors, piezoelectric force sensors or force detection resistors.
  • Force sensing resistors also known as FSRs for Force Sensing Resistors, are particularly suitable. These are components made of a thick layer of polymer whose resistance decreases as the force applied perpendicular to its surface increases. They are insensitive to vibration and noise, and have a wide range of impedance allowing the use of simplified electronics, unlike piezoelectric polymers. In addition, if their accuracy is not very high, they are robust enough to run for millions of cycles and are economical. They consume much less power than other components. The person skilled in the art knows these components, which he will be able to assemble from elementary cells or matrix networks (sensors pre-assembled on a common support).
  • the sensors are subject to the upper face of the base which is at a short distance from the underside of the plate.
  • the plate and the upper surface of the base are placed at a spacing of 0.5 mm to 1 mm.
  • the weight of a user installed on the device will slightly bend the tray in some places that will come in contact more or less pronounced with the sensors.
  • the tray is designed as a flat plate of a synthetic material whose thickness may be for example between 0.2 mm and 1 mm.
  • Those skilled in the art can choose from the various known materials, for example a PVC (polyvinyl chloride), a polyethylene, a polypropylene or other, the one meeting the desired criteria in terms of rigidity and thickness.
  • the device according to the invention may also be covered with a hull of semi-rigid material compressing more or less accentuated under the effect of weight, depending on the plantar relief.
  • This shell covers first of all the locations dedicated to the feet. In this way, the contact surface of the sole of the foot is increased, without the total pressure exerted is changed.
  • the distribution of the pressures at the various points is more progressive and takes into account new parts of the arch. This eliminates, or at least compensates for, specificities of form to focus on the intensity of the supports, which improves the reliability of the determination of the type of support. This arrangement is particularly useful when the user has a weak arch (flat feet).
  • the hood may comprise a shell of a material adapted to deform under the effect of plantar pressure to marry the relief.
  • This shell can take the form of a carpet applied on the set as a whole or only on the locations dedicated to the feet. Conveniently, it is removable and envelops the tray and the side edges of said hood. It can be made of silicone of average hardness of the order of about 30 Shore A units, with a thickness of between 5 mm and 10 mm. It can thus be easily removed and washed. It also provides a welcome protection function in view of the environment of use of the device.
  • the device object of the invention must be easy to use and accessible to all. This is why it includes various functionalities favoring its use without learning phase, and the delivery of a fast and unambiguous information.
  • it comprises one or more of the following means:
  • the means in question are generally visual signals (rather than sound), very simple, for example in the form of LEDs with LEDs (diodes emitting). These LEDs can be set to blink as long as a step is in progress, then switch to a steady on or off state when it is complete. For example, during the course of the determination a flicker occurs, then a steady state immediately indicates the result.
  • the device according to the invention comprises autonomous power supply means.
  • a housing is formed in the base to place an accumulator.
  • the device which has just been described makes it possible to measure foot pressure and to analyze the data instantaneously. It provides in a few fractions of a second a static record of the plantar supports of an individual, and defines its type of support (universal, pronator or supinator), without resorting to the interpretation of a professional or complex computer processing. It is totally autonomous from the point of view of its power supply, like that of the data processing which is realized by the device itself, without external computer relay. It is robust and lightweight, so it can be moved manually, to be installed and operate anywhere, without risk of degradation.
  • the present invention also relates to a method implementing the device described above.
  • the invention relates to a method for determining the type of plantar support of a person using a device as described above, said person standing, left foot and right foot posed respectively on the two dedicated locations that the board contains. This method comprises the steps of:
  • the method comprises in step a) displaying an invitation to be placed standing on the board by placing each foot on the dedicated places.
  • This invitation can be in the form of a steady on light.
  • step b there are pressure-position torques for all the sensors, which constitute a map of the plantar pressure, each sensor being more or less solicited, or not at all if no support is recorded. at a given point. It goes without saying that we record and process these data separately for each foot, in a similar but independent way.
  • step c) the non-zero values of the pressure are selected with the geometric coordinates of the solicited sensors, all of these coordinates defining the footprint of the individual.
  • the solicited sensors are those for which the pressure is not zero.
  • the footprint is divided into three ranges, namely two front beaches, one external P1 and the other internal P2, and a rear shelf P3, respectively corresponding to three sensor zones.
  • This division can be done on the basis of dimensional or analytical criteria, or by combining the two approaches.
  • a trailing edge can be defined as occupying 1/3, for example, the length of the right-of-way, and then dividing into two halves the remaining portion along a straight line passing through the center of the heel and the nose. It is also possible to take more into account the natural shape of the foot, and to separate the front parts by a curved line following the curve of the outer edge of the foot.
  • An analytical approach can also be used, in which three maximum pressure values associated with sensors remote from each other are sought and the limits of the ranges are defined according to their position. Whichever approach is chosen, it is based on the fact that the human foot has three main supports located in well-defined regions (heel and forefoot, internal and external), with, of course, differences from one person to another. other which justify the use of this method of determination of supports.
  • step d) the sensor under the maximum pressure which is assigned the status of master sensor C1, C2 is searched in each zone Z1, Z2, Z3. and C3; a bearing zone A1, A2, A3, including said master sensor and a series of peripheral sensors, is defined in the vicinity of each master sensor and the sum of the pressures experienced by the sensors belonging to said support zone is calculated.
  • the extent of the support zones in the vicinity of the master sensors can be defined in different ways. However, it must be large enough to involve multiple sensors peripherals, ideally at least five sensors.
  • each of the support zones A1, A2, A3 comprises the sensors located in a predefined radius around the master sensor C1, C2, C3.
  • the radius can be fixed once for all, for example equal to 30 mm, or it can be defined by the system taking into account the size of the foot, for example 1/4 of the width of the forefoot.
  • a non overlapping condition can be added so that a sensor is not in the perimeter of two support zones. The sensors located within a support zone thus defined are selected for the following steps of the method.
  • step d) the contribution of each bearing zone is calculated with respect to the sum of the pressures experienced by the sensors urged by the right-of-way. This is to define what is the pressure supported by each support zone, and to calculate the share that this pressure represents with respect to the total pressure exerted on the right-of-way. The reader's attention is drawn to the fact that the absolute values of the different pressures are not significant in themselves or taken separately because the analysis is based on comparisons of values between them.
  • step e a theoretical contribution of each support zone is calculated using a pressure distribution key.
  • the pressure distribution key used to calculate the theoretical contribution of the pressure on each support zone is defined as affecting 2/3 of the total pressure to the zone of pressure. rear support A3, and 1/6 to each of the external A1 and internal A2 front support zones.
  • This distribution key is based on the results of anatomical studies of the population. It has been unexpectedly found that the distribution key defined here, based on general anatomical balances, could be applied to limited fractions of the arch, namely the carefully selected support zones. At this stage information is available on the distribution between the three zones of support of the total pressure recorded by the solicited sensors. There is also a theoretical distribution between the three zones of support of the total pressure recorded by the solicited sensors.
  • Theoretical contributions are taken as references in the comparison with the measured contributions (real), respectively for each zone.
  • the final determination of the type of support can now be made, based on the observed E gap between the measured and the theoretical contributions. In an embodiment of general application, it is done according to the following procedure.
  • the plantar support is universal, the pressure exerted on the two support zones before A1 and A2 is identical to the theoretical reference contribution.
  • the support is supinator type; and vice versa when the pressure measured on the internal support zone is greater than the theoretical contribution, the support is of the pronator type.
  • the support is universal even if there is a certain difference E to the theoretical contribution or, more precisely up to a certain degree of difference E% to the theoretical contribution.
  • E% the percentage difference relative to the theoretical reference pressure
  • the degree of difference E% tolerated is set beforehand, in a range generally between 8% and 20%, depending on the choice of the manufacturer. For example, we can consider that the support remains universal up to a difference in the theoretical contribution, of the order of 10%.
  • step f) the difference E observed between the measured and theoretical contributions is calculated and this difference is used to determine the type of plantar support of said person as follows:
  • the support is of supinator type
  • the support is of the pronator type
  • the support is of universal type
  • E% is the degree of deviation tolerated between said measured and theoretical contributions.
  • the method according to the invention may comprise an additional step, in which, if the pressure measured on the internal front support zone is greater than E% + E '% by the value of the theoretical contribution, the support is hyperpronator type.
  • the device described here is not a medical device, which makes it moreover interesting. It provides an indication that reflects a type of stride of its user based on a morphological tendency (pronator, universal, supinator).
  • the type of support is for each individual more or less marked.
  • a morphology that deviates little from the universal support can be supported by some models of shoes designed to better support the arch.
  • the device according to the invention makes it possible to use the quantitative result obtained (the value of the difference between the measured and theoretical contributions) and to compare it with the technical information provided by the manufacturers of sports shoes, in order to match them and to propose a model of shoe or a specific range in the display of results.
  • One skilled in the art can easily develop such an algorithm.
  • the result can be displayed by designating the type of support that has been found, or by more quantitative and nuanced signage, by displaying a cursor on a slider or other display mode. It is also possible to directly mention one or more models of shoes adapted to the type of support found.
  • steps b) to d) are repeated at least N times, N being at least 5, preferably at least 10, and even more preferably at least 30, for determine N values of the pressure exerted on said zone, and the average of N values is used to determine the contribution of said pressure to the total pressure exerted by the right-of-way.
  • Fig.1 is a perspective representation of a device according to the invention.
  • Figure 2 is a schematic representation seen from above of the device according to the invention.
  • Fig.3 is a bottom view of the base of a device according to the invention showing the electronic assembly.
  • Fig.4 is a representation of the bearing zones determined according to the invention.
  • the device represented in FIG. 1 comprises a cover 2 formed of a flat top plate 3, extending by lateral flanges 4.
  • the plate takes the form of a flat plate whose thickness is about 1 mm, which gives it a slight flexibility.
  • the plate 3 and the flanges 4 completely cover the rigid base 1 and hold it fixed.
  • the plate 3 and the upper surface of the base 1 are mounted at a spacing of 0.5 mm to 1 mm.
  • the whole is presented as a platform, horizontal when it is placed in position operating on a floor, of sufficient size to accommodate the feet of large sizes, with for example a length of 40 cm for a width of 35 cm.
  • the plate 3 has two locations 5, 6 on which the user will set his feet, in the form of strips placed parallel to each other on both sides of the plate 3.
  • the surface of the strips is marked by a light frame, (here by braces), while a more pronounced pattern indicates to the user in which direction to place his feet.
  • the device is thus oriented and lateralised.
  • Two sets of FSR sensors are installed on the upper face of the base 1, in two sets occupying two bands underlying the two strips of the plate. Each set of sensors is divided into two subsets forming two networks.
  • the sensors are connected to a microcontroller 8 through four printed circuits 18.
  • Two networks (right and left) are arranged so that the sensors are at the heels of the user. The user is encouraged to place his heels directly above these sensors by means of a warning light 9 provided on the plate 3 at the appropriate location, reinforced by a screen-printed pattern 10.
  • Two other sensor networks are arranged towards the forward to detect the pressure of the forefoot of users.
  • the device is designed to guide the user. It comprises in particular various visual signals that are easy to interpret, in particular by means of several LEDs 12 equipped with LEDs (light-emitting diodes) which are placed on the central part of the plate 3 and LEDs 9 provided at the level of the beads.
  • a switch 1 1 makes it possible to start the electronic system. During the activation phase, all the LEDs turn on cyclically, creating a fast sweeping effect. Once the device is ready, only the lights 9 remain lit for the user to install his feet. During the measurement phase, the central lights 12 flash, then after a few seconds one of them remains alone, announcing the result of the determination.
  • a label 13 mentions the type of support of the user. Other guiding schemes can of course be imagined without difficulty by a person skilled in the art.
  • the device is equipped with a battery 14, whose autonomy allows operation for several days, given the low consumption of selected components.
  • the device can be used with a cover (not shown) wrapping the plate 3 and the side edges 4 of the cover 1.
  • This cover is here made of transparent silicone 6 mm thick, molded to the shape of the cover 1. Under the effect of the pressure, it deforms and adapts to the plantar relief, compensating for the specificities of plantar morphology for refine the determination of the type of support. The elasticity of the cover allows it to be removed and cleaned.
  • the determination process begins.
  • the pressures exerted on the dedicated locations 5, 6 are transmitted to the underlying sensors of the base 1.
  • the electrical signals delivered by the sensors are collected and recorded by the electronic module and processed by the microcontroller 8. For each sensor, the signal is converted into the value of the pressure undergone and is associated with the position of said sensor identified by its geometrical coordinates in a predefined reference system.
  • the footprint 7 is defined by selecting the sensors for which the value of the pressure is not zero and by raising their geometric coordinates.
  • This plantar footprint 7 is divided into three areas P1, P2, P3, corresponding to three underlying sensor zones Z1, Z2, Z3, as shown in FIG. 4.
  • the division of the zones was carried out here by assigning 1/3 of the length of the right-of-way 7 to the rear zone Z3, and by drawing a median line in the remaining front part to obtain an external front zone Z1 and a zone before internal Z2.
  • each of these zones the sensor subjected to the maximum pressure, called the master sensor, C1, C2 and C3, is then searched for.
  • the contribution of each pressure zone is calculated in terms of pressure, with regard to the total pressure experienced by the solicited sensors.
  • a new measurement cycle is initialized and the value of the contribution of each support zone is calculated again. After five cycles, average values are established. It is specified that the same approach is adopted for the other foot noted B (see fig.4, bearing areas B1, B2, B3).

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Abstract

Un dispositif de détermination du type d'appui plantaire comprend: • - un socle recouvert d'un capot (2) comportant deux emplacements (5, 6) pour y poser les pieds, • - des capteurs aptes à fournir une réponse proportionnelle à la pression subie, disposés sur ledit socle en deux bandes sous- jacentes auxdits emplacements, de position repérée sur la bande, • - un module électronique, comprenant : • - des moyens pour enregistrer la valeur de la pression associée à la position de chaque capteur, • - des moyens pour déterminer l'emprise (7) de chaque pied et définir trois plages de ladite emprise correspondant à trois zones de capteurs, • - des moyens pour déterminer la contribution de la pression exercée sur une zone à la pression totale exercée sur l'emprise (7) • - des moyens pour comparer la contribution de la pression exercée dans chaque zone avec une contribution théorique calculée.

Description

DISPOSITIF DE DETERMINATION DES APPUIS DU PIED
La présente invention appartient au domaine des appareils utilisés pour évaluer les caractéristiques morphologiques d'un individu et plus particulièrement de ses pieds.
Elle a pour objet un dispositif de détermination du type d'appui plantaire d'une personne en position debout. Elle vise également un procédé dans lequel on met en œuvre ledit dispositif.
La pratique de la course à pied, sur piste, sur route ou en milieu naturel, s'est fortement développée au cours des dernières vingt années. La facilité avec laquelle on peut s'adonner à ce sport en tout lieu, sans équipement encombrant et sans contrainte d'organisation, attire des personnes de toute condition physique et de tout âge. Il suffit en effet de disposer d'une paire de chaussures à enfiler, souvent mal nommées chaussures de tennis, pour aller courir afin de se détendre ou de s'entraîner.
Si la course à pied est généralement bénéfique pour la santé, elle peut à la longue provoquer des douleurs, voire des lésions tendineuses ou musculaires. Les articulations sont également fortement sollicitées. C'est pourquoi, il est recommandé de s'équiper de chaussures spécifiquement destinées à la course à pied.
De nombreux modèles de chaussures sont proposés aux coureurs, en fonction du type de pratique souhaitée, occasionnelle ou régulière, à titre de loisir ou en compétition, ... . Les fabricants visant un public de plus en plus averti et soucieux de trouver des chaussures adaptées, offrent des modèles dont les caractéristiques affichées prennent en compte les distances qui seront parcourues lors des entraînements et des courses, des types de terrain plus ou moins souples ou accidentés. Certains modèles sont également présentés comme adaptés à un type d'appui particulier du pied.
En effet, la morphologie propre du pied joue aussi un rôle important dans le choix du chaussant, singulièrement la forme de la voûte plantaire, car chacune des foulées produites repose sur cette faible surface qui supporte tout le poids du corps, réparti sur sept zones d’appui : principalement le talon et le métatarse, et subsidiairement la pulpe des cinq orteils. On distingue communément trois types d'appuis :
- l'appui universel, le plus répandu avec 50% de la population, correspond à un pied stable, avec un appui plat ;
- l'appui pronateur, qui concerne environ 45% de personnes ayant un appui intérieur marqué (une légère pronation étant normale), voire très marqué (hyperpronateur) ;
- et enfin, l'appui supinateur, c'est-à-dire qui s'effectue sur la partie externe du pied, pour 5% des personnes environ. Il est primordial que le coureur sache quel est son type d'appui lorsqu'il fait l'acquisition d'une paire de chaussures dédiées à la course à pied afin qu'il puisse opérer un choix judicieux, car une mauvaise position du pied, et avec elle une mauvaise posture pendant la course, risquent d’entraîner une usure prématurée des articulations, des os, des tendons. Or, cette donnée est bien souvent ignorée de la personne se trouvant devant le rayon des chaussures de sport, qui se trouve incapable de faire son choix alors même que les fabricants proposent des modèles variés, portant la mention du type d'appui auquel elles sont adaptées.
La nature des appuis est déterminée couramment par les podologues et autres spécialistes qui disposent d'équipements permettant d'analyser la morphologie de chacun. Par exemple, une prise d'empreinte de la plante du pied peut être réalisée en vue de correction orthopédique, soit au moyen d'un tapis encreur (podographe), soit au moyen d'un tapis muni de capteurs de pression communément appelés podomètre électronique. Ces prises d'empreintes sont destinées à révéler les zones d'appui du pied pour déterminer, après interprétation, les corrections à apporter pour compenser certaines particularités anatomique de la voûte plantaire du patient.
On connaît également des appareils appelés "podoscopes" utilisés par les médecins, les podologues et les chirurgiens pour réaliser l'observation clinique du pied en vue de corriger ses éventuelles malformations. Ces appareils comprennent généralement un boîtier dont la face supérieure est constituée d'une vitre transparente sur laquelle le patient se tient debout, et dans lequel est placé un miroir réfléchissant selon une inclinaison prévue pour permettre au praticien d'observer la plante du pied du patient. Ces appareils connus de longue date sont aujourd'hui associés à des systèmes optoélectroniques d'enregistrement et de traitement des images produisant une cartographie de chaque pied, des zones colorées étant représentées en fonction de la pression exercée en différents points par la plante du pied. Des appareils baptisés "podoscan" ou "podoscanner" offrent la possibilité d'une analyse en 2D ou en 3D de l'empreinte plantaire, pour la conception automatisée de semelles orthopédiques correctrices.
Ces équipements sont sophistiqués et complexes. Ils doivent être manipulés par des professionnels qualifiés à même d'en analyser les résultats, généralement à visée thérapeutique, ou au service du sport de haut niveau. Ils doivent être réglés pour chaque patient selon sa pointure et soigneusement paramétrés pour fournir des résultats exploitables. Ils sont en outre lourds, fragiles et non transportables, ce qui oblige les patients à se déplacer jusque chez un spécialiste. Les calculs sont faits à l'aide de systèmes informatiques externes, gros consommateurs d'énergie. De ce fait, ils ne sont pas adaptés à une utilisation par le public, dans un lieu ouvert à tous tel qu'un local commercial.
Il existe donc un besoin non satisfait à ce jour de disposer d'un appareil permettant à tout un chacun de savoir à quel type d'appui plantaire appartient la morphologie de son pied. La présente invention répond à ce besoin en offrant un dispositif peu encombrant, pouvant par exemple être installé devant un rayonnage dans un magasin de sport et utilisé sur place de manière très simple par un utilisateur non averti, pour lui fournir en quelques instants cette information utile au choix de ses chaussures.
Un objectif de la présente invention est ainsi d'offrir un dispositif permettant de définir le type d'appui des pieds d'une personne de manière simple et rapide et de délivrer le résultat attendu de manière quasiment instantanée par une indication directe et univoque de la catégorie dont il relève (universel, pronateur ou supinateur) et éventuellement le degré de pronation. Un autre objectif de l'invention est d'utiliser un appareil unique, quelle que soit la corpulence et surtout quelle que soit la pointure de l'utilisateur. Selon un autre objectif de l'invention est qu'il ne soit pas nécessaire de manipuler l'appareil pour l'adapter à la pointure de l'utilisateur. Encore un objectif de l'invention est de fournir un appareil pouvant fonctionner de manière autonome de longues heures durant. Enfin, un objectif de l'invention est d'offrir un appareil robuste et d'un coût abordable.
L'invention répond à ce besoin et remédie aux inconvénients des systèmes connus en proposant un dispositif de détermination du type d'appui plantaire d'une personne en position debout, qui comprend :
- un socle s'étendant selon un plan principal horizontal, recouvert d'un capot formé d'un plateau supérieur plan se prolongeant par des rebords latéraux le maintenant au socle, plateau sur lequel sont ménagés deux emplacements plans en forme de bandes parallèles, l'une gauche, l'autre droite, de surface adaptée pour y poser respectivement le pied gauche et le pied droit,
- des capteurs aptes à fournir une réponse électrique proportionnelle à la pression subie, lesdits capteurs étant répartis en deux ensembles disposés sur la face supérieure dudit socle en deux bandes parallèles sous-jacentes aux deux emplacements que comporte le plateau, lesdits capteurs étant agencés en au moins deux réseaux occupant en totalité ou en partie la surface desdites bandes, et la position de chaque capteur étant repérée par ses coordonnées géométriques sur la bande, et
- un module électronique logé dans un compartiment ménagé dans le socle, comprenant :
- des moyens pour recueillir les signaux électriques générés par lesdits capteurs et enregistrer pour chaque capteur la valeur de la pression subie associée à la position dudit capteur,
- des moyens pour déterminer l'emprise de chaque pied sur l'emplacement dédié du plateau et pour définir trois plages de ladite emprise correspondant à trois zones de capteurs sous- jacentes,
- des moyens pour déterminer la pression exercée sur une zone donnée, et la contribution de ladite pression à la pression totale exercée sur l'emprise,
- des moyens pour comparer la contribution de la pression exercée dans chaque zone avec une contribution théorique calculée selon une clé de répartition prédéfinie, en vue de déterminer le type d'appui plantaire de ladite personne.
Le dispositif selon l'invention se présente extérieurement comme une plateforme s'étendant selon un plan principal horizontal lorsqu'il est installé en position de fonctionnement, c'est- à-dire posé sur un sol, lui-même horizontal. Il est précisé ici que, plus généralement, dans la description qui va suivre, les termes dessus, dessous, supérieur, inférieur, ... se réfèrent à cette position de fonctionnement du dispositif.
Le capot est seul visible, avec son plateau supérieur destiné à recevoir les pieds de l'utilisateur et ses rebords latéraux enveloppant étroitement le socle de manière à le maintenir fixé à lui. Le plateau est sensiblement plan et comporte deux emplacements sur lesquels l'utilisateur va poser ses pieds. Ces emplacements dédiés adoptent commodément (mais sans obligation) la forme de bandes, c'est-à-dire de rectangles nettement plus longs que larges, d'une dimension suffisante pour recevoir des pieds de toutes pointures. Ils sont parallèles entre eux de manière commode, mais sans obligation non plus. Le dispositif est latéralisé, de sorte que le pied droit sera posé sur la bande droite et le pied gauche sur la bande gauche. De la sorte, la partie avant (ou distale) occupée par la partie avant du pied et les orteils et la partie arrière (ou proximale) correspondant au talon sont également identifiées. Des repères colorés ou lumineux sont prévus sur le plateau pour permettre à l'utilisateur de s'orienter correctement lorsqu'il s'installe sur le dispositif. Le socle constitue l'armature structurelle du dispositif. Il peut être fait d'un bloc plein dans lequel des cavités sont ménagées pour placer les composants électroniques, ou d'un boîtier rigide doté des compartiments adéquats. Cette dernière option est mise en œuvre aisément par les techniques connues de plasturgie.
Le socle présente une face supérieure sur laquelle sont disposés des capteurs qui vont délivrer une réponse électrique proportionnelle à la pression qui leur sera appliquée. Les capteurs sont répartis en deux ensembles occupant deux bandes droite et gauche, lesquelles sont sous-jacentes, c'est-à-dire situées au-dessous, des deux bandes du plateau. On comprend dès lors que lorsqu'une personne est installée sur le plateau, la plante de ses pieds exerce une pression plus ou moins forte en différents points en fonction de sa morphologie et des appuis plantaires qui lui sont propres. Les pressions exercées sur les emplacements dédiés sont transmises aux capteurs sous-jacents. On note qu'il est équivalent de parler de pression exercée en un point du plateau et de pression subie par le point sous-jacent.
Chaque ensemble de capteurs (en général, droit et gauche) peut être conçu comme un réseau unique connecté au module électronique, ou bien être divisé en sous-ensembles formant plusieurs réseaux. Cette dernière option peut s'avérer intéressante pour optimiser l'agencement des connexions avec le module électronique afin de limiter l'encombrement et améliorer la transmission du signal. Ouoi qu'il en soit, chaque capteur occupe une position repérée sur sa bande par ses coordonnées géométriques, dans un système de coordonnées défini préalablement.
Le dispositif selon l'invention comprend également un module électronique logé et protégé dans l'épaisseur du socle. Il comprend la connectique nécessaire pour recevoir les signaux électriques en provenance des capteurs. Il comprend également un microcontrôleur configuré pour traiter les signaux électriques reçus de chaque capteur. Il est en particulier apte à exprimer la valeur de la pression correspondant au signal électrique et pour enregistrer cette valeur associée aux coordonnées de position du capteur concerné. Le module électronique est également configuré pour traiter les données ainsi enregistrées en vue de déterminer le type d'appui plantaire de ladite personne, comme il sera expliqué en détail plus loin.
Il est toutefois important de souligner dès à présent que le traitement des données comprend une étape où l'on définit l'emprise de la plante du pied, c'est-à-dire l'ensemble des points de contact entre la plante du pied et la surface du plateau, générant un signal électrique non nul. Cette emprise sur le plateau a son pendant au niveau des capteurs sous-jacents. Puis, on recherche trois valeurs maximales de pression dans trois zones de capteurs en relation avec trois plages de l'emprise.
Ces valeurs maximales sont la marque des appuis plantaires principaux de l'utilisateur, dont la position est représentative de la dimension du pied à analyser. De la sorte, le système va poursuivre le traitement des données en se fondant sur les dimensions individuelles de l'utilisateur, sans qu'il soit nécessaire de procéder à un quelconque réglage. La pression que subit chaque zone du pied pourra alors être comparée à une pression de référence qui est une fraction de la pression totale prise en compte pour le pied. Le résultat de la comparaison permet de conclure quant au type d'appui plantaire de la personne se tenant sur le dispositif objet de l'invention. Le nombre de points de mesure est un critère important pour obtenir un résultat fiable pour toutes les pointures et toutes les conformations plantaires. C'est pourquoi, selon une caractéristique préférée de la présente invention, chaque ensemble de capteurs comprend de 50 à 100 capteurs, tous connectés à un microcontrôleur apte à traiter les signaux émis. On a ainsi un dispositif comptant un total de 100 à 200 capteurs disposés sous les emplacements dédiés du plateau, occupant en totalité ou en partie la surface des bandes. Selon un mode d'exécution particulier de l'invention, chaque ensemble de capteur comprend deux réseaux de capteurs occupant au moins la partie distale et la partie proximale de la bande sur laquelle ils sont disposés. On comprend que ces deux parties ont une situation relative variable selon la longueur du pied. On peut remédier à ce problème en prévoyant que la partie distale soit assez étendue pour accepter des pointures allant par exemple de 35 à 47 (selon les normes françaises), voire davantage. La partie proximale peut être plus localisée à condition d'inciter l'utilisateur à poser son talon à un endroit prédéfini de l'emplacement dédié. On peut par exemple prévoir un repère visuel, tel qu'un voyant lumineux ou un motif sérigraphié attirant son attention pour le guider simplement sans lui imposer une position stricte. De manière générale, les parties les plus sensibles (notamment les plus riches en capteurs) peuvent être repérées par des motifs colorés, favorisant un placement spontané optimal.
Différents types de capteurs peuvent être utilisés pour la mise en œuvre du dispositif objet de l'invention. De préférence, les capteurs sont choisis parmi des capteurs de force capacitifs, des capteurs de force piézoélectriques ou des résistances de détection de force. Les résistances de détection de force, aussi appelées FSR pour Force Sensing Resistor, sont particulièrement adaptées. Ce sont des composants constitués d'une couche épaisse de polymère dont la résistance décroît au fur et à mesure que la force appliquée perpendiculairement à sa surface augmente. Ils sont insensibles aux vibrations et au bruit, et ont une large plage d'impédance permettant l'emploi d'une électronique simplifiée, contrairement aux polymères piézoélectriques. En outre, si leur précision n'est pas très élevée, ils sont assez robustes pour fonctionner durant des millions de cycles et ils sont économiques. Ils consomment beaucoup moins de courant que les autres composants. L'homme du métier connaît ces composants, qu'il saura assembler à partir de cellules élémentaires ou de réseaux en matrice (capteurs prémontés sur un support commun).
Les capteurs sont assujettis à la face supérieure du socle qui se trouve à faible distance de la face inférieure du plateau. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le plateau et la surface supérieure du socle sont placés à écartement de 0,5 mm à 1 mm. Le poids d'un utilisateur installé sur le dispositif va infléchir légèrement le plateau en certains endroits qui vont entrer en contact plus ou moins prononcé avec les capteurs. Le plateau est conçu comme une plaque plane d'un matériau de synthèse dont l'épaisseur peut être comprise par exemple entre 0,2 mm et 1 mm. L'homme de l'art pourra choisir parmi les différents matériaux connus, par exemple un PVC (polychlorure de vinyle), un polyéthylène, un polypropylène ou autre, celui répondant aux critères recherchés en termes de rigidité et d'épaisseur.
Selon un mode de réalisation particulièrement intéressant, le dispositif selon l'invention peut en outre être couvert d'une coque en matériau semi-rigide se comprimant de manière plus ou moins accentuée sous l'effet du poids, en fonction du relief plantaire. Cette coque recouvre en premier lieu les emplacements dédiés aux pieds. De la sorte, la surface de contact de la plante du pied est accrue, sans que la pression totale exercée soit modifiée. Par contre, la répartition des pressions aux différents points est plus progressive et prend en compte de nouvelles parties de la voûte plantaire. On s'affranchit ainsi, ou du moins on compense, des spécificités de forme pour se concentrer sur l'intensité des appuis, ce qui améliore la fiabilité de la détermination du type d'appui. Cette disposition est tout particulièrement utile lorsque l'utilisateur a une voûte plantaire peu marquée (pieds plats). Ainsi, selon une caractéristique optionnelle de l'invention, le capot peut comporter une coque en un matériau apte à se déformer sous l'effet de la pression plantaire pour en épouser le relief. Cette coque peut prendre la forme d'un tapis appliqué sur le plateau dans son ensemble ou seulement sur les emplacements dédiés aux pieds. De manière commode, elle est amovible et enveloppe le plateau et les rebords latéraux dudit capot. Elle peut être faite en silicone de dureté moyenne de l'ordre d'environ 30 unités Shore A, avec une épaisseur comprise entre 5 mm et 10 mm. Elle peut ainsi être aisément retirée et lavée. Elle assure en plus une fonction de protection antichoc bienvenue compte tenu de l'environnement d'utilisation du dispositif.
Comme déjà indiqué, le dispositif objet de l'invention doit être simple d'emploi et accessible à tous. C'est pourquoi, il comprend différentes fonctionnalités favorisant son utilisation sans phase d'apprentissage, et la délivrance d'une information rapide et univoque. En particulier, il comprend un ou plusieurs des moyens suivants :
- des moyens pour indiquer qu'une étape d'activation des fonctions de mesure est en cours,
- des moyens pour inviter la personne à placer ses pieds sur les emplacements dédiés,
- des moyens pour visualiser le déroulement de la détermination, et
- des moyens pour afficher le résultat de la détermination.
Les moyens en question sont généralement des signaux visuels (plutôt que sonores), très simples, par exemple sous la forme de voyants lumineux dotés de LED (diodes électroluminescentes). Ces voyants peuvent être configurés pour clignoter tant qu'une étape est en cours de réalisation, puis adopter un état allumé ou éteint fixe lorsqu'elle est terminée. Par exemple, durant le déroulement de la détermination un clignotement se produit, puis un état fixe indique immédiatement le résultat.
Ces dispositions permettent de guider l'utilisateur et de lui fournir l'information pertinente, avec une grande sobriété d'énergie. Dans ce contexte, de manière particulièrement préférée, le dispositif selon l'invention comprend des moyens autonomes d'alimentation en énergie électrique. Un logement est ménagé dans le socle pour y placer un accumulateur. Le dispositif qui vient d'être décrit permet de réaliser des mesures de pression de l'emprise du pied et d'analyser les données de manière instantanée. Il fournit en quelques fractions de seconde un relevé statique des appuis plantaires d'un individu, et définit son type d'appui (universel, pronateur ou supinateur), sans recourir à l'interprétation d'un professionnel ou un traitement informatique complexe. Il est totalement autonome du point de vue de son alimentation électrique, comme de celui du traitement des données qui est réalisé par le dispositif lui-même, sans relais informatique externe. Il est robuste et léger, de sorte qu'il peut être déplacé manuellement, pour être installé et fonctionner partout, sans risque de dégradation.
La présente invention concerne également un procédé mettant en œuvre le dispositif décrit précédemment. Ainsi, l'invention a pour objet un procédé de détermination du type d'appui plantaire d'une personne à l'aide d'un dispositif tel que décrit précédemment, ladite personne se tenant debout, le pied gauche et le pied droit posés respectivement sur les deux emplacements dédiés que comporte le plateau. Ce procédé comprend les étapes consistant à :
a) - activer les fonctions de mesure du dispositif,
b) - collecter les signaux électriques délivrés par les capteurs et enregistrer pour chaque capteur la valeur de la pression subie associée à la position dudit capteur,
c) - pour chaque pied, déterminer l'emprise sur l'emplacement dédié du plateau et définir trois plages de ladite emprise correspondant à trois zones de capteurs sous-jacentes, d) - pour chaque zone de capteurs, déterminer la pression exercée sur ladite zone et la contribution de ladite pression à la pression totale exercée par l'emprise,
e) - pour chaque zone, comparer la contribution de la pression déterminée en d) avec une contribution théorique calculée selon une clé de répartition prédéfinie, et
f) utiliser le résultat de ladite comparaison pour déterminer le type d'appui plantaire de ladite personne.
Selon une variante, le procédé comprend à l'étape a) l'affichage d'une invitation à se placer debout sur le plateau en situant chacun des pieds sur les emplacements dédiés. Cette invitation peut prendre la forme d'un voyant allumé fixe.
À l'issue de l'étape b) on dispose des couples pression-position pour tous les capteurs, qui constituent une cartographie de la pression plantaire, chaque capteur étant plus ou moins sollicité, voire pas du tout si aucun appui n'est enregistré en un point donné. Il va de soi qu'on enregistre et qu'on traite ces données séparément pour chaque pied, de manière similaire mais indépendante.
Conformément à une caractéristique du procédé selon l'invention, à l'étape c), on sélectionne les valeurs non nulles de la pression avec les coordonnées géométriques des capteurs sollicités, l'ensemble de ces coordonnées définissant l'emprise plantaire de l'individu. Les capteurs sollicités sont ceux pour lesquels la pression n'est pas nulle.
Toujours à l'étape c), on divise l'emprise plantaire en trois plages, à savoir deux plages avant, dont l'une externe P1 et l'autre interne P2, et une plage arrière P3, correspondant respectivement à trois zones de capteurs sous-jacentes Z1 , Z2, Z3. Cette division peut se faire sur la base de critères dimensionnels ou analytiques, ou bien en combinant les deux approches. Par exemple, on peut définir une plage arrière comme occupant 1/3 par exemple de la longueur de l'emprise, puis diviser en deux moitiés la partie restante selon une droite passant par le centre du talon et la pointe avant. Il est aussi possible de prendre plus finement en compte la forme naturelle du pied, et de séparer les parties avant par une ligne courbe suivant le galbe du bord externe du pied. Une approche analytique peut aussi être utilisée, selon laquelle on recherche trois valeurs maximales de pression associées à des capteurs éloignés les uns des autres et on définit les limites des plages en fonction de leur position. Quelle que soit l'approche choisie, elle repose sur le fait que le pied humain possède trois appuis principaux se situant dans des régions bien définies (talon et avant- pied interne et externe), avec bien entendu des différences d'une personne à l'autre qui justifient le recours au présent procédé de détermination des appuis.
La division de l'emprise plantaire en plages permet de faire ressortir trois capteurs maîtres représentatifs de ces trois appuis anatomiques. Ainsi, selon une caractéristique préférée du procédé selon l'invention, à l'étape d), on recherche dans chacune des zones Z1 , Z2, Z3, le capteur soumis à la pression maximale auquel on attribue le statut de capteur maître C1 , C2 et C3 ; on définit au voisinage de chaque capteur maître, une zone d'appui A1 , A2, A3, incluant ledit capteur maître et une série de capteurs périphériques et on calcule la somme des pressions subies par les capteurs appartenant à ladite zone d'appui. L'étendue des zones d'appui au voisinage des capteurs maîtres peut être définie de différentes manières. Elle doit toutefois être assez étendue pour impliquer plusieurs capteurs périphériques, idéalement au moins cinq capteurs.
Ainsi, selon une variante du procédé selon l'invention, chacune des zones d'appui A1 , A2, A3 comprend les capteurs situés dans un rayon prédéfini autour le capteur maître C1 , C2, C3. Le rayon peut être fixé une fois pour toutes, par exemple égal à 30 mm, ou bien il peut être défini par le système en tenant compte de la taille du pied, par exemple 1/4 de la largeur de l'avant-pied. Une condition de non chevauchement peut être ajoutée afin qu'un capteur ne soit pas dans le périmètre de deux zones d'appui. Les capteurs se trouvant à l'intérieur d'une zone d'appui ainsi définie sont retenus pour les étapes suivantes du procédé.
Selon une caractéristique du procédé selon l'invention, à l'étape d), on calcule la contribution de chaque zone d'appui par rapport à la somme des pressions subies par les capteurs sollicités par l'emprise. Il s'agit ici de définir quelle est la pression supportée par chaque zone d'appui, et de calculer la part que cette pression représente par rapport à la pression totale exercé sur l'emprise. L'attention du lecteur est attirée sur le fait que les valeurs absolues des différentes pressions ne sont pas significatives en elles-mêmes ni prises séparément, car l'analyse se fonde sur les comparaisons de valeurs entre elles. Dans l'étape e) suivante, on calcule une contribution théorique de chaque zone d'appui en utilisant une clé de répartition des pressions. Suivant un mode de réalisation préféré du procédé selon l'invention, la clé de répartition des pressions utilisée pour calculer la contribution théorique de la pression sur chaque zone d'appui est définie comme affectant 2/3 de la pression totale à la zone d'appui arrière A3, et 1/6 à chacune des zones d'appui avant externe A1 et interne A2. Cette clé de répartition repose sur les résultats d'études anatomiques de la population. Il est apparu de manière inattendue que la clé de répartition ici définie, basée sur les équilibres anatomiques généraux, pouvait s'appliquer à des fractions limitées de la voûte plantaire, à savoir les zones d'appui judicieusement choisies. On dispose à ce stade des informations sur la répartition entre les trois zones d'appui de la pression totale enregistrée par les capteurs sollicités. On dispose également d'une répartition théorique entre les trois zones d'appui de la pression totale enregistrée par les capteurs sollicités. Les contributions théoriques sont prises comme références dans la comparaison avec les contributions mesurées (réelles), respectivement pour chaque zone. La détermination finale du type d'appui peut maintenant être faite, en se fondant sur l'écart E observé entre les contributions mesurées et théoriques. Dans un mode de réalisation d'application générale, il se fait selon la démarche suivante. Quand l'appui plantaire est universel, la pression exercée sur les deux zones d'appui avant A1 et A2 est identique à la contribution théorique de référence. Lorsque la pression relevée sur la zone d'appui externe est supérieure à la contribution théorique, l'appui est de type supinateur ; et inversement lorsque la pression relevée sur la zone d'appui interne est supérieure à la contribution théorique, l'appui est de type pronateur.
En pratique, on considère que l'appui est universel même s'il existe un certain écart E à la contribution théorique ou, plus précisément jusqu'à un certain degré d'écart E% à la contribution théorique. En exprimant l'écart en pourcentage relativement à la pression théorique de référence, c'est-à-dire comme un rapport de pressions, on tient compte du même coup du poids de l'utilisateur, puisque les pressions sont proportionnelles au poids de la personne. Le degré d'écart E% toléré est fixé préalablement, dans un intervalle compris en général entre 8% et 20%, selon le choix du fabricant. Par exemple, on peut considérer que l'appui reste universel jusqu'à un écart à la contribution théorique, de l'ordre de 10%.
C'est pourquoi, suivant un mode de réalisation du procédé selon l'invention, à l'étape f) on calcule l'écart E observé entre les contributions mesurées et théoriques et on utilise ledit écart pour déterminer le type d'appui plantaire de ladite personne comme suit :
- si la pression relevée sur la zone d'appui avant externe est supérieure de plus de E% à la valeur de la contribution théorique, l'appui est de type supinateur,
- si la pression relevée sur la zone avant interne est supérieure de plus de E% à la valeur de la contribution théorique, l'appui est de type pronateur,
- si aucune de ces deux conditions n'est réalisée, l'appui est de type universel,
où E% est le degré d'écart toléré entre lesdites contributions mesurées et théoriques.
En outre, on peut définir un second degré d'écart E%+E'%, plus élevé, entre les contributions mesurées et théoriques, correspondant à des appuis particulièrement marqués, l'appui hyperpronateur étant surtout concerné. Ainsi, le procédé selon l'invention peut comprendre une étape supplémentaire, dans laquelle, si la pression relevée sur la zone d'appui avant interne est supérieure de plus de E%+E'% à la valeur de la contribution théorique, l'appui est de type hyperpronateur.
Il est souligné ici que le dispositif ici décrit n'est pas un appareil médical, ce qui en fait au demeurant son intérêt. Il fournit une indication qui reflète un type de foulée de son utilisateur se fondant sur une tendance morphologique (pronateur, universel, supinateur).
On relève en outre que le type d'appui est pour chaque individu plus ou moins marqué. Une morphologie s'écartant peu de l'appui universel peut être prise en charge par certains modèles de chaussures conçues pour mieux soutenir la voûte plantaire. Dans une variante d'exécution, le dispositif selon l'invention permet d'utiliser le résultat quantitatif obtenu (la valeur de l'écart entre les contributions mesurées et théoriques) et de le mettre en regard des informations techniques fournies par les fabricants de chaussures de sport, afin de les mettre en adéquation et de proposer un modèle de chaussure ou une gamme spécifique dans l'affichage des résultats. Un homme de l'art peut aisément développer un tel algorithme. Le résultat peut être affiché en désignant celui des types d'appui qui a été trouvé, ou bien par une signalétique plus quantitative et nuancée, par affichage d'un curseur sur une réglette ou autre mode d'affichage. Il est également possible de mentionner directement un ou plusieurs modèles de chaussures adaptés au type d'appui trouvé.
Lorsque le dispositif est initialisé, son fonctionnement est ensuite extrêmement rapide. Pour éviter les erreurs dues à une posture mal affermie de la personne, il est recommandé de répéter plusieurs cycles d'acquisition et d'exploitation des données. On obtient alors plusieurs valeurs de contribution pour chaque zone d'appui, dont on peut faire la moyenne avant de conclure par la détermination du type d'appui. Ainsi, avantageusement, dans le procédé selon l'invention les étapes b) à d) sont répétées au moins N fois, N étant au moins égal à 5, de préférence au moins à 10, et encore de préférence au moins à 30, pour déterminer N valeurs de la pression exercée sur ladite zone, et la moyenne des N valeurs est utilisée pour déterminer la contribution de ladite pression à la pression totale exercée par l'emprise.
La présente invention sera mieux comprise, et des détails en relevant apparaîtront, à la lumière de la description qui va être faite de différentes variantes de réalisation, en relation avec les figures annexées, dans lesquelles :
La fig.1 est une représentation en perspective d'un dispositif selon l'invention.
La fig.2 est une représentation schématique vu de dessus du dispositif selon l'invention.
La fig.3 est une vue de dessous du socle d'un dispositif selon l'invention faisant apparaître le montage électronique.
La fig.4 est une représentation des zones d'appui déterminées selon l'invention.
EXEMPLE 1 - Structure du dispositif de détermination
Le dispositif représenté sur la fig.1 comprend un capot 2 formé d'un plateau 3 supérieur plan, se prolongeant par des rebords latéraux 4. Le plateau revêt la forme d'une plaque plane dont l'épaisseur est d'environ 1 mm, ce qui lui confère une légère flexibilité. Le plateau 3 et les rebords 4 recouvrent totalement le socle rigide 1 et le maintiennent fixe. Le plateau 3 et la surface supérieure du socle 1 sont montés à écartement de 0,5 mm à 1 mm. L'ensemble se présente comme une plateforme, horizontale quand il est posé en position de fonctionnement sur un sol, de dimensions suffisantes pour accueillir les pieds de grandes pointures, avec par exemple une longueur de 40 cm pour une largeur de 35 cm. Le plateau 3 comporte deux emplacements 5, 6 sur lesquels l'utilisateur va poser ses pieds, en formes de bandes placées parallèlement de part et d'autre du plateau 3. La surface des bandes est repérée par une trame légère, (ici par des croisillons), tandis qu'un motif plus prononcé indique à l'utilisateur dans quel sens placer ses pieds. Le dispositif est ainsi orienté et latéralisé.
Deux ensembles de capteurs FSR (non représentés) sont installés sur la face supérieure du socle 1 , en deux ensembles occupant deux bandes sous-jacentes aux deux bandes du plateau. Chaque ensemble de capteurs est divisé en deux sous-ensembles formant deux réseaux. Les capteurs sont connectés à un microcontrôleur 8 par l'intermédiaire de quatre circuits imprimés 18. Deux réseaux (droite et gauche) sont disposés de manière à ce que les capteurs soient au niveau des talons de l'utilisateur. L'utilisateur est incité à placer ses talons à l'aplomb de ces capteurs grâce à un voyant lumineux 9 prévu sur le plateau 3 à l'endroit adéquat, renforcé par un motif sérigraphié 10. Deux autres réseaux de capteurs sont disposés vers l'avant pour détecter la pression de l'avant-pied des utilisateurs.
Le dispositif est conçu pour guider l'utilisateur. Il comprend en particulier différents signaux visuels faciles à interpréter, notamment à l'aide de plusieurs voyants lumineux 12 équipés de LED (diodes électroluminescentes) qui sont placés sur la partie centrale du plateau 3 et des voyants lumineux 9 prévus au niveau des talons. Un commutateur 1 1 permet de mettre en route le système électronique. Durant la phase d'activation, toutes les LED s'allument à tour de rôle cycliquement créant un effet de balayage rapide. Une fois que le dispositif est prêt, ne restent allumées que les voyants 9 pour que l'utilisateur installe ses pieds. Durant la phase de mesure, les voyants centraux 12 clignotent, puis après quelques secondes l'un d'eux reste seul allumé, annonçant le résultat de la détermination. Une étiquette 13 mentionne le type d'appui de l'utilisateur. D'autres schémas de guidage peuvent bien entendu être imaginés sans difficulté par un homme du métier.
Le dispositif est équipé d'une batterie 14, dont l'autonomie permet un fonctionnement plusieurs jours durant, compte tenu de la faible consommation des composants choisis.
EXEMPLE 2 - Housse de silicone
Le dispositif peut être utilisé avec une housse (non représentée) enveloppant le plateau 3 et les rebords latéraux 4 du capot 1. Cette housse est ici faite en silicone transparent de 6 mm d'épaisseur, moulé à la forme du capot 1. Sous l'effet de la pression, elle se déforme et s'adapte au relief plantaire, compensant les spécificités de morphologie plantaire pour affiner la détermination du type d'appui. L'élasticité de la housse permet de la retirer et de la nettoyer.
EXEMPLE 3 - Modalités de détermination des appuis plantaires
Après la mise en route de l'appareil, et l'installation de l'utilisateur sur le plateau 3, le processus de détermination débute. Les pressions exercées sur les emplacements dédiés 5, 6 sont transmises aux capteurs sous-jacents du socle 1. Les signaux électriques délivrés par les capteurs sont collectés et enregistrés par le module électronique et traitées par le microcontrôleur 8. Pour chaque capteur, le signal est converti en la valeur de la pression subie et est associée à la position dudit capteur repérée par ses coordonnées géométriques dans un référentiel prédéfini.
On définit l'emprise plantaire 7 en sélectionnant les capteurs pour lesquels la valeur de la pression n'est pas nulle et en relevant leurs coordonnées géométriques. Cette emprise plantaire 7 est divisée en trois plages P1 , P2, P3, correspondant à trois zones de capteurs sous-jacentes Z1 , Z2, Z3, comme représenté à la Fig. 4. La division des zones a été ici effectuée en attribuant 1/3 de la longueur de l'emprise 7 à la zone arrière Z3, et en traçant une droite médiane dans la partie avant restante pour obtenir une zone avant externe Z1 et une zone avant interne Z2.
Est ensuite recherché dans chacune de ces zones, le capteur soumis à la pression maximale, dit capteur maître, respectivement C1 , C2 et C3. On définit de là une zone d'appui A1 , A2, A3, centrée sur chacun des capteurs maître, qui est ici un disque de 2,5 cm de rayon. On calcule la contribution de chaque zone d'appui en terme de pression, au regard de la pression totale subie par les capteurs sollicités. Puis, un nouveau cycle de mesure est initialisé et la valeur de la contribution de chaque zone d'appui est calculée à nouveau. Après cinq cycles, les valeurs moyennes sont établies. Il est précisé que la même démarche est adoptée pour l'autre pied noté B (voir fig.4, zones d'appui B1 , B2, B3).
En parallèle, est calculée une contribution théorique de chaque zone d'appui à la pression totale de l'emprise. La clé de répartition utilisée ici est de 2/3 pour la zone d'appui arrière A3, et 1/6 pour les zones d'appui avant A1 et A2.
Les contributions observées et théoriques peuvent alors être comparées pour conclure. Si la pression relevée sur la zone d'appui A1 est supérieure de plus de 10% à la contribution théorique, l'appui est de type supinateur. Si la pression relevée sur la zone d'appui A2 est supérieure de plus de 10% à la contribution théorique, l'appui est de type pronateur. Dans les autres cas, l'appui est universel. Le voyant lumineux correspondant est allumé sur le plateau 3 indiquant le résultat à l'utilisateur.

Claims

REVENDICATIONS 1 Dispositif de détermination du type d'appui plantaire d'une personne en position debout, caractérisé en ce qu'il comprend : - un socle (1) s'étendant selon un plan principal horizontal, recouvert d'un capot (2) formé d'un plateau (3) supérieur plan se prolongeant par des rebords latéraux (4) le maintenant au socle (1), plateau sur lequel sont ménagés deux emplacements (5, 6) plans en forme de bandes parallèles, l'une gauche, l'autre droite, de surface adaptée pour y poser respectivement le pied gauche et le pied droit, - des capteurs aptes à fournir une réponse électrique proportionnelle à la pression subie, lesdits capteurs étant répartis en deux ensembles disposés sur la face supérieure dudit socle en deux bandes parallèles sous-jacentes aux deux emplacements que comporte le plateau (3), lesdits capteurs étant agencés en au moins deux réseaux occupant en totalité ou en partie la surface desdites bandes, et la position de chaque capteur étant repérée par ses coordonnées géométriques sur la bande, et - un module électronique logé dans un compartiment du socle (1), comprenant : - des moyens pour recueillir les signaux électriques générés par lesdits capteurs et enregistrer pour chaque capteur la valeur de la pression subie associée à la position dudit capteur, - des moyens pour déterminer l'emprise (7) de chaque pied sur l'emplacement (5, 6) dédié du plateau (3) et pour définir trois plages de ladite emprise correspondant à trois zones de capteurs sous-jacentes, - des moyens pour déterminer la pression exercée sur une zone donnée, et la contribution de ladite pression à la pression totale exercée sur l'emprise (7), - des moyens pour comparer la contribution de la pression exercée dans chaque zone avec une contribution théorique calculée selon une clé de répartition prédéfinie, en vue de déterminer le type d'appui plantaire de ladite personne. 2- Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que chaque ensemble de capteurs comprend de 50 à 100 capteurs, chaque ensemble étant agencé en deux réseaux occupant au moins la partie distale et la partie proximale de la bande sur laquelle ils sont disposés. 3- Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les capteurs sont choisis parmi des capteurs de force de type capacitif, des capteurs de force de type piézoélectrique ou des résistances de détection de force. 4 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le plateau (3) du capot (2) et la surface supérieure du socle (1) sont placés à écartement de 0,5 mm à 1 mm. 5- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capot
(1) est couvert d'une coque en un matériau apte à se déformer sous l'effet de la pression plantaire pour en épouser le relief.
6- Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite coque d'une épaisseur comprise entre 5 mm et 10 mm, est amovible et enveloppe le plateau (3) et les rebords latéraux (4) dudit capot.
7- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un ou plusieurs des moyens suivants :
- des moyens pour indiquer qu'une étape d'activation des fonctions de mesure est en cours,
- des moyens pour inviter la personne à placer ses pieds sur les emplacements (5,6) dédiés,
- des moyens pour visualiser le déroulement de la détermination, et
- des moyens pour afficher le résultat de la détermination.
8- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens autonomes d'alimentation en énergie électrique.
9- Procédé de détermination du type d'appui plantaire d'une personne à l'aide d'un dispositif selon l'une des revendications précédentes, ladite personne se tenant debout, le pied gauche et le pied droit posés respectivement sur les deux emplacements (5, 6) dédiés que comporte le plateau (3), caractérisé en ce ou 11 comprend les étapes consistant à : a) - activer les fonctions de mesure du dispositif,
b) - collecter les signaux électriques délivrés par les capteurs et enregistrer pour chaque capteur la valeur de la pression subie associée à la position dudit capteur,
c) - pour chaque pied, déterminer l'emprise (7) sur l'emplacement dédié du plateau (3) et définir trois plages de ladite emprise correspondant à trois zones de capteurs sous- jacentes,
d) - pour chaque zone de capteurs, déterminer la pression exercée sur ladite zone et la contribution de ladite pression à la pression totale exercée par l'emprise,
e) - pour chaque zone, comparer la contribution de la pression déterminée en d) avec une contribution théorique calculée selon une clé de répartition prédéfinie, et f) utiliser le résultat de ladite comparaison pour déterminer le type d'appui plantaire de ladite personne.
10- Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que à l'étape c), on sélectionne les valeurs non nulles de la pression avec les coordonnées géométriques des capteurs sollicités, l'ensemble de ces coordonnées définissant l'emprise plantaire de l'individu.
11-. Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que , à l'étape c), on divise l'emprise plantaire en trois plages, à savoir deux plages avant, dont l'une externe P1 et l'autre interne P2, et une plage arrière P3, correspondant respectivement à trois zones de capteurs sous-jacentes Z1 , Z2, Z3.
12-. Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que à l'étape d), on recherche dans chacune des zones Z1 , Z2, Z3, le capteur soumis à la pression maximale auquel on attribue le statut de capteur maître C1 , C2, C3 ; on définit au voisinage de chaque capteur maître, une zone d'appui A1 , A2, A3 incluant ledit capteur maître et une série de capteurs périphériques et on calcule la somme des pressions subies par les capteurs appartenant à ladite zone d'appui.
13-. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que chacune des zones d'appui A1 , A2, A3 comprend les capteurs situés dans un rayon prédéfini autour du capteur maître C1 , C2, C3.
14-. Procédé selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que à l'étape d), on calcule la contribution de chaque zone d'appui A1 , A2, A3 par rapport à la somme des pressions subies par les capteurs sollicités par l'emprise (7).
15-. Procédé selon l'une des revendications 12 à 15, caractérisé en ce que , à l'étape e), la clé de répartition des pressions utilisée pour calculer la contribution théorique de la pression sur chaque zone d'appui A1 , A2, A3 est définie comme affectant 2/3 de la pression totale à la zone d'appui arrière A3, et 1/6 à chacune des zones d'appui avant externe A1 et interne A2.
16-. Procédé selon la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce que à l'étape f) on calcule l'écart E observé entre les contributions mesurées et théoriques, et on utilise ledit écart pour déterminer le type d'appui plantaire de ladite personne comme suit,
- si la pression relevée sur la zone d'appui avant externe est supérieure de plus de E% à la valeur de la contribution théorique, l'appui est de type supinateur,
- si la pression relevée sur la zone d'appui avant interne est supérieure de plus de E% à la valeur de la contribution théorique, l'appui est de type pronateur,
- si aucune de ces deux conditions n'est réalisée, l'appui est de type universel,
où E% est le degré d'écart toléré entre lesdites contributions mesurées et théoriques. 17-. Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que si la pression relevée sur la zone d'appui avant interne est supérieure de plus de E%+E'% à la valeur de la contribution théorique, l'appui est de type hyperpronateur.
18-. Procédé selon l'une des revendications 16 ou 17 caractérisé en ce que , les étapes b) à d) sont répétées au moins N fois, N étant au moins égal à 5, de préférence au moins à 10, et encore de préférence au moins à 30, pour déterminer N valeurs de la pression exercée sur ladite zone d'appui, et la moyenne des N valeurs est utilisée pour déterminer la contribution de ladite pression à la pression totale exercée par l'emprise (7).
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