WO2024068879A1 - Exosquelette passif de soulagement de la colonne vertebrale - Google Patents

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WO2024068879A1
WO2024068879A1 PCT/EP2023/076966 EP2023076966W WO2024068879A1 WO 2024068879 A1 WO2024068879 A1 WO 2024068879A1 EP 2023076966 W EP2023076966 W EP 2023076966W WO 2024068879 A1 WO2024068879 A1 WO 2024068879A1
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WO
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exoskeleton
spring rod
user
harness
spring
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PCT/EP2023/076966
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Samuel Fabien TOURNEUX
Maxence MONTIEL
Martin JOUET-PASTRE
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Ergosante Technologie
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    • A61H2201/165—Wearable interfaces
    • A61H2201/1652—Harness

Definitions

  • the present invention relates to a passive exoskeleton for spinal relief. It enters the field of assistance to people suffering from spinal or back pain, whether at rest or during exercise, or in outpatient therapy.
  • the present invention relates to a spinal decompression device. It is particularly used to relieve people suffering from back pain, caused for example by a herniated disc. Such pain occurs, among other things, because the vertebrae excessively compress the intervertebral discs separating them from each other. Furthermore, lower back pain, the leading cause of work stoppage in France, is caused by a traumatic event such as a bad movement during a move. For some patients, healing does not occur, the pain returns and the fear of it worsens it.
  • Relief can be obtained by exerting a distracting effort on the spine, so as to decouple the vertebrae, that is to say, to increase the interarticular space between two surfaces that are too close to each other.
  • Spinal decompression devices are known for exerting a distraction effort on the user's spine.
  • a spinal decompression device which surrounds a part of the trunk of a user, comprising an upper support, a lower support, two telescopic bars mounted on the lower and upper supports so as to exert a spacing force on the lower and upper supports.
  • the telescopic bars include an actuating lever by which a third party, such as a healthcare professional, can, when the device is worn by the user, move the lower and upper supports away from each other, to exert a distraction effort on the user's spine.
  • a third party such as a healthcare professional
  • the robotic exoskeleton aims to considerably increase the strength of the operator who wears it, but it has the disadvantage of requiring an energy source and at least one actuator, which increases the weight of the exoskeleton or, in the case where it is connected to an external energy source, limits the user's ability to move.
  • the passive exoskeleton aims to reduce the efforts made by the operator and does not consume energy.
  • the passive exoskeleton is part of an approach to reducing arduousness when carrying out repetitive and/or restrictive work while preventing the appearance of musculoskeletal disorders (MSD).
  • MSD musculoskeletal disorders
  • corset to support the back of a patient with scoliosis and limit movements to align their spine.
  • This corset has a straight rod mounted between a pectoral harness and an abdominal belt. A straight rod thus rests on the user's hip and stops between their shoulder blades.
  • Two other rods are present on either side of the user's torso in order to limit their movements or create a twisting effect on the user's back.
  • the present invention aims to remedy all or part of these drawbacks.
  • the present invention aims at an exoskeleton for a user of predetermined morphology, comprising an abdominal belt configured to surround the pelvis of this user, a pectoral harness and, for each shoulder of the user, at least a spring rod working in buckling and/or bending, this spring rod being connected:
  • this spring rod having a length configured in such a way that, when the user wears the exoskeleton, this spring rod takes the form of an arc exerting a restoring force tending to lift the user's thorax and move it away of his abdomen.
  • each spring rod associated with a shoulder being, at least partially, independent of another spring rod associated with another shoulder, the user can perform bending and twisting movements of his torso without discomfort.
  • the acute angle between the tangents at the ends of this spring rod is, when the exoskeleton is not worn by a user, greater than 30 degrees.
  • the acute angle between the tangents at the ends of this spring rod is, when the exoskeleton is not worn by a user, greater than 60 degrees.
  • the acute angle between the tangents at the ends of this spring rod is, when the exoskeleton is not worn by a user, greater than 75 degrees.
  • At least one spring rod between the tangents at the ends of this spring rod is, when the exoskeleton is worn by the user of predetermined morphology, greater than 45 degrees.
  • At least one spring rod between the tangents at the ends of this spring rod is, when the exoskeleton is worn by the user of predetermined morphology, greater than 60 degrees.
  • At least one spring rod between the tangents at the ends of this spring rod is, when the exoskeleton is worn by the user of predetermined morphology, greater than 75 degrees.
  • the radius of curvature at the middle of this spring rod is, when the exoskeleton is not worn by a user, less than the length of this spring rod.
  • the radius of curvature at the middle of this spring rod is, when the exoskeleton is worn by the user of predetermined morphology, less than half the length of this spring rod.
  • each of these provisions relating to the angles and radii of curvature when the exoskeleton is not worn by the user the installation of the exoskeleton on the body of the user is facilitated. Thanks to each of these arrangements relating to the angles and radii of curvature when the exoskeleton is worn by the user, the restoring force exerted by the rod concerned is substantially constant during the movements of the user, which reduces the efforts carried out by the user to carry out these movements since he does not have to fight against the variation of this force and the relief of the user's back is substantially constant during these movements of the user.
  • the exoskeleton object of the invention comprises, for each shoulder of the user, a spring rod working in buckling and/or flexion, this spring rod being connected:
  • this spring rod having a length configured in such a way that, when the user wears the exoskeleton, this spring rod takes the form of an arc passing behind the user's back and exerts a restoring force tending to lift the thorax away from the user and away from their abdomen.
  • This spring rod leaves the front of the user free.
  • the exoskeleton object of the invention comprises, for each shoulder of the user, a spring rod working in buckling and/or flexion, this spring rod being connected:
  • this spring rod having a length configured in such a way that, when the user wears the exoskeleton, this spring rod takes the form of an arc curved towards the front of the user and exerts a restoring force tending to lift the thorax away from the user and away from their abdomen.
  • This spring rod leaves the user's back free.
  • the exoskeleton which is the subject of the invention comprises, for at least one spring rod, a strap connecting the abdominal belt to the pectoral harness and configured to keep this spring rod in flexion, when the exoskeleton is not worn by a user.
  • This strap makes it easier to install the exoskeleton on the user's body.
  • At least one spring rod is, at rest, a straight rod.
  • the chest harness is configured to surround the user's thorax below the xiphoid appendage.
  • the pectoral harness comprises, for each shoulder of the user, a strap configured to surround this shoulder, the connection between each spring rod and a strap being positioned above this strap, that is to say -say in a position further from the abdominal belt than the strap is.
  • the spring rods have, in these embodiments, a length greater than the distance between the hips and the collarbones of the user. Thanks to these arrangements, the user's armpit remains free of movement since this connection is not there.
  • connection between each spring rod and a strap is positioned in the upper half of the strap and in the rear half of the strap.
  • each spring rod is above or behind the user's collarbones, which eliminates the risk of hindering their arm movements.
  • connection between at least one spring rod and the chest harness comprises a ball joint connection.
  • connection between at least one spring rod and the abdominal belt is a ball joint connection.
  • Each ball joint can be made up of two pivot connections with different axes, or even flexibility of the mechanical parts used for this connection, for example in textile.
  • the user is thus not hindered when leaning forward or backward, because the ball joint absorbs the inclination of the thorax in relation to the user's pelvis. Thanks to each of these arrangements, the movements of the user's pelvis are freer.
  • connection between each spring rod and the abdominal belt is configured to be positioned against a hip of the user.
  • the exoskeleton object of the invention comprises a rigid or elastic link between the central parts of two spring rods.
  • the spring rods are tightened towards the user's back in their middle part. This reduces the bulk of the exoskeleton at the back of the user, or even allows them to wear protective clothing against the rain above the exoskeleton.
  • At least one connection of at least one spring rod with the abdominal belt and/or with the pectoral harness is removable by hand without tools.
  • the spring rods can be replaced, for example to adapt the exoskeleton to a user of different size and/or to modify the force exerted by the spring rods which tends to separate his thorax from his abdomen.
  • each spring rod comprises a composite material and has, at rest, a cylindrical shape.
  • the present invention aims at a kit comprising an exoskeleton object of the invention and at least two sets of spring rods having different lengths and/or stiffnesses.
  • the set of spring rods of the exoskeleton we adapt it to a user of different morphology and/or we adapt the force exerted by the spring rods for the same user morphology.
  • the user can thus choose the set of spring rods which corresponds to his morphology, in particular to the size of his torso and to the assistance he wishes to receive from the exoskeleton, in terms of force tending to separate his thorax from his abdomen.
  • Figure 1 represents, in schematic side view, a first particular embodiment of the exoskeleton object of the invention, worn by a user of predetermined morphology
  • Figure 2 represents, in back view, a second embodiment of the exoskeleton which is the subject of the invention
  • Figure 3 represents, in rear perspective, the exoskeleton illustrated in Figure 2,
  • Figure 4 represents an enlargement of a first part of Figure 3, comprising a connection between a spring rod and a strap,
  • Figure 5 represents an enlargement of a second part of Figure 3, comprising a connection between a strap and a pectoral harness,
  • Figure 6 represents an enlargement of a third part of Figure 3, comprising a connection between a spring rod and an abdominal belt,
  • Figure 7 represents, in expanded schematic view, a third particular embodiment of the exoskeleton which is the subject of the invention, before it is worn by a user, and
  • Figure 8 represents, in schematic side view, the exoskeleton illustrated in Figure 7, worn by a user of predetermined morphology.
  • a “pectoral harness” is a set made up of straps, assembled by an easily detachable buckle, intended to surround a person's torso. Such a harness can take the form of a chest or thoracic belt made up of a single strap. This belt can, possibly, be supplemented by straps passing above the shoulders and/or below the pelvis of this person.
  • the exoskeleton which is the subject of the invention aims to combat back pain and allows the improvement of working conditions, by reducing the arduousness of maintaining a standing or sitting position, and its physical and mental consequences on its user.
  • This exoskeleton is light, intuitive to use and designed to relieve the spine of part of the load on the thorax and upper limbs. It is particularly suitable for all work requiring carrying loads with the arms. The user thus retains great freedom of movement. He is not hindered in the execution of tasks not requiring mechanical assistance.
  • the assistance that is to say the mass directly supported by the exoskeleton between the thorax and the pelvis of the user without passing through their spine, can reach 10 Kg, even 15 Kg, 20 Kg or more.
  • the mass of the exoskeleton shown in the figures can be of the order of one kilogram.
  • the inventors noted a time for putting the exoskeleton in place of less than two minutes and a time for removing the exoskeleton of around one minute.
  • An exoskeleton object of the invention is defined for a model user, for example a user with a height of 1.78 m and a mass of 77 kg.
  • exoskeleton can be suitable for a set of users whose characteristics are close to those of the model.
  • the skilled person responsible for carrying out an exoskeleton object of the invention knows, from the predetermined user for whom the exoskeleton is intended, determine the dimensions of his body, and in particular those of his trunk and his limbs. Indeed, these anthropometric data are well documented. A trunk and an arm of a male model user are represented in Figure 1, in broken lines.
  • the implementation of the invention therefore involves the production of a range of exoskeletons covering a large part of the morphologies of the users, for example a single exoskeleton to cover the morphologies of 70% of the European population, two exoskeletons to cover 90% of the European population.
  • FIG 1 a particular embodiment 10 of the exoskeleton which is the subject of the invention.
  • This exoskeleton 10 is worn by a user 11 (partially schematized in broken lines in Figure 1) whose morphology corresponds to that of one of the predetermined model users.
  • This exoskeleton 10 comprises an abdominal belt 12 configured to surround the pelvis of this user 11 and a pectoral harness 13 configured to surround the thorax of the user 11.
  • the exoskeleton 10 also comprises, for each shoulder of the user, at least one spring rod 15 working in buckling and/or flexion.
  • This spring rod 15 is connected:
  • the spring rod 15 has a length configured in such a way that, when the user 11 wears the exoskeleton 10, the spring rod 15 takes the shape of an arc, as illustrated in figure 1, this shape passing behind the back of the user 11 and exerts a restoring force tending to lift the thorax of the user 11 and move it away from his abdomen.
  • the chest harness 13 comprises, for each shoulder of the user, a strap 14 configured to surround this shoulder.
  • the pectoral harness 13 does not have a strap, each connection between the spring rod 15 and the pectoral harness 13 is therefore made below the shoulder, for example at the level of an armpit of the user.
  • connection 17 between the spring rod 15 and the strap 14 comprises a housing in which the upper end of the spring rod 15 is fitted and a pivot connection 9 connecting this housing to the strap 14
  • the spring rods 15 have a length greater than the distance between the hips and the clavicles of the user, this length being preferably greater by at least 20% than this distance.
  • connection 16 between the spring rod 15 and the abdominal belt 12 is a pivot connection or a ball joint connection.
  • the part of the spine (not shown) of the user 11 between the abdominal belt 12 and the pectoral harness 13 is relieved, via the spring rods 15 , part of the weight of the user's thorax and upper limbs. Spinal pain and pain due to lower back pain can thus be reduced.
  • connection 17 between each spring rod 15 and a strap 14 is positioned above this strap 14, that is to say in a position further away from the abdominal belt 12 as is ramp 14.
  • This exoskeleton 20 comprises an abdominal belt 12 configured to surround the pelvis of this user and a pectoral harness 13D and 13G configured to surround the thorax of the user.
  • the abdominal belt 12 includes a central back support 21 which also serves as a loop for the abdominal belt 12 and an extension 23 (on the right in Figures 2 and 3) in self-gripping fabric, for example velvet, provided with an end 24 made of self-gripping fabric configured to grip onto the self-gripping fabric 23.
  • the abdominal belt 12 comprises, at its opposite end (on the left in Figures 2 and 3), a loop 22 for the extension 23. To adjust the turn in size, the user passes the extension 23 through the loop 22, pulls on this extension and folds it back on itself so that the self-gripping fabrics 23 and 24 attach.
  • Self-gripping fabrics are provided, in addition, at the level of the central back support 21, in order to adapt the waist size to a greater variety of morphologies and so that the connections 16D and 16G are located precisely on the user's hips.
  • the connection 16D and 16G between each spring rod 15D and 15G and the abdominal belt 12 is thus positioned against a hip of the user.
  • a clip fastener 36 makes it possible to separate the loop 22 from the left part of the abdominal belt 12. Once the user has adjusted his waist size using the loops 21 and 22, he can limit himself to using the clip attachment 36 for putting on or removing the abdominal belt 12.
  • the abdominal belt 12 is provided with two connections 16D and 16G with two spring rods 15D and 15G.
  • the connection 16D comprises, fitted to the lower end of the spring rod 15, a housing integral with a spherical part 31 D.
  • This spherical part 31 D is retained in a housing 30D in the form of a housing of drawer, housing whose upper opening allows the dislocation of the spherical part 31 D.
  • the 16D connection is thus a removable ball joint, that is to say it can be dismantled by hand without tools.
  • the spherical part 31 D is replaced by a cylindrical part which provides a pivot connection, the pivoting taking place in the plane tangent to the abdominal belt 12.
  • the pectoral harness is made up of two symmetrical parts 13D and 13G, connected, behind the user's back, by a loop 25 to which the rear ends 27D and 27G are attached, independently (in the center in Figures 2 and 3) parts 13D and 13G.
  • the front ends 26D and 26G of the parts 13D and 13G also carry self-gripping fabrics allowing them to be attached together in front of the user's thorax.
  • the parts 13D and 13G are flexible, for example made of textile.
  • 28D and 28G frames are positioned to be located under the user's armpits and to constitute the rear part of the 14D and 14G straps, at the level of the user's shoulder blades.
  • the reinforcements for example in HDPE (acronym for High Density PolyEthylene), extend up to the 17D and 17G connections of the 15D and 15G spring rods.
  • the rest of the straps 14D and 14G are made of flexible material, for example textile, and are connected to the frame 28D and 28G by a loop fastener 37 (see Figure 4) and self-gripping fabric, as described previously for the loop 22
  • a clevis 33D removable by hand, completes the upper end of the spring rod 15D.
  • This 33D yoke has a cylindrical head inserted in a 34D housing, with which it forms a pivot connection with an axis perpendicular to the 28D frame.
  • the 33D yoke comprises two parts mounted on a pivot link with an axis perpendicular to the upper end of the 15D spring rod.
  • the connection 17D and 17G between each spring rod 15D and 15G and a strap 14D and 14G thus comprises a ball joint consisting of a succession of two pivot connections with perpendicular axes.
  • This ball joint connection can be made up of two pivot connections with different axes, or even flexibility in bending of the mechanical parts used for this connection, for example in textile.
  • the connection between the upper end of each spring rod 15D and 15G and a strap 14D and 14G is a pivot connection.
  • Housing 34D is movable on frame 28D and can be locked on this frame 28D after movement. This movement allows you to adjust the flexion of the 15D spring rod with your left hand, over your right shoulder.
  • FIG. 5 An adjustment helps prevent shearing in the left armpit, as illustrated in Figure 5.
  • a 32G loop and a hook-and-loop fabric are used to ensure user comfort.
  • This loop 32G can be moved between several positions, via a lug ending in a spherical head inserted in a through opening 38G of the frame 28G (three openings 38G are shown in Figure 5).
  • a rigid or elastic link, for example a strap, 35 connects the central parts of the spring rods 15D and 15G. This link 35 makes it possible to limit the bulk of the exoskeleton 20 at the back of the user by folding the central parts of the spring rods 15D and 15C towards the center of the back.
  • the 15D and 15G spring rods are, as explained above, removable without tools. They can thus be changed, for example when the user wishes to increase the stiffness of the 15D and 15G spring rods in order to increase the force exerted by these 15D and 15G spring rods to relieve their spine.
  • the exoskeleton 20 also includes, for each shoulder of the user:
  • Each spring rod 15D and 15G is connected:
  • Each spring rod 15D and 15G has a length configured in such a way that, when the user wears the exoskeleton 20, the spring rod 15D and 15G takes the shape of an arc, as illustrated in figure 1, this shape passing behind the back of the user and exerting a restoring force tending to lift the thorax of the user and move it away from his abdomen.
  • the spine (not shown) of the user is relieved, via the spring rods 15D and 15G, of part of the weight of the thorax and upper limbs of the user. Spinal pain and pain due to lower back pain are thus reduced.
  • the pectoral harness is configured to surround the user's thorax below the xiphoid appendage.
  • connection 17D and 17G between each spring rod 15D and 15G and a strap 14D and 14G is positioned in the upper half of the strap 14D and 14G and in the rear half of the 14D and 14G strap.
  • This district is represented by perpendicular discontinuous lines, in Figures 1 and 2, for each strap 14, 14D and 14G.
  • each spring rod 15D and 15G comprises a composite material and has, at rest, a cylindrical shape.
  • the spring rods are, at rest, that is to say in the absence of forces exerted on them, straight rods.
  • a kit comprising the exoskeleton which is the subject of the invention comprises a plurality of sets of spring rods 15D and 15G having different lengths and/or stiffnesses.
  • spring rod stiffnesses are used to meet a wide range of user demands, pain conditions or pathologies:
  • the lengths of the 15D and 15G spring rods of the different sets are in the range of 550 mm to 850 mm.
  • spring rods put in place by the user can be different for the two shoulders, for example to relieve pain linked to scoliosis or another back deformity.
  • the chest harness includes an extension to surround, at least partially, the user's neck. These embodiments make it possible to relieve neck pain.
  • the exoskeleton which is the subject of the invention has at least two gripping areas of the column to stretch it. These two areas are as far apart as possible to stretch a larger segment of the spine. In embodiments, these zones are materialized by:
  • the exoskeleton 10 or 20 comprises, for each shoulder of the user, a spring rod (not shown) working in buckling and/or in flexion, this spring rod being connected:
  • this spring rod having a length configured in such a way that, when the user wears the exoskeleton, this spring rod takes the form of an arc curved towards the front of the user and exerts a restoring force tending to lift the thorax away from the user and away from their abdomen.
  • tangents 18 and 19 of the spring rod 15 at its lower and upper ends. These tangents are in the same plane.
  • the acute angle (that is to say less than 90 degrees) between these tangents at the ends of this spring rod 15 is, when the exoskeleton 10 is worn by the user 11 of predetermined morphology, preferably greater than 45 degrees , more preferably greater than 60 degrees and, even more preferably, greater than 75 degrees.
  • the acute angle between the tangents at the ends of this spring rod is, when the exoskeleton is not worn by a user, preferentially greater at 30 degrees, more preferably greater than 60 degrees and, even more preferably, greater than 75 degrees.
  • the radius of curvature in the middle of a spring rod is, when the exoskeleton is not worn by a user, less than the length of this spring rod, as illustrated in Figure 2.
  • the radius of curvature in the middle of a spring rod is, when the exoskeleton is worn by the user of predetermined morphology, less than half the length of this spring rod.
  • the exoskeleton 10 or 20 comprises, for at least one spring rod, a strap connecting the abdominal belt 12 to the pectoral harness 13 and configured to keep this spring rod in flexion, when the exoskeleton is not not worn by a user, in a manner similar to what is described with reference to Figures 7 and 8.
  • the number of spring rods is greater than two, for example four. For example, with four spring rods, two cross behind the user's back, the other two remaining on the same side of the user's body as described in the figures.
  • FIG. 7 illustrates such a third particular embodiment of the exoskeleton which is the subject of the invention, before it is worn by a user.
  • the exoskeleton 40 comprises a lower abdominal belt 42 and an upper belt, or pectoral harness, 43.
  • the lower belt 42 is provided, at each of its ends, with attachment means 62 and 63 intended to connect between them when the user encloses the top of his pelvis with this low belt 42.
  • the attachment means comprise means for adjusting (not shown) the circumference of the lower belt 42.
  • the upper belt 43 is provided, at each of its ends, attachment means 60 and 61 intended to link together when the user encloses the bottom of his ribcage with this high belt 43.
  • the attachment means comprise adjustment means (not shown) of the circumference of the high belt 43.
  • these attachment means and these adjustment means are similar to those of backpack belts or straps.
  • the means for adjusting the length of the belts 42 and 43 are located on the front face of the user, for ergonomic purposes. In variants, adjustment means are also found on the rear face (in the back) of the user.
  • the spring rod 45 is intended to be on the left side of the stomach of the predetermined user 11 who wears the exoskeleton 40, as illustrated in Figure 8.
  • the spring rod 44 is intended to be on the left side of that user's back.
  • the spring rod 55 is intended to be on the right side of the stomach of the predetermined user 11 who wears the exoskeleton 40 and the spring rod 54 is intended to be on the right side of the back of the user. this user.
  • Each spring rod 44, 45, 54 and 55 has a length configured such that, when the user 11 wears the exoskeleton 40, this spring rod 44, 45, 54 and 55 takes the shape of an arc, as illustrated in Figure 8, this shape passing behind the back of the user 11 or in front of the user's stomach, and exerts a restoring force tending to lift the thorax of the user 11 and move it away from his abdomen.
  • straps 64 to 67 (not shown in Figure 8 for the sake of clarity of this figure) provided with means 68 to 71 for adjusting their lengths independently. These straps 64 to 67 ensure that the spring rods, respectively 45, 44, 54 and 55, are held in flexion when the exoskeleton 40 is at rest, that is to say when it is not worn by a user. .
  • the exoskeleton 40 of the third embodiment has the advantage, compared to the exoskeletons 10 and 20 of the first and second embodiments, of having a reduced bulk and leaving the movements of the user's shoulders completely free.
  • the pectoral harness 43 of the exoskeleton 40 also includes shoulder straps (not shown) intended to pass over the user's collarbones, each end of these shoulder straps being linked, removable or permanently, to the upper belt shown in Figures 7 and 8.
  • the acute angle B between the tangents at the ends of this spring rod is, when the exoskeleton is worn by a user 11 of predetermined morphology, preferably greater than 30 degrees, more preferably greater than 60 degrees and, even more preferably, greater than 75 degrees.
  • the radius of curvature in the middle of a spring rod is, when the exoskeleton is not worn by a user, less than the length of this spring rod.
  • the radius of curvature in the middle of a spring rod is, when the exoskeleton is worn by the user of predetermined morphology, less than half the length of this spring rod.
  • the exoskeleton 40 only includes the spring rods 44 and 54 or only the spring rods 45 and 55.
  • exoskeleton 40 can have technical characteristics described with reference to Figures 1 to 6, in particular:
  • At least one spring rod 44, 45, 54, 55 is, at rest, a straight rod
  • the pectoral harness 43 is configured to surround the user's thorax below the xiphoid appendage
  • connection 48, 49, 58, 59 between at least one spring rod 44, 45, 54, 55 and the pectoral harness 43 comprises a ball joint connection
  • connection 46, 47, 56, 57 between at least one spring rod 44, 45, 54, 55 and the abdominal belt 42 is a ball joint connection
  • connection 46, 47, 56, 57 between each spring rod 44, 45, 54, 55 and the abdominal belt 42 is configured to be positioned against a hip of the user
  • connection 46, 47, 56, 57, of at least one spring rod 44, 45, 54, 55 with the abdominal belt 42 is removable by hand without tools
  • connection 48, 49, 58, 59 of at least one spring rod 44, 45, 54, 55 with the pectoral harness 43 is removable by hand without tools, and/or
  • At least one spring rod 44, 45, 54, 55 comprises a composite material and/or has, at rest, a cylindrical shape.
  • a kit comprising the exoskeleton which is the subject of the invention comprises a plurality of sets of spring rods 15D and 15G having different lengths and/or stiffnesses.
  • the exoskeleton which is the subject of the invention is particularly suitable for workstations requiring a prolonged standing or sitting position, in particular on a seat without a backrest, with repetitive manipulation of objects involving movements of the thoracolumbar area of the spine.
  • the exoskeleton which is the subject of the invention is aimed in particular at cable workers, electricians, sorting operators, laboratory workers, garment workers, welders, health professions, and dairy milking, for example.

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Abstract

L'exosquelette (10) pour un utilisateur (11) de morphologie prédéterminée, comporte une ceinture abdominale (12) configurée pour entourer le bassin de cet utilisateur et un harnais pectoral (13). Pour chaque épaule de l'utilisateur, l'exosquelette comporte au moins une tige ressort (15) travaillant en flambement et/ou en flexion, cette tige ressort étant reliée : - à une première extrémité, à ce harnais pectoral et - à une deuxième extrémité, à la ceinture abdominale. Cette tige ressort a une longueur configurée de telle manière que, lorsque l'utilisateur porte l'exosquelette, cette tige ressort prend la forme d'un arc passant derrière le dos de l'utilisateur et exerce une force de rappel tendant à soulever le thorax de l'utilisateur et à l'éloigner de son abdomen.

Description

DESCRIPTION
TITRE DE L’INVENTION : EXOSQUELETTE PASSIF DE SOULAGEMENT DE LA COLONNE VERTEBRALE
Domaine technique de l’invention
La présente invention vise un exosquelette passif de soulagement de la colonne vertébrale. Elle entre dans le domaine de l’assistance aux personnes souffrant de maux à la colonne vertébrale ou de douleurs dorsales, que ce soit au repos ou au cours d’un effort, ou en thérapie ambulatoire.
État de la technique
La présente invention a pour objet un dispositif de décompression vertébrale. Elle trouve en particulier une application pour soulager les personnes souffrant de douleurs dorsales, causées par exemple par une hernie discale. De telles douleurs surviennent, entre autres, du fait que les vertèbres compriment excessivement les disques intervertébraux les séparant les unes des autres. Par ailleurs, la lombalgie, première cause d'arrêt de travail en France, est causée par un événement traumatique comme un mauvais mouvement lors d'un déménagement. Pour certains patients, la cicatrisation ne se fait pas, les douleurs reviennent et la peur de celles-ci les accentue.
Un soulagement peut être obtenu en exerçant un effort de distraction sur la colonne vertébrale, de manière à décoapter les vertèbres, c’est-à-dire augmenter l'espace interarticulaire entre deux surfaces trop ajustées l'une à l'autre.
On connaît des dispositifs de décompression vertébrale permettant d'exercer un effort de distraction sur la colonne vertébrale de l'utilisateur. Un tel dispositif est par exemple proposé par le document EP 0319224, qui décrit un dispositif de décompression vertébrale qui entoure une partie du tronc d'un utilisateur, comprenant un support supérieur, un support inférieur, deux barres télescopiques montées sur les supports inférieur et supérieur de manière à exercer une force d'écartement sur les supports inférieur et supérieur. Les barres télescopiques comportent un levier d'actionnement grâce auquel un tiers, tel qu'un professionnel de la santé, peut, lorsque le dispositif est porté par l'utilisateur, éloigner les supports inférieur et supérieur l'un de l'autre, pour exercer un effort de distraction sur la colonne vertébrale de l'utilisateur. Cependant, un tel dispositif est particulièrement lourd et encombrant, et ne peut pas être porté sous des vêtements. En outre, il réduit significativement la mobilité de l'utilisateur, de sorte qu'il ne peut pas être porté plus de quelques minutes. Par ailleurs, il doit être installé et actionné avec l'aide d'un tiers. Il ne permet pas non plus d'adapter la force d'écartement exercée par les barres télescopiques, par exemple en fonction des mouvements réalisés par l'utilisateur, de sorte que, par exemple lorsque l'utilisateur se déplace, l'effort de distraction varie, ce qui tend à limiter le soulagement permis par le dispositif.
D’autres dispositifs, ou exosquelettes, similaires à ceux décrits ci-dessus comportent, de plus, un circuit électronique d’actionnement des barres télescopiques, ou pistons. Ces dispositifs présentent aussi l’inconvénient de nécessiter une alimentation électrique.
Il existe principalement deux types d’exosquelette, l’exosquelette robotisé ou « actif » et l’exosquelette « passif ». L’exosquelette robotisé vise à augmenter considérablement la force de l’opérateur qui le porte, mais il présente l’inconvénient de nécessiter une source d’énergie et au moins un actionneur, ce qui augmente le poids de l’exosquelette ou, dans le cas où il est relié à une source d’énergie externe, limite la capacité de mouvement de l’utilisateur. À l’inverse, l’exosquelette passif a pour objectif de diminuer les efforts que fournit l’opérateur et ne consomme pas d’énergie. En particulier, l’exosquelette passif s’inscrit dans une démarche de diminution de la pénibilité lors de la réalisation de travaux répétitifs et/ou contraignants tout en prévenant l’apparition de troubles musculosquelettiques (TMS).
On connaît le document DE 55 101 , qui divulgue un corset pour soutenir le dos d’un patient ayant une scoliose et limiter les mouvements pour aligner sa colonne vertébrale. Ce corset comporte une tige droite montée entre un harnais pectoral et une ceinture abdominale. Une tige droite prend ainsi appui sur la hanche de l’utilisateur et s’arrête entre ses omoplates.
Deux autres tiges sont présentes de part et d’autre du torse de l’utilisateur afin de limiter ses mouvements ou créer un effet de torsion sur le dos de l’utilisateur.
On connaît aussi le document US 2021/137 721 qui divulgue des tiges (ou « Rail elements ») rigides montées sur des joints sphériques de sorte à obtenir un parallélogramme déformable entre les hanches et les épaules de l’utilisateur.
On connaît aussi le document EP 1 264 583 qui décrit des tiges flexibles montées sous forme d’une glissière aux épaules de l’utilisateur.
Aucun des dispositifs décrits dans ces documents ne laisse donc une grande liberté de mouvement à son utilisateur, tout en soulageant son dos par réduction du poids exercé par le haut du thorax sur le bas du thorax.
Exposé de l’invention
La présente invention vise à remédier à tout ou partie de ces inconvénients.
À cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un exosquelette pour un utilisateur de morphologie prédéterminée, comportant une ceinture abdominale configurée pour entourer le bassin de cet utilisateur, un harnais pectoral et, pour chaque épaule de l’utilisateur, au moins une tige ressort travaillant en flambement et/ou en flexion, cette tige ressort étant reliée :
- à une première extrémité, à ce harnais pectoral et - à une deuxième extrémité, à la ceinture abdominale ; cette tige ressort ayant une longueur configurée de telle manière que, lorsque l’utilisateur porte l’exosquelette, cette tige ressort prend la forme d’un arc exerçant une force de rappel tendant à soulever le thorax de l’utilisateur et à l’éloigner de son abdomen.
Grâce à ces dispositions, la colonne vertébrale de l’utilisateur est soulagée d’une partie du poids du thorax et des membres supérieurs de l’utilisateur. De plus, chaque tige ressort associée à une épaule étant, au moins partiellement, indépendante d’une autre tige ressort associée à une autre épaule, l’utilisateur peut effectuer sans gêne, des mouvements de flexion et de torsion de son torse.
Dans des modes de réalisation, pour au moins une tige ressort, l’angle aigu entre les tangentes aux extrémités de cette tige ressort est, lorsque l’exosquelette n’est pas porté par un utilisateur, supérieur à 30 degrés.
Dans des modes de réalisation, pour au moins une tige ressort, l’angle aigu entre les tangentes aux extrémités de cette tige ressort est, lorsque l’exosquelette n’est pas porté par un utilisateur, supérieur à 60 degrés.
Dans des modes de réalisation, pour au moins une tige ressort, l’angle aigu entre les tangentes aux extrémités de cette tige ressort est, lorsque l’exosquelette n’est pas porté par un utilisateur, supérieur à 75 degrés.
Dans des modes de réalisation, pour au moins une tige ressort, entre les tangentes aux extrémités de cette tige ressort est, lorsque l’exosquelette est porté par l’utilisateur de morphologie prédéterminée, supérieur à 45 degrés.
Dans des modes de réalisation, pour au moins une tige ressort, entre les tangentes aux extrémités de cette tige ressort est, lorsque l’exosquelette est porté par l’utilisateur de morphologie prédéterminée, supérieur à 60 degrés.
Dans des modes de réalisation, pour au moins une tige ressort, entre les tangentes aux extrémités de cette tige ressort est, lorsque l’exosquelette est porté par l’utilisateur de morphologie prédéterminée, supérieur à 75 degrés.
Dans des modes de réalisation, pour au moins une tige ressort, le rayon de courbure au milieu de cette tige ressort est, lorsque l’exosquelette n’est pas porté par un utilisateur, inférieur à la longueur de cette tige ressort.
Dans des modes de réalisation, pour au moins une tige ressort, le rayon de courbure au milieu de cette tige ressort est, lorsque l’exosquelette est porté par l’utilisateur de morphologie prédéterminée, inférieur à la moitié de la longueur de cette tige ressort.
Grâce à chacune de ces dispositions relatives aux angles et aux rayons de courbure lorsque l’exosquelette n’est pas porté par l’utilisateur, l’installation de l’exosquelette sur le corps de l’utilisateur est facilitée. Grâce à chacune de ces dispositions relatives aux angles et aux rayons de courbure lorsque l’exosquelette est porté par l’utilisateur, la force de rappelle exercée par la tige concernée est sensiblement constante lors des mouvements de l’utilisateur, ce qui réduit les efforts effectués par l’utilisateur pour effectuer ces mouvements puisqu’il n’a pas à lutter contre la variation de cette force et le soulagement du dos de l’utilisateur est sensiblement constant au cours de ces mouvements de l’utilisateur.
Dans des modes de réalisation, l’exosquelette objet de l’invention comporte, pour chaque épaule de l’utilisateur, une tige ressort travaillant en flambement et/ou en flexion, cette tige ressort étant reliée :
- à une première extrémité, au harnais pectoral, et
- à une deuxième extrémité, à la ceinture abdominale ; cette tige ressort ayant une longueur configurée de telle manière que, lorsque l’utilisateur porte l’exosquelette, cette tige ressort prend la forme d’un arc passant derrière le dos de l’utilisateur et exerce une force de rappel tendant à soulever le thorax de l’utilisateur et à l’éloigner de son abdomen.
Cette tige ressort laisse ainsi libre le devant de l’utilisateur.
Dans des modes de réalisation, l’exosquelette objet de l’invention comporte, pour chaque épaule de l’utilisateur, une tige ressort travaillant en flambement et/ou en flexion, cette tige ressort étant reliée :
- à une première extrémité, au harnais pectoral, et
- à une deuxième extrémité, à la ceinture abdominale ; cette tige ressort ayant une longueur configurée de telle manière que, lorsque l’utilisateur porte l’exosquelette, cette tige ressort prend la forme d’un arc courbé vers le devant de l’utilisateur et exerce une force de rappel tendant à soulever le thorax de l’utilisateur et à l’éloigner de son abdomen.
Cette tige ressort laisse ainsi libre le dos de l’utilisateur.
Dans des modes de réalisation, l’exosquelette objet de l’invention comporte, pour au moins une tige ressort, une bretelle reliant la ceinture abdominale au harnais pectoral et configurée pour maintenir en flexion cette tige ressort, lorsque l’exosquelette n’est pas porté par un utilisateur.
Cette bretelle facilite l’installation de l’exosquelette sur le corps de l’utilisateur.
Dans des modes de réalisation, au moins une tige-ressort est, au repos, une tige droite. L’inventeur a découvert que, dans ce cas, la force exercée par la tige-ressort parallèlement à sa corde est sensiblement constante au cours de la déformation en arc de la tige-ressort.
Dans des modes de réalisation, le harnais pectoral est configuré pour entourer le thorax de l’utilisateur en dessous de l’appendice xiphoïde.
Grâce à ces dispositions, le support de la cage thoracique est renforcé. Dans des modes de réalisation, le harnais pectoral comporte, pour chaque épaule de l’utilisateur, une bretelle configurée pour entourer cette épaule, la liaison entre chaque tige ressort et une bretelle étant positionnée au-dessus de cette bretelle, c’est-à-dire en une position plus éloignée de la ceinture abdominale que l’est la bretelle.
Les tiges ressorts ont, dans ces modes de réalisation, une longueur supérieure à la distance entre les hanches et les clavicules de l’utilisateur. Grâce à ces dispositions, l’aisselle de l’utilisateur reste libre de mouvement puisque cette liaison ne s’y trouve pas.
Dans des modes de réalisation, la liaison entre chaque tige ressort et une bretelle est positionnée dans la moitié supérieure de la bretelle et dans la moitié arrière de la bretelle.
Grâce à ces dispositions, chaque tige ressort est au-dessus ou en arrière par rapport aux clavicules de l’utilisateur, ce qui élimine les risques de gêner ses mouvements de bras.
Dans des modes de réalisation, la liaison entre au moins une tige ressort et le harnais pectoral comporte une liaison rotule.
Dans des modes de réalisation, la liaison entre au moins une tige ressort et la ceinture abdominale est une liaison rotule.
Chaque liaison rotule peut être constituée de deux liaisons pivots d’axes différents, voire de souplesses des pièces mécaniques mises en œuvre pour cette liaison, par exemple en textile. L’utilisateur n’est ainsi pas gêné lorsqu’il se penche en avant ou en arrière, car la liaison rotule absorbe l’inclinaison du thorax par rapport au bassin de l’utilisateur. Grâce à chacune de ces dispositions, les mouvements du bassin de l’utilisateur sont plus libres.
Dans des modes de réalisation, la liaison entre chaque tige ressort et la ceinture abdominale est configurée pour être positionnée contre une hanche de l’utilisateur.
Les forces exercées par les tiges ressort s’appliquent ainsi au niveau des hanches de l’utilisateur et n’ont donc pas tendance à le pencher en avant ou en arrière.
Dans des modes de réalisation, l’exosquelette objet de l’invention comporte un lien rigide ou élastique entre les parties centrales de deux tiges ressorts.
Grâce à ces dispositions, les tiges ressorts sont resserrées vers le dos de l’utilisateur dans leur partie médiane. Ce qui réduit l’encombrement de l’exosquelette à l’arrière de l’utilisateur, voire l’autorise à porter un vêtement de protection contre la pluie au-dessus de l’exosquelette.
Dans des modes de réalisation, au moins une liaison d’au moins une tige ressort avec la ceinture abdominale et/ou avec le harnais pectoral est amovible à la main sans outil.
Grâce à ces dispositions, les tiges ressorts peuvent être remplacées, par exemple pour adapter l’exosquelette à un utilisateur de taille différente et/ou pour modifier la force exercée par les tiges ressorts qui tend à écarter son thorax de son abdomen.
Dans des modes de réalisation, chaque tige ressort comporte un matériau composite et possède, au repos, une forme cylindrique. Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un kit comportant un exosquelette objet de l’invention et au moins deux jeux de tiges ressorts présentant des longueurs et/ou des raideurs différentes.
Grâce à ces dispositions, en changeant le jeu de tiges ressorts de l’exosquelette, on l’adapte à un utilisateur de morphologie différente et/ou on adapte la force exercée par les tiges ressorts pour la même morphologie d’utilisateur. L’utilisateur peut ainsi choisir le jeu de tiges ressorts qui correspond à sa morphologie, en particulier à la taille de son torse et à l’assistance qu’il souhaite recevoir de l’exosquelette, en termes de force tendant à écarter son thorax de son abdomen.
Brève description des figures
D’autres avantages, buts et caractéristiques particulières de l’invention ressortiront de la description non limitative qui suit d’au moins un mode de réalisation particulier de l’exosquelette objet de la présente invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 représente, en vue de côté schématique, un premier mode de réalisation particulier de l’exosquelette objet de l’invention, porté par un utilisateur de morphologie prédéterminée,
La figure 2 représente, en vue de dos, un deuxième mode de réalisation de l’exosquelette objet de l’invention,
La figure 3 représente, en perspective de dos, l’exosquelette illustré en figure 2,
La figure 4 représente un agrandissement d’une première partie de la figure 3, comportant une liaison entre une tige ressort et une bretelle,
La figure 5 représente un agrandissement d’une deuxième partie de la figure 3, comportant une liaison entre une bretelle et un harnais pectoral,
La figure 6 représente un agrandissement d’une troisième partie de la figure 3, comportant une liaison entre une tige ressort et une ceinture abdominale,
La figure 7 représente, en vue schématique développée, un troisième mode de réalisation particulier de l’exosquelette objet de l’invention, avant qu’il soit porté par un utilisateur, et
La figure 8 représente, en vue de côté schématique, l’exosquelette illustré en figure 7, porté par un utilisateur de morphologie prédéterminée.
Description des modes de réalisation
La présente description est donnée à titre non limitatif, chaque caractéristique d’un mode de réalisation pouvant être combinée à toute autre caractéristique de tout autre mode de réalisation de manière avantageuse. Dans toute la description, on appelle « supérieur » ou « haut » ce qui est en haut lorsqu’un utilisateur porte l’exosquelette objet de l’invention et dans les figures, et « inférieur » ou « bas » ce qui est en bas lorsqu’un utilisateur porte l’exosquelette objet de l’invention et dans ces figures. Les figures représentent ainsi l’orientation normale de l’exosquelette en cours d’utilisation par un utilisateur debout ou assis. Les « hauteurs » découlent de ces définitions. Les « largeurs » sont définies de droite à gauche dans les figures 2 à 6, donc aussi de droite à gauche du corps de l’utilisateur. Il s’agit des dimensions dans la direction allant d’une épaule à l’autre de l’utilisateur. On appelle « avant », « devant », « face » ou « ventral » ce qui se trouve du côté du ventre de l’utilisateur pendant l’utilisation de l’exosquelette et « arrière » ou « dorsal », ce qui se trouve du côté du dos de cet utilisateur pendant l’utilisation de l’exosquelette. On appelle « interne » ou « intérieur » ce qui est proche ou tourné vers le tronc de l’utilisateur et « externe » ou « extérieur », ce qui est éloigné de ce tronc ou est tourné vers ce qui est éloigné de ce tronc. On appelle « harnais pectoral », un ensemble composé de sangles, assemblées par un bouclage aisément détachable, destiné à entourer le torse d’une personne. Un tel harnais peut prendre la forme d’une ceinture pectorale ou thoracique constituée d’une seule sangle. Cette ceinture peut, éventuellement, être complétée par des bretelles passant au-dessus des épaules et/ou en dessous du bassin de cette personne.
On note, dès à présent, que les figures 2 à 6 sont à l’échelle et adaptées à un homme européen moyen, tel que défini par les études statistiques de cette population.
L’exosquelette objet de l’invention vise à lutter contre les douleurs dorsales et permet l’amélioration des conditions de travail, en réduisant la pénibilité du maintien en position debout ou assise, et ses conséquences physiques et mentales sur son utilisateur.
Cet exosquelette est léger, intuitif à l’usage et conçu pour soulager la colonne vertébrale d’une partie de la charge du thorax et des membres supérieurs. Il est particulièrement adapté pour tous travaux nécessitant le port de charges avec les bras. L’utilisateur conserve ainsi une grande liberté de mouvement. Il n’est pas entravé dans l’exécution des tâches ne nécessitant pas d’assistance mécanique.
L’assistance, c’est-à-dire la masse directement supportée par l’exosquelette entre le thorax et le bassin de l’utilisateur sans passer par sa colonne vertébrale peut atteindre 10 Kg, voire 15 Kg, 20 Kg ou plus. La masse de l’exosquelette représenté dans les figures peut être de l’ordre d’un kilogramme. Les inventeurs ont constaté une durée de mise en place de l’exosquelette inférieure à deux minutes et une durée de retrait de l’exosquelette d’environ une minute.
Un exosquelette objet de l’invention est défini pour un utilisateur modèle, par exemple un utilisateur d’une taille de 1 ,78 m et d’une masse de 77 kg.
Bien entendu, le même exosquelette peut convenir à un ensemble d’utilisateurs dont les caractéristiques sont proches de celles du modèle. L’homme du métier chargé de réaliser un exosquelette objet de l’invention sait, à partir de l’utilisateur prédéterminé auquel est destiné l’exosquelette, déterminer les dimensions de son corps, et notamment celles de son tronc et de ses membres. En effet, ces données anthropométriques sont bien documentées. Un tronc et un bras d’un utilisateur modèle homme sont représentés en figure 1 , en traits discontinus.
La mise en œuvre de l’invention se décline donc en la réalisation d’une gamme d’exosquelettes couvrant une grande partie des morphologies des utilisateurs, par exemple un seul exosquelette pour couvrir les morphologies de 70 % de la population européenne, deux exosquelettes pour couvrir 90 % de la population européenne.
On observe, en figure 1 , un mode de réalisation particulier 10 de l’exosquelette objet de l’invention. Cet exosquelette 10 est porté par un utilisateur 11 (partiellement schématisé en traits discontinus en figure 1) dont la morphologie correspondant à celle de l’un des utilisateurs modèles prédéterminés. Cet exosquelette 10 comporte une ceinture abdominale 12 configurée pour entourer le bassin de cet utilisateur 11 et un harnais pectoral 13 configuré pour entourer le thorax de l’utilisateur 11 .
L’exosquelette 10 comporte aussi, pour chaque épaule de l’utilisateur, au moins une tige ressort 15 travaillant en flambement et/ou en flexion.
Cette tige ressort 15 est reliée :
- à une première extrémité, supérieure, au harnais pectoral 13 et
- à une deuxième extrémité, inférieure, à la ceinture abdominale 12.
La tige ressort 15 a une longueur configurée de telle manière que, lorsque l’utilisateur 11 porte l’exosquelette 10, la tige ressort 15 prend la forme d’un arc, comme illustré en figure 1 , cette forme passant derrière le dos de l’utilisateur 11 et exerce une force de rappel tendant à soulever le thorax de l’utilisateur 11 et à l’éloigner de son abdomen.
Dans le mode de réalisation schématisé en figure 1 , le harnais pectoral 13 comporte, pour chaque épaule de l’utilisateur, une bretelle 14 configurée pour entourer cette épaule.
Dans d’autres modes de réalisation (non représentés), le harnais pectoral 13 ne comporte pas de bretelle, chaque liaison entre la tige ressort 15 et le harnais pectoral 13 est donc réalisée en dessous de l’épaule, par exemple au niveau d’une aisselle de l’utilisateur.
Dans le mode de réalisation schématisé en figure 1 , la liaison 17 entre la tige ressort 15 et la bretelle 14 comporte un logement dans lequel l’extrémité supérieure de la tige ressort 15 est emmanchée et une liaison pivot 9 reliant ce logement à la bretelle 14. Dans les modes de réalisation préférentiels illustrés dans les figures, les tiges ressorts 15 ont une longueur supérieure à la distance entre les hanches et les clavicules de l’utilisateur, cette longueur étant préférentiellement supérieure d’au moins 20 % à cette distance.
Dans le mode de réalisation schématisé en figure 1 , la liaison 16 entre la tige ressort 15 et la ceinture abdominale 12 est une liaison pivot ou une liaison rotule. Comme on le comprend aisément au regard de la figure 1 , la partie de la colonne vertébrale (non représentée) de l’utilisateur 11 comprise entre la ceinture abdominale 12 et le harnais pectoral 13, est soulagée, par l’intermédiaire des tiges ressort 15, d’une partie du poids du thorax et des membres supérieurs de l’utilisateur. Les douleurs vertébrales et les douleurs dues à une lombalgie peuvent ainsi être réduites.
Dans le premier mode de réalisation illustré en figure 1 , la liaison 17 entre chaque tige ressort 15 et une bretelle 14 est positionnée au-dessus de cette bretelle 14, c’est-à-dire en une position plus éloignée de la ceinture abdominale 12 que l’est la bretelle 14.
On observe, en figures 2 à 6, un deuxième mode de réalisation d’un exosquelette 20 objet de l’invention. Dans ces figures, les références finissant en « D » sont relatives à la partie droite de l’exosquelette 20, qui se trouve sur la moitié droite du corps de l’utilisateur qui porte cet exosquelette. Les références finissant en « G » sont relatives à la partie gauche de l’exosquelette.
Cet exosquelette 20 comporte une ceinture abdominale 12 configurée pour entourer le bassin de cet utilisateur et un harnais pectoral 13D et 13G configurée pour entourer le thorax de l’utilisateur.
La ceinture abdominale 12 comporte un appui dorsal central 21 qui sert aussi de passant pour la ceinture abdominale 12 et une prolongation 23 (à droite en figures 2 et 3) en tissu auto-agrippant, par exemple du velours, munie d’une extrémité 24 en tissu auto-agrippant configuré pour s’agripper sur le tissu auto-agrippant 23. La ceinture abdominale 12 comporte, à son extrémité opposée (à gauche en figures 2 et 3), un passant 22 pour la prolongation 23. Pour régler le tour de taille, l’utilisateur passe la prolongation 23 dans le passant 22, tire sur cette prolongation et la replie sur elle-même pour que les tissus auto-agrippant 23 et 24 s’attachent. Des tissus auto-agrippant (non représentés) sont prévus, en complément, au niveau de l’appui dorsal central 21 , afin d’adapter le tour de taille à une plus grande variété de morphologies et afin que les liaisons 16D et 16G se trouvent précisément sur les hanches de l’utilisateur. La liaison 16D et 16G entre chaque tige ressort 15D et 15G et la ceinture abdominale 12 est ainsi positionnée contre une hanche de l’utilisateur.
Une attache 36 à clip permet de désolidariser le passant 22 de la partie gauche de la ceinture abdominale 12. Une fois que l’utilisateur a réglé son tour de taille à l’aide des passants 21 et 22, il peut se limiter à utiliser l’attache à clip 36 pour mettre ou retirer la ceinture abdominale 12.
La ceinture abdominale 12 est munie de deux liaisons 16D et 16G avec deux tiges ressort 15D et 15G. Comme illustré en figure 6, la liaison 16D comporte, emmanché à l’extrémité inférieure de la tige ressort 15, un logement solidaire d’une partie sphérique 31 D. Cette partie sphérique 31 D est retenue dans un logement 30D en forme de logement de tiroir, logement dont l’ouverture supérieure permet le déboîtement de la partie sphérique 31 D. La liaison 16D est ainsi une liaison rotule amovible, c’est-à-dire démontable à la main sans outil. En variante, la partie sphérique 31 D est remplacée par une partie cylindrique qui assure une liaison pivot, le pivotement se faisant dans le plan tangent à la ceinture abdominale 12.
Le harnais pectoral est constitué de deux parties symétriques 13D et 13G, reliées, dans le dos de l’utilisateur, par un passant 25 sur lequel s’attachent, indépendamment, les extrémités arrières 27D et 27G (au centre en figures 2 et 3) des parties 13D et 13G. Les extrémités avant 26D et 26G des parties 13D et 13G portent, elles aussi, des tissus auto- agrippant permettant leur attache entre elles devant le thorax de l’utilisateur. Entre les extrémités, respectivement 26D et 27D, d’une part, et 26G et 27G, d’autre part, les parties 13D et 13G sont souples, par exemple en textile. Des armatures 28D et 28G, plus rigides que ces parties souples, sont positionnées pour se situer sous les aisselles de l’utilisateur et pour constituer la partie arrière des bretelles 14D et 14G, au niveau des omoplates de l’utilisateur. Les armatures, par exemple en PEHD (acronyme de PolyEthylène à Haute Densité), s’étendent jusqu’aux liaisons 17D et 17G des tiges ressorts 15D et 15G. Le reste des bretelles 14D et 14G est en matière souple, par exemple textile, et se lie à l’armature 28D et 28G par une attache à passant 37 (voir figure 4) et tissu auto-agrippant, comme décrit précédemment pour le passant 22. Comme illustré en figure 4, une chape 33D, démontable à la main, termine l’extrémité supérieure de la tige ressort 15D. Cette chape 33D présente une tête cylindrique insérée dans un logement 34D, avec lequel elle forme une liaison pivot d’axe perpendiculaire à l’armature 28D. La chape 33D comporte deux pièces montées sur une liaison pivot d’axe perpendiculaire à l’extrémité supérieure de la tige ressort 15D. La liaison 17D et 17G entre chaque tige ressort 15D et 15G et une bretelle 14D et 14G comporte ainsi une liaison rotule constituée d’une succession de deux liaisons pivots d’axes perpendiculaires. Cette liaison rotule peut être constituée de deux liaisons pivots d’axes différents, voire de souplesses en flexion des pièces mécaniques mises en œuvre pour cette liaison, par exemple en textile. En variante, la liaison entre l’extrémité supérieure de chaque tige ressort 15D et 15G et une bretelle 14D et 14G est une liaison pivot.
Le logement 34D est mobile sur l’armature 28D et peut être verrouillé sur cette armature 28D après déplacement. Ce déplacement permet de régler la flexion de la tige ressort 15D avec la main gauche, par-dessus l’épaule droite.
Un réglage permet d’éviter le cisaillement au niveau de l’aisselle gauche, comme illustré en figure 5. De nouveau, un passant 32G et un tissu auto-agrippant sont mis en œuvre pour assurer le confort de l’utilisateur. Ce passant 32G peut être déplacé entre plusieurs positions, par l’intermédiaire d’un ergot se terminant par une tête sphérique insérée dans une ouverture traversante 38G de l’armature 28G (trois ouvertures 38G sont représentées en figure 5). Un lien rigide ou élastique, par exemple une sangle, 35 relie les parties centrales des tiges ressorts 15D et 15G. Ce lien 35 permet de limiter l’encombrement de l’exosquelette 20 à l’arrière de l’utilisateur en rabattant vers le centre du dos les parties centrales des tiges ressorts 15D et 15C.
Les tiges ressorts 15D et 15G sont, comme exposé ci-dessus, démontables sans outils. Ils peuvent ainsi être changés, par exemple lorsque l’utilisateur souhaite augmenter la raideur de tiges ressorts 15D et 15G afin d’augmenter la force exercée par ces tiges ressorts 15D et 15G pour soulager sa colonne vertébrale.
L’exosquelette 20 comporte aussi, pour chaque épaule de l’utilisateur :
- une bretelle 14D et 14G reliée au harnais pectoral 13 et configurée pour entourer cette épaule, et
- au moins une tige ressort 15D et 15G travaillant en flambement et/ou en flexion.
Chaque tige ressort 15D et 15G est reliée :
- à une première extrémité, supérieure, à une bretelle 14D et 14G et
- à une deuxième extrémité, inférieure, à la ceinture abdominale 12.
Chaque tige ressort 15D et 15G a une longueur configurée de telle manière que, lorsque l’utilisateur porte l’exosquelette 20, la tige ressort 15D et 15G prend la forme d’un arc, comme illustré en figure 1 , cette forme passant derrière le dos de l’utilisateur et exerçant une force de rappel tendant à soulever le thorax de l’utilisateur et à l’éloigner de son abdomen.
Dans ce deuxième mode de réalisation aussi, la colonne vertébrale (non représentée) de l’utilisateur est soulagée par l’intermédiaire des tiges ressort 15D et 15G, d’une partie du poids du thorax et des membres supérieurs de l’utilisateur. Les douleurs vertébrales et les douleurs dues à une lombalgie sont ainsi réduites.
Préférentiellement, le harnais pectoral est configuré pour entourer le thorax de l’utilisateur en dessous de l’appendice xiphoïde.
Dans le deuxième mode de réalisation illustré en figures 2 à 6, la liaison 17D et 17G entre chaque tige ressort 15D et 15G et une bretelle 14D et 14G est positionnée dans la moitié supérieure de la bretelle 14D et 14G et dans la moitié arrière de la bretelle 14D et 14G. Ce quartier est représenté par des traits discontinus perpendiculaires, en figures 1 et 2, pour chaque bretelle 14, 14D et 14G.
Préférentiellement, chaque tige ressort 15D et 15G comporte un matériau composite et possède, au repos, une forme cylindrique.
Dans des modes de réalisation (non représentés), les tiges ressorts sont, au repos, c’est-à-dire en l’absence de forces qui s’exercent sur elles, des tiges droites.
Préférentiellement, un kit comportant l’exosquelette objet de l’invention comporte une pluralité de jeux de tiges ressorts 15D et 15G présentant des longueurs et/ou des raideurs différentes. Par exemple, quatre raideurs de tiges ressorts sont utilisées pour répondre à une large gamme de demandes, conditions de douleur ou pathologies des utilisateurs :
- 200 Newtons par paire,
- 110 Newtons par paire,
- 80 Newtons par paire, et
- 40 Newtons par paire.
Par exemple, les longueurs des tiges ressorts 15D et 15G des différents jeux sont dans la gamme de 550 mm à 850 mm.
Le déposant a découvert que, grâce à la forme en arc d’une tige-ressort droite au repos, les forces de rappel exercées par les tiges-ressorts sur la ceinture, d’une part, et sur le harnais pectoral, d’autre part, parallèlement à la corde de cet arc, sont sensiblement constantes au cours de la déformation des tiges-ressorts.
On note que les tiges ressorts mises en place par l’utilisateur peuvent être différentes pour les deux épaules, par exemple pour soulager des douleurs liées à une scoliose ou à une autre déformation du dos.
Dans des modes de réalisation, le harnais pectoral comporte une extension pour entourer, au moins partiellement, le cou de l’utilisateur. Ces modes de réalisation permettent de soulager les douleurs cervicales.
On donne, ci-dessous, d’autres informations sur des modes de réalisation de l’invention.
L’exosquelette objet de l’invention dispose d’au moins deux zones de préhension de la colonne pour l’étirer. Ces deux zones sont aussi éloignées que possible pour étirer un plus grand segment de la colonne vertébrale. Dans des modes de réalisation, ces zones sont matérialisées par :
- une ceinture sur les hanches de l’utilisateur,
- une ceinture haute au niveau des côtes basses, des côtes plus hautes et/ou des vertèbres cervicales.
En variantes des deux premiers modes de réalisation, à la place ou en complément des tiges ressort 15, 15D et 15G, l’exosquelette 10 ou 20 comporte, pour chaque épaule de l’utilisateur, une tige ressort (non représentée) travaillant en flambement et/ou en flexion, cette tige ressort étant reliée :
- à une première extrémité, au harnais pectoral 13, et
- à une deuxième extrémité, à la ceinture abdominale 12 ; cette tige ressort ayant une longueur configurée de telle manière que, lorsque l’utilisateur porte l’exosquelette, cette tige ressort prend la forme d’un arc courbé vers le devant de l’utilisateur et exerce une force de rappel tendant à soulever le thorax de l’utilisateur et à l’éloigner de son abdomen. On a représenté, en figure 1 , les tangentes 18 et 19 de la tige ressort 15 à ses extrémités inférieure et supérieure. Ces tangentes sont dans un même plan. L’angle aigu (c’est-à-dire inférieure à 90 degrés) entre ces tangentes aux extrémités de cette tige ressort 15 est, lorsque l’exosquelette 10 est porté par l’utilisateur 11 de morphologie prédéterminée, préférentiellement supérieur à 45 degrés, plus préférentiellement supérieur à 60 degrés et, encore plus préférentiellement, supérieur à 75 degrés.
Comme on l’observe en figure 2, dans laquelle ces tangentes sont représentées, mais pas référencées, l’angle aigu entre les tangentes aux extrémités de cette tige ressort est, lorsque l’exosquelette n’est pas porté par un utilisateur, préférentiellement supérieur à 30 degrés, plus préférentiellement supérieur à 60 degrés et, encore plus préférentiellement, supérieur à 75 degrés.
Préférentiellement, pour au moins une tige ressort, le rayon de courbure au milieu d’une tige ressort est, lorsque l’exosquelette n’est pas porté par un utilisateur, inférieur à la longueur de cette tige ressort, comme illustré en figure 2.
Préférentiellement, pour au moins une tige ressort, le rayon de courbure au milieu d’une tige ressort est, lorsque l’exosquelette est porté par l’utilisateur de morphologie prédéterminée, inférieur à la moitié de la longueur de cette tige ressort.
En variante (non représentée), l’exosquelette 10 ou 20 comporte, pour au moins une tige ressort, une bretelle reliant la ceinture abdominale 12 au harnais pectoral 13 et configurée pour maintenir en flexion cette tige ressort, lorsque l’exosquelette n’est pas porté par un utilisateur, de manière similaire à ce qui est décrit en regard des figures 7 et 8.
Dans des modes de réalisation, le nombre de tiges ressort est supérieur à deux, par exemple de quatre. Par exemple, avec quatre tiges ressorts, deux se croisent dans le dos de l’utilisateur, les deux autres restant du même côté du corps de l’utilisateur comme décrit en regard des figures.
La figure 7 illustre un tel troisième mode de réalisation particulier de l’exosquelette objet de l’invention, avant qu’il soit porté par un utilisateur. L’exosquelette 40 comporte une ceinture basse, abdominale, 42 et une ceinture haute, ou harnais, pectorale, 43. La ceinture basse 42 est dotée, à chacune de ses extrémités, de moyens d’attaches 62 et 63 destinés à se lier entre eux lorsque l’utilisateur enserre le haut de son bassin avec cette ceinture basse 42. Les moyens d’attache comportent des moyens de réglage (non représentés) de la circonférence de la ceinture basse 42. La ceinture haute 43 est dotée, à chacune de ses extrémités, de moyens d’attaches 60 et 61 destinés à se lier entre eux lorsque l’utilisateur enserre le bas de sa cage thoracique avec cette ceinture haute 43. Les moyens d’attache comportent des moyens de réglage (non représentés) de la circonférence de la ceinture haute 43. Par exemple, ces moyens d’attache et ces moyens de réglage sont similaires à ceux de ceintures ou de bretelles de sacs à dos. Préférentiellement, les moyens de réglage de longueur des ceintures 42 et 43 se trouvent sur la face avant de l’utilisateur, dans un but d’ergonomie. Dans des variantes, des moyens de réglage se trouvent aussi en face arrière (dans le dos) de l’utilisateur.
Entre ces ceintures basse 42 et haute 43 se trouvent, pour chaque épaule de l’utilisateur, deux tiges ressorts travaillant en flambement et/ou en flexion. Pour l’épaule gauche, la tige ressort 45 est destinée à se trouver sur le côté gauche du ventre de l’utilisateur prédéterminé 11 qui porte l’exosquelette 40, comme illustré en figure 8. De même, la tige ressort 44 est destinée à se trouver sur le côté gauche du dos de cet utilisateur. Pour l’épaule droite, la tige ressort 55 est destinée à se trouver sur le côté droit du ventre de l’utilisateur prédéterminé 11 qui porte l’exosquelette 40 et la tige ressort 54 est destinée à se trouver sur le côté droit du dos de cet utilisateur.
Chaque tige ressort 44, 45, 54 et 55 est reliée :
- à une première extrémité, supérieure, à la ceinture, ou harnais, pectoral 43 et
- à une deuxième extrémité, inférieure, à la ceinture abdominale 42.
Chaque tige ressort 44, 45, 54 et 55 a une longueur configurée de telle manière que, lorsque l’utilisateur 11 porte l’exosquelette 40, cette tige ressort 44, 45, 54 et 55 prend la forme d’un arc, comme illustré en figure 8, cette forme passant derrière le dos de l’utilisateur 11 ou devant le ventre de l’utilisateur, et exerce une force de rappel tendant à soulever le thorax de l’utilisateur 11 et à l’éloigner de son abdomen.
Entre les ceintures basse 42 et haute 43 se trouvent aussi des bretelles 64 à 67 (non représentées en figure 8 dans un but de clarté de cette figure) munies de moyens 68 à 71 de réglages indépendants de leurs longueurs. Ces bretelles 64 à 67 assurent le maintien en flexion des tiges ressorts, respectivement 45, 44, 54 et 55, lorsque l’exosquelette 40 est au repos, c’est-à-dire qu’il n’est pas porté par un utilisateur.
L’exosquelette 40 du troisième mode de réalisation a pour avantage, par rapport aux exosquelettes 10 et 20 des premier et deuxième modes de réalisation, de présenter un encombrement réduit et de laisser totalement libres les mouvements des épaules de l’utilisateur.
En variante, le harnais pectoral 43 de l’exosquelette 40 comporte, de plus, des bretelles d’épaule (non représentées) destinées à passer au-dessus des clavicules de l’utilisateur, chaque extrémité de ces bretelles d’épaule étant liée, de manière amovible ou de manière définitive, à la ceinture haute représentée en figures 7 et 8.
On a représenté, en figure 7, les tangentes de la tige ressort 54 à ses extrémités inférieure et supérieure. Ces tangentes sont dans un même plan. L’angle aigu A (c’est-à-dire inférieure à 90 degrés) entre ces tangentes aux extrémités de cette tige ressort 54 est, lorsque l’exosquelette 40 n’est porté par l’utilisateur, préférentiellement supérieur à 45 degrés, plus préférentiellement supérieur à 60 degrés et, encore plus préférentiellement, supérieur à 75 degrés.
Comme on l’observe en figure 8, dans laquelle ces tangentes sont représentées, mais pas référencées, l’angle aigu B entre les tangentes aux extrémités de cette tige ressort est, lorsque l’exosquelette est porté par un utilisateur 11 de morphologie prédéterminée, préférentiellement supérieur à 30 degrés, plus préférentiellement supérieur à 60 degrés et, encore plus préférentiellement, supérieur à 75 degrés.
Préférentiellement, pour au moins une tige ressort, le rayon de courbure au milieu d’une tige ressort est, lorsque l’exosquelette n’est pas porté par un utilisateur, inférieur à la longueur de cette tige ressort. Préférentiellement, pour au moins une tige ressort, le rayon de courbure au milieu d’une tige ressort est, lorsque l’exosquelette est porté par l’utilisateur de morphologie prédéterminée, inférieur à la moitié de la longueur de cette tige ressort.
En variante (non représentée) du troisième mode de réalisation, l’exosquelette 40 ne comporte que les tiges ressorts 44 et 54 ou que les tiges ressorts 45 et 55.
Bien entendu, l’exosquelette 40 peut présenter des caractéristiques techniques décrites en regard des figures 1 à 6, notamment :
- au moins une tige-ressort 44, 45, 54, 55 est, au repos, une tige droite,
- le harnais pectoral 43 est configuré pour entourer le thorax de l’utilisateur en dessous de l’appendice xiphoïde,
- la liaison 48, 49, 58, 59 entre au moins une tige ressort 44, 45, 54, 55 et le harnais pectoral 43 comporte une liaison rotule,
- la liaison 46, 47, 56, 57 entre au moins une tige ressort 44, 45, 54, 55 et la ceinture abdominale 42 est une liaison rotule,
- la liaison 46, 47, 56, 57 entre chaque tige ressort 44, 45, 54, 55 et la ceinture abdominale 42 est configurée pour être positionnée contre une hanche de l’utilisateur,
- un lien rigide ou élastique est placé entre les parties centrales de deux tiges ressorts,
- au moins une liaison 46, 47, 56, 57, d’au moins une tige ressort 44, 45, 54, 55 avec la ceinture abdominale 42 est amovible à la main sans outil,
- au moins une liaison 48, 49, 58, 59 d’au moins une tige ressort 44, 45, 54, 55 avec le harnais pectoral 43 est amovible à la main sans outil, et/ou
- au moins une tige ressort 44, 45, 54, 55 comporte un matériau composite et/ou possède, au repos, une forme cylindrique.
Préférentiellement, un kit comportant l’exosquelette objet de l’invention comporte une pluralité de jeux de tiges ressorts 15D et 15G présentant des longueurs et/ou des raideurs différentes.
L’exosquelette objet de l’invention est particulièrement adapté aux postes de travail imposant une position prolongée debout ou assise, notamment sur une assise sans dossier, avec une manipulation répétitive d’objets impliquant des mouvements de la zone dorso- lombaire de la colonne vertébrale.
Ces postures à risque entraînent une fatigue et des douleurs dorsales dans de nombreux secteurs et métiers (listes non exhaustives) : - industrie,
- distribution et commerces,
- santé, et
- agro-alimentaire.
L’exosquelette objet de l’invention s’adresse notamment aux câbleurs, électriciens, opérateurs de tri, laborantins, agents de confection, soudeurs, aux métiers de la santé, et à la traite laitière, par exemple.

Claims

REVENDICATIONS
1. Exosquelette (10, 20, 40) pour un utilisateur (11) de morphologie prédéterminée, comportant une ceinture abdominale (12, 42) configurée pour entourer le bassin de cet utilisateur, un harnais pectoral (13, 13D, 13G, 43), caractérisé en ce qu’il comporte, de plus, pour chaque épaule de l’utilisateur, au moins une tige ressort (15, 15D, 15G, 44, 45, 54, 55) travaillant en flambement et/ou en flexion, cette tige ressort étant reliée :
- à une première extrémité, à ce harnais pectoral, et
- à une deuxième extrémité, à la ceinture abdominale ; cette tige ressort ayant une longueur configurée de telle manière que, lorsque l’utilisateur porte l’exosquelette, cette tige ressort prend la forme d’un arc exerçant une force de rappel tendant à soulever le thorax de l’utilisateur et à l’éloigner de son abdomen.
2. Exosquelette (10, 20, 40) selon la revendication 1 , dans lequel, pour au moins une tige ressort (15, 15D, 15G, 44, 45, 54, 55), l’angle aigu (A) entre les tangentes aux extrémités de cette tige ressort est, lorsque l’exosquelette n’est pas porté par un utilisateur, supérieur à 30 degrés.
3. Exosquelette (10, 20, 40) selon la revendication 2, dans lequel, pour au moins une tige ressort (15, 15D, 15G, 44, 45, 54, 55), l’angle aigu (A) entre les tangentes aux extrémités de cette tige ressort est, lorsque l’exosquelette n’est pas porté par un utilisateur, supérieur à 60 degrés.
4. Exosquelette (10, 20, 40) selon la revendication 3, dans lequel, pour au moins une tige ressort (15, 15D, 15G, 44, 45, 54, 55), l’angle aigu (A) entre les tangentes aux extrémités de cette tige ressort est, lorsque l’exosquelette n’est pas porté par un utilisateur, supérieur à 75 degrés.
5. Exosquelette (10, 20, 40) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel, pour au moins une tige ressort (15, 15D, 15G, 44, 45, 54, 55), l’angle aigu (A) entre les tangentes aux extrémités de cette tige ressort est, lorsque l’exosquelette est porté par l’utilisateur de morphologie prédéterminée, supérieur à 45 degrés.
6. Exosquelette (10, 20, 40) selon la revendication 5, dans lequel, pour au moins une tige ressort (15, 15D, 15G, 44, 45, 54, 55), l’angle aigu (A) entre les tangentes aux extrémités de cette tige ressort est, lorsque l’exosquelette est porté par l’utilisateur de morphologie prédéterminée, supérieur à 60 degrés.
7. Exosquelette (10, 20, 40) selon la revendication 6, dans lequel, pour au moins une tige ressort (15, 15D, 15G, 44, 45, 54, 55), l’angle aigu (A) entre les tangentes aux extrémités de cette tige ressort est, lorsque l’exosquelette est porté par l’utilisateur de morphologie prédéterminée, supérieur à 75 degrés.
8. Exosquelette (10, 20, 40) selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel, pour au moins une tige ressort (15, 15D, 15G, 44, 45, 54, 55), le rayon de courbure au milieu de cette tige ressort est, lorsque l’exosquelette n’est pas porté par un utilisateur, inférieur à la longueur de cette tige ressort.
9. Exosquelette (10, 20, 40) selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel, pour au moins une tige ressort (15, 15D, 15G, 44, 45, 54, 55), le rayon de courbure au milieu de cette tige ressort est, lorsque l’exosquelette est porté par l’utilisateur de morphologie prédéterminée, inférieur à la moitié de la longueur de cette tige ressort.
10. Exosquelette (10, 20, 40) selon l’une des revendications 1 à 9, qui comporte, pour chaque épaule de l’utilisateur, une tige ressort (15, 15D, 15G, 44, 54) travaillant en flambement et/ou en flexion, cette tige ressort étant reliée :
- à une première extrémité, au harnais pectoral (43), et
- à une deuxième extrémité, à la ceinture abdominale (42) ; cette tige ressort ayant une longueur configurée de telle manière que, lorsque l’utilisateur porte l’exosquelette, cette tige ressort prend la forme d’un arc passant derrière le dos de l’utilisateur et exerce une force de rappel tendant à soulever le thorax de l’utilisateur et à l’éloigner de son abdomen.
11 . Exosquelette (40) selon l’une des revendications 1 à 10, qui comporte, pour chaque épaule de l’utilisateur, une tige ressort (45, 55) travaillant en flambement et/ou en flexion, cette tige ressort étant reliée :
- à une première extrémité, au harnais pectoral (43), et
- à une deuxième extrémité, à la ceinture abdominale (42) ; cette tige ressort (45, 55) ayant une longueur configurée de telle manière que, lorsque l’utilisateur porte l’exosquelette, cette tige ressort prend la forme d’un arc courbé vers le devant de l’utilisateur et exerce une force de rappel tendant à soulever le thorax de l’utilisateur et à l’éloigner de son abdomen.
12. Exosquelette (40) selon l’une des revendications 1 à 11 , qui comporte, pour au moins une tige ressort (44, 45, 54, 55), une bretelle (64 à 67) reliant la ceinture abdominale (42) au harnais pectoral (43) et configurée pour maintenir en flexion cette tige ressort, lorsque l’exosquelette n’est pas porté par un utilisateur.
13. Exosquelette (10, 20) selon l’une des revendications 1 à 12, dans lequel au moins une tige-ressort (15, 15D, 15G) est, au repos, une tige droite.
14. Exosquelette (10, 20) selon l’une des revendications 1 à 13, dans lequel le harnais pectoral est configuré pour entourer le thorax de l’utilisateur en dessous de l’appendice xiphoïde.
15. Exosquelette (10, 20) selon l’une des revendications 1 à 14, dans lequel le harnais pectoral (13, 13D, 13G) comporte, pour chaque épaule de l’utilisateur, une bretelle (14, 14D, 14G) configurée pour entourer cette épaule, la liaison entre chaque tige ressort (15, 15D, 15G) et une bretelle étant positionnée au-dessus de cette bretelle, c’est-à-dire en une position plus éloignée de la ceinture abdominale (12) que l’est la bretelle.
16. Exosquelette (10, 20) selon la revendication 15, dans lequel la liaison (17, 17D, 17G) entre chaque tige ressort (15, 15D, 15G) et une bretelle (14, 14D, 14G) est positionnée dans la moitié supérieure de la bretelle et dans la moitié arrière de la bretelle.
17. Exosquelette (10, 20) selon l’une des revendications 1 à 16, dans lequel la liaison (17, 17D, 17G) entre au moins une tige ressort (15, 15D, 15G) et le harnais pectoral (13, 13D, 13G) comporte une liaison rotule.
18. Exosquelette (10, 20) selon l’une des revendications 1 à 17, dans lequel la liaison (16, 16D, 16G) entre au moins une tige ressort (15, 15D, 15G) et la ceinture abdominale (12) est une liaison rotule.
19. Exosquelette (10, 20) selon l’une des revendications 1 à 18, dans lequel la liaison (16, 16D, 16G) entre chaque tige ressort (15, 15D, 15G) et la ceinture abdominale (12) est configurée pour être positionnée contre une hanche de l’utilisateur (11).
20. Exosquelette (20) selon l’une des revendications 1 à 19, qui comporte un lien rigide ou élastique (35) entre les parties centrales de deux tiges ressorts (15D, 15G).
21. Exosquelette (10, 20) selon l’une des revendications 1 à 20, au moins une liaison (16, 16D, 16G) d’au moins une tige ressort (15, 15D, 15G) avec la ceinture abdominale (12) est amovible à la main sans outil.
22. Exosquelette (10, 20) selon l’une des revendications 1 à 21 , au moins une liaison (17, 17D, 17G) d’au moins une tige ressort (15, 15D, 15G) avec le harnais pectoral (13, 13D, 13G) est amovible à la main sans outil.
23. Exosquelette (10, 20) selon l’une des revendications 1 à 22, dans lequel au moins une tige ressort (15, 15D, 15G) comporte un matériau composite et possède, au repos, une forme cylindrique.
24. Kit comportant un exosquelette (10, 20) selon l’une des revendications 1 à 23 et au moins deux jeux de tiges ressorts (15, 15D, 15G) présentant des longueurs et/ou des raideurs différentes.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE55101C (de) 1890-03-29 1891-01-19 Dr. med. F. SCHENK in Bern, ; Schweiz, Christophel Platz 9 Stützapparat mit seitlichen biegsamen Stahlstäben zur Behandlung von Wirbelsäuleverkrümmungen
EP0319224A2 (fr) 1987-12-02 1989-06-07 Meditrac Ltd. Appareil pour la traction lombaire
US5868694A (en) * 1997-07-11 1999-02-09 Marlow; Bobby Lower back support apparatus
EP1264583A1 (fr) 2001-06-08 2002-12-11 Anton Pracher Dispositif de support de dos
US20110184325A1 (en) * 2010-01-25 2011-07-28 Kamran Behzadian Orthopedic apparatuses for mobilizing, stretching and protecting the spinal column
US20140276308A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 University Of Tennessee Research Foundation Distraction and Mobility Back Support
US20210137721A1 (en) 2019-11-11 2021-05-13 Ottobock Se & Co. Kgaa Orthopedic device for supporting a lower back of a user

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE511527C2 (sv) * 1995-12-06 1999-10-11 Jan Broselid Anordning för att applicera traktion på kotpelaren

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE55101C (de) 1890-03-29 1891-01-19 Dr. med. F. SCHENK in Bern, ; Schweiz, Christophel Platz 9 Stützapparat mit seitlichen biegsamen Stahlstäben zur Behandlung von Wirbelsäuleverkrümmungen
EP0319224A2 (fr) 1987-12-02 1989-06-07 Meditrac Ltd. Appareil pour la traction lombaire
US5868694A (en) * 1997-07-11 1999-02-09 Marlow; Bobby Lower back support apparatus
EP1264583A1 (fr) 2001-06-08 2002-12-11 Anton Pracher Dispositif de support de dos
US20110184325A1 (en) * 2010-01-25 2011-07-28 Kamran Behzadian Orthopedic apparatuses for mobilizing, stretching and protecting the spinal column
US20140276308A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 University Of Tennessee Research Foundation Distraction and Mobility Back Support
US20210137721A1 (en) 2019-11-11 2021-05-13 Ottobock Se & Co. Kgaa Orthopedic device for supporting a lower back of a user

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