«Procédé et appareil de massage»

Domaine technique

La présente invention concerne un procédé de massage. Elle concerne aussi un appareil de massage mettant en œuvre ce procédé.

Le domaine de l'invention est plus particulièrement celui des appareils de massage musculaire pour la kinésithérapie.

Etat de la technique antérieure On connaît un premier type d'outil de massage, prévu pour être dirigé sur le corps d'un patient par un masseur. Pour ce type d'outil, c'est le masseur qui dose l'effort de l'outil de massage sur le corps du patient, en appuyant plus ou moins fort sur l'outil. La maîtrise de cet effort par le masseur n'est pas parfaite. Le masseur peut faire mal au patient en appuyant trop fort, ou faire un massage inefficace s'il n'appui pas assez fort.

On connaît aussi un deuxième type d'outil de massage, prévu pour que le patient s'allonge dessus. Pour ce type d'outil, c'est le poids du patient qui fait pression sur l'outil, et ce poids n'est pas forcément adapté à un effort de massage.

Le but de l'invention est de proposer un procédé et un appareil de massage procurant une meilleure maîtrise de l'effort du massage.

Exposé de l'invention Cet objectif est atteint avec un procédé de massage mis en œuvre dans un appareil de massage comprenant un outil de massage et un capteur d'effort, ledit procédé comprenant :

- une mesure par le capteur d'un effort principal exercé par un patient sur l'outil de massage selon une direction d'effort principal, - une correction d'une position de l'outil de massage le long de la direction d'effort principal, la correction étant une fonction de l'effort principal mesuré.

Bien sur, l'effort exercé par l'outil sur le patient selon la direction d'effort principal est égal en module à l'effort exercé par le patient sur l'outil selon la direction d'effort principal. En corrigeant la position de l'outil le long de la direction d'effort principal, on modifie l'effort entre le patient et l'outil de

massage selon la direction d'effort principal, et on maîtrise donc cet effort. On maîtrise ainsi la pression de l'outil sur le patient.

La direction d'effort principal peut être sensiblement perpendiculaire à une surface du patient sur laquelle est appliqué l'outil de massage. De manière préférentielle, la correction de position rapproche la valeur de l'effort principal d'une valeur d'un effort imposé, la correction étant sensiblement nulle pour un effort principal sensiblement égal à l'effort imposé. La valeur de l'effort imposé peut typiquement être comprise entre 5 et 15 Newtons, et est de préférence sensiblement égale à 10 Newtons. La correction de la position de l'outil peut être calculée au moins en partie comme un polynôme de l'effort principal et de degré impair. On entend par « calculé au moins en partie comme un polynôme» le fait que le calcul de la correction peut comprendre d'autres termes en plus du polynôme. Le polynôme est de préférence du troisième degré. Le polynôme peut être du troisième degré de la forme :

Cz= a. F ₂ ³ + b.F _z ² + c. F ₂ + d avec C ₂ la correction de la position de l'outil, et F ₂ l'effort principal mesuré, et, pour l'effort principal F ₂ exprimé en Newton et la correction de position de l'outil C _z exprimé en millimètre, le paramètre « a » peut être compris entre 0.00178 et 1 et est de préférence sensiblement égal à 0.0026, le paramètre « b » peut être compris entre -0.094 et -0.00001 et est de préférence sensiblement égal à -0.078, le paramètre « c » peut être compris entre 0.04 et 2.5 et est de préférence sensiblement égal à 0.8, et le paramètre « d » peut être compris entre -8.5 et -0.01 et est de préférence sensiblement égal à -3.

Bien évidemment, le procédé selon l'invention peut être réitéré plusieurs fois de suite. A chaque itération, la correction de la position de l'outil de massage peut être limitée en amplitude. La limite d'amplitude est de préférence sensiblement égale à 15 millimètres. Le procédé selon l'invention peut comprendre en outre un déplacement de l'outil de massage le long d'une direction de déplacement. La direction de déplacement est de préférence sensiblement perpendiculaire à la direction d'effort principal.

Le procédé selon l'invention peut comprendre une mesure du moment, le long d'un axe sensiblement perpendiculaire à la direction de déplacement et

sensiblement parallèle à la surface du patient sur laquelle est appliqué l'outil de massage, de l'effort total exercé par le patient sur l'outil, et la correction de la position de l'outil peut être calculée au moins en partie proportionnellement à ce moment. Le déplacement de l'outil peut être effectué pas par pas, ledit procédé étant alors de préférence réitéré à chaque pas. Le pas de déplacement de l'outil est de préférence sensiblement égal à 1 millimètre. Le procédé selon l'invention peut comprendre en outre une mesure d'un effort tangentiel exercé par le patient sur l'outil de massage selon la direction de déplacement, et peut comprendre en outre un calcul du pas en fonction de l'effort tangentiel mesuré de sorte que le pas diminue lorsque l'effort tangentiel augmente. Le pas peut par exemple être égal à une valeur type à laquelle est retranché un terme proportionnel à l'effort tangentiel.

Suivant encore un autre aspect de l'invention, il est proposé un appareil de massage comprenant :

- un outil de massage,

- un capteur d'effort agencé pour mesurer un effort principal exercé par un patient sur l'outil de massage selon une direction d'effort principal, - des moyens pour corriger une position de l'outil de massage le long de la direction d'effort principal, ladite correction de position étant une fonction de l'effort principal mesuré.

Un tel appareil peut ainsi mettre en œuvre un procédé selon l'invention. Les moyens de correction peuvent être agencés pour que la correction de position rapproche la valeur de l'effort principal d'une valeur d'un effort imposé, la correction étant sensiblement nulle pour un effort principal sensiblement égal à l'effort imposé.

Les moyens de correction peuvent être agencés pour que la correction de la position de l'outil soit calculée au moins en partie comme un polynôme de l'effort principal et de degré impair. Le polynôme est de préférence du troisième degré.

Chaque correction de la position de l'outil de massage peut être limitée en amplitude.

L'appareil selon l'invention peut comprendre en outre des moyens pour déplacer l'outil de massage le long d'une direction de déplacement. La direction de déplacement est de préférence sensiblement perpendiculaire à la direction d'effort principal. L'appareil selon l'invention peut comprendre en outre des moyens pour mesurer le moment, le long d'un axe sensiblement perpendiculaire à la direction de déplacement et sensiblement parallèle à une surface du patient sur laquelle est appliqué l'outil de massage, de l'effort total exercé par le patient sur l'outil, et les moyens de correction peuvent être agencés pour que la correction de la position de l'outil soit calculée au moins en partie proportionnellement à ce moment.

De plus, les moyens de déplacement peuvent être agencés pour déplacer l'outil pas par pas, le capteur étant agencé pour réitérer une mesure d'effort à chaque pas, les moyens de correction étant agencés pour corriger la position de l'outil à chaque pas. L'appareil selon l'invention peut alors comprendre en outre des moyens pour mesurer un effort tangentiel exercé par le patient sur l'outil de massage selon la direction de déplacement, et peut comprendre en outre des moyens pour calculer le pas en fonction de l'effort tangentiel mesuré de sorte que le pas diminue lorsque l'effort tangentiel augmente.

Enfin, les moyens de déplacement sont de préférence agencés pour déplacer l'outil de massage selon six degrés de liberté comprenant trois composantes orthogonales de translation et trois composantes complémentaires de rotation.

Description des figures et modes de réalisation

D'autres avantages et particularités de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en œuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, et des dessins annexés suivants : - la figure 1 est une vue schématique de profil d'un appareil de massage selon l'invention utilisé sur un patient allongé, la figure 2 est une vue schématique de profil de l'appareil de la figure 1 utilisé sur le patient en position assise, les figures 3 et 4 sont des vues en coupe d'un outil de massage appliqué sur la peau du patient,

les figures 5 et 6 illustrent chacune graphiquement une formule pour le calcul d'une correction de la position de l'outil de massage en fonction d'un effort principal mesuré, et les figures 7 et 8 illustrent chacune une trajectoire souhaitée et une trajectoire réelle de l'outil de massage sur la peau du patient par rapport à une position de repos de la peau du patient. On va donc décrire, en référence aux figures 1 à 8, un mode de réalisation préférentiel d'appareil de massage 1 selon l'invention mettant en œuvre un mode de réalisation préférentiel de procédé selon l'invention. L'appareil de massage 1 illustré sur les figures 1 et 2 comprend un outil de massage 2, un capteur d'effort 3, un socle 4, un bras articulé 5, des moyens de déplacement de l'outil et une unité de calcul. Le socle 4 est posé sur le sol . Le bras 5 relie l'outil 2 au socle 4, l'outil 2 étant monté avec le capteur 3 à l'une des extrémités du bras 5. Les moyens de déplacement comprennent des moyens de motorisation du bras articulé 5, qui sont agencés pour déplacer l'extrémité du bras 5, et donc l'outil 2 et le capteur 3, selon six degrés de liberté : trois composantes de translation perpendiculaires entre elles, et trois composantes de rotation complémentaires. Le capteur d'effort 3 est agencé pour mesurer les efforts exercés sur l'outil 2 selon trois composantes perpendiculaires et selon n'importe quelle combinaison de ces composantes, et est agencé pour mesurer le moment de ces efforts au niveau du capteur selon n'importe quelle de ces composantes ou combinaison de composantes. L'outil de massage 2 comprend typiquement un galet roulant. L'unité de calcul comprend un calculateur classique tel un microprocesseur ou une unité centrale d'un ordinateur, et peut être intégré dans l'appareil 1 sur le bras 5 ou le socle 4.

Pour le bras 5 et les moyens de déplacement, on peut par exemple utiliser un robot de marque Staϋbli, modèle RX90 avec une baie de commande ADEPT CS7. Le capteur 3 peut être de marque ADEPT et compatible avec les robots Staϋbli ou Adept, tel le modèle « Force sensor

AdeptForce 50/100, MV ».

Lors de l'utilisation de l'appareil 1, l'outil de massage 2 est appliqué sur une surface extérieure de la peau 8 d'un patient 6. Le patient peut être

allongé comme illustré sur la figure 1, ou assis comme illustré sur la figure 2.

Les figures 3 et 4 illustrent des vues schématiques de profil de l'outil 2 en contact avec une partie 7 de la surface de la peau 8 du patient. Sur ces figures, l'appareil de massage 1 n'est pas représenté en intégralité, seuls apparaissent le capteur 3, l'outil 2 et une partie du bras 5. De manière générale, l'outil 2 est mis en contact avec de la masse musculaire du patient. Comme illustré sur les figures 3 et 4, la peau est tendre de sorte que l'outil 2 en contact avec la peau s'enfonce légèrement dans la peau. Le procédé selon l'invention mis en œuvre par l'appareil 1 comprend les étapes suivantes :

- une mesure par le capteur 3 d'un effort principal F ₂ exercé par le patient sur l'outil de massage 2 selon une direction d'effort principal Z, et - une correction d'une position de l'outil de massage le long de la direction d'effort principal Z, la correction étant une fonction de l'effort principal F ₂ mesuré.

La correction est mise en œuvre par des moyens de correction comprenant l'unité de calcul et les moyens de déplacement, l'unité de calcul calculant la correction en fonction de l'effort principal mesuré, et envoyant une commande aux moyens de déplacement pour que ces derniers déplacent l'outil 2 le long de la direction d'effort principal Z selon la correction calculée.

La direction d'effort principal Z est de préférence sensiblement perpendiculaire à la partie 7 de la peau 8 avec laquelle l'outil 2 est en contact, l'effort principal F ₂ étant alors l'effort normal à la peau 8 comme illustré sur la figure 3. La direction d'effort principal Z peut aussi être quelconque comme illustré sur la figure 4.

La correction de position est calculée de manière à rapprocher la valeur de l'effort principal F ₂ d'une valeur d'un effort imposé, la correction étant sensiblement nulle pour un effort principal F ₂ sensiblement égal à l'effort imposé. Ainsi, la correction de position de l'outil 2 permet de maintenir l'effort principal F ₂ sensiblement constant, avec une valeur optimale pour le massage du patient, notamment au cours d'un déplacement de l'outil 2 le long de la surface de la peau 8 du patient. La

valeur de l'effort imposé est typiquement comprise entre 5 et 15 Newtons, et est de préférence sensiblement égale à 10 Newtons.

Le procédé selon l'invention est réitéré plusieurs fois de suite. Tant que l'outil 2 n'est pas en contact avec le patient, les moyens de déplacement déplacent l'outil 2 le long de la direction d'effort principal Z vers la peau 8 du patient, l'effort principal mesuré étant sensiblement nul.

Dès que l'outil touche la peau du patient, l'outil s'enfonce dans la peau jusqu'à ce que l'effort principal F ₂ mesuré soit sensiblement égal à l'effort imposé. Pour tout effort principal supérieur à l'effort imposé, c'est-à-dire lorsque l'outil 2 est trop enfoncé dans la peau 8, la correction en position est telle que l'outil 2 est éloigné du patient.

Pour un effort principal inférieur à l'effort imposé, c'est-à-dire lorsque l'outil 2 n'est pas assez enfoncé dans la peau 8, la correction en position est telle que l'outil 2 continu de s'enfoncer dans la peau du patient.

La correction de la position de l'outil est calculée comme un polynôme de l'effort principal F ₂ et de degré impair. Plus précisément, le polynôme est du troisième degré de la forme :

Cz= a. F ₂ ³ + b.F _z ² + c. F ₂ + d (équation 1) avec C ₂ la correction de la position de l'outil le long de la direction d'effort principal Z, et F ₂ l'effort principal. Pour l'effort principal F ₂ exprimé en Newton et la correction de position de l'outil C _z exprimé en millimètre, le paramètre « a » est sensiblement égal à 0.0026, le paramètre « b » est sensiblement égal à -0.0781, le paramètre « c » est sensiblement égal à 0.8208, et le paramètre « d » est sensiblement égal à -3.

Le polynôme pour le calcul de la correction C ₂ en fonction de l'effort principal F ₂ est représenté par la courbe 9 sur la figure 5. Pour des raisons de sécurité la correction en position peut être limitée en amplitude pour chaque itération du procédé selon l'invention. Cela permet d'éviter de blesser le patient notamment en cas d'une mesure d'effort principal important, ce qui peut arriver par exemple lors d'un choc sur le capteur 3 ou lors d'un déplacement brusque du patient. Typiquement, la limite en amplitude de la correction C _z est sensiblement égale à 15 millimètres. Le polynôme limité en amplitude pour le calcul de la correction C ₂ en fonction de l'effort principal F ₂ est représentée par la courbe 10 sur la figure 6.

Pour le paramètre « a », des valeurs comprises entre 0.00178 et 1 sont aussi acceptables. Pour le paramètre « b », des valeurs comprises entre -0.094 et -0.00001 sont aussi acceptables. Pour le paramètre « c », des valeurs comprises entre 0.04 et 2.5 et est sont aussi acceptables. Pour le paramètre « d », des valeurs comprises entre -8.5 et -0.01 sont aussi acceptables.

On note que C ₂ la correction de la position de l'outil peut être positive ce qui correspond à un éloignement de l'outil par rapport à la peau 8, et que C ₂ la correction de la position de l'outil peut être négative ce qui correspond à un enfoncement de l'outil 2 dans la peau 8.

Au cours d'un massage, le procédé mis en œuvre par l'appareil 1 comprend en outre un déplacement, par les moyens de déplacement, de l'outil de massage le long d'une direction de déplacement Y. De manière préférentielle, la direction de déplacement Y est sensiblement perpendiculaire à la direction d'effort principal Z.

Comme illustré sur les figures 3 et 4, lorsque l'outil de massage 2 est déplacé le long de la direction de déplacement Y, la peau 8 du patient exerce sur l'outil 2 : l'effort principal F ₂ , et - un effort tangentiel F _γ qui est exercé selon la direction de déplacement Y et qui correspond aux frottements de la surface de la peau 8 sur l'outil 2.

On appelle position de repos de la surface de la peau 8 la position de la surface quand l'outil 2 n'est pas en contact avec la surface. Comme on le comprend en voyant la figure 3, lorsque l'outil 2 se déplace le long d'une surface de la peau qui, en position de repos, est sensiblement parallèle à la direction de déplacement Y, l'effort principal F ₂ et l'effort tangentiel F _γ sont sensiblement constants au cours du déplacement de l'outil si la position de l'outil 2 n'est pas corrigée selon la direction d'effort principal. Comme on le comprend en voyant la figure 4, lorsque l'outil 2 se déplace le long d'une surface de la peau qui, en position de repos, n'est pas parallèle à la direction de déplacement Y, et si la position de l'outil 2 n'est pas corrigée selon la direction d'effort principal Z, l'effort principal F ₂ et l'effort tangentiel F _γ augmentent ou diminuent au cours du déplacement de l'outil en fonction du sens de déplacement de l'outil le long de la direction

de déplacement Y. Les variations de l'effort principal F ₂ et de l'effort tangentiel F _γ sont proportionnelles à l'angle B entre la direction de déplacement Y et la tangente 11 à la position de repos de la surface. On appelle cet angle B « pente ». Comme pour les figures 3 et 4, les figures 7 et 8 sont des vues de la peau du patient, en coupe selon le plan comprenant les directions Y et Z. Sur chacune des figures 7 et 8: la ligne 12 représente la position de repos de la surface de la peau 8, la ligne 13 représente la trajectoire souhaitée de l'outil de massage 2 pour que l'effort principal F ₂ soit au cours du déplacement de l'outil sensiblement constant et égal à l'effort imposé ; on appelle trajectoire de l'outil 2 la trajectoire du point de l'outil le plus profondément enfoncé dans la peau au cours du déplacement de l'outil. La masse musculaire du patient étant sensiblement uniforme, on remarque que la trajectoire souhaitée 13 correspond sensiblement à un suivi de la position de repos 12 par l'outil 2 lors de son déplacement, c'est- à-dire que la trajectoire de l'outil doit être sensiblement parallèle à la position de repos. Chaque itération du procédé comprend en outre une mesure par le capteur 3 du moment M _x , au niveau du capteur 3 et le long d'un axe X sensiblement perpendiculaire à la direction de déplacement Y et sensiblement parallèle à la position de repos de la partie 7 de la surface avec laquelle l'outil 2 est en contact, de l'effort total exercé par le patient sur l'outil. L'effort total comprend l'effort principal F ₂ et l'effort tangentiel F _γ . Ainsi, les directions Y, Z et la direction de l'axe X forment de préférence un repère orthogonal. Dans le cas particulier où la droite reliant l'outil 2 au capteur 3 est parallèle à la direction d'effort principal Z (les figures 3 et 4 illustrent un cas plus général), le moment M _x est égal à l'effort tangentiel F _γ multiplié par la distance entre l'outil 2 et le capteur 3.

Lors du déplacement de l'outil le long de Y, le calcul de la correction comprend un terme supplémentaire qui s'additionne au polynôme décrit précédemment, ce terme supplémentaire étant proportionnel au moment

M _x . La correction de position est alors calculée par l'unité de calcul par la formule suivante :

Cz= a. F ₂ ³ + b.F _z ² + c. F ₂ + d + e.M _x (équation 2) avec C ₂ la correction de la position de l'outil le long de la direction d'effort principal Z, F ₂ l'effort principal, « a » « b » « c » et « d » les paramètres décrits précédemment, M _x le moment mesuré, et « e » un paramètre à calibrer qui est fonction du capteur utilisé. Dans le cas du robot

Staϋbli RX90 associé au capteur AdeptForce 50/100, le paramètre e est typiquement égal à -1/500 pour l'effort principal F ₂ exprimé en Newton, la correction de position de l'outil C _z exprimé en millimètre, et le moment M _x exprimé en Newton fois millimètre. Ce terme supplémentaire permet d'améliorer le suivi de la position de repos 12 par l'outil 2 lors de son déplacement le long de la direction Y.

Les moyens de déplacement sont agencés pour que le déplacement de l'outil le long de la direction de déplacement Y soit effectué pas par pas, et l'appareil 1 est agencé pour réitérer à chaque pas les étapes de mesure de F ₂ , de M _x et de correction de position de l'outil. L'ordre de grandeur du pas est typiquement de un millimètre.

Sur la figure 7, la ligne 14 représente une trajectoire réelle de l'outil 2 lors du déplacement de l'outil 2 le long de la direction Y, avec une correction de position le long de Z calculée au moyen de l'équation 2, et avec des pas de déplacement p constants le long de Y. On remarque que, lorsque l'outil 2 est en contact avec une partie 7 de la surface de la peau qui en position de repos n'est pas parallèle à la direction de déplacement Y, la trajectoire réelle 14 s'écarte de la trajectoire souhaitée 13. Plus la pente est grande, plus l'écart est grand. Pour améliorer la correction de position le long de Z, c'est-à-dire pour approcher la trajectoire réelle de la trajectoire souhaitée, le procédé mis en œuvre par l'appareil 1 peut comprendre, pour chaque correction de la position de l'outil, une mesure par le capteur 3 de l'effort tangentiel F _γ , et un calcul, par l'unité de calcul et en fonction de l'effort tangentiel mesuré, du prochain pas de déplacement p effectué, de sorte que le pas p diminue lorsque l'effort tangentiel augmente. Autrement dit, on met à jour le pas de déplacement p en fonction de l'effort tangentiel mesuré. Ainsi on réitère plus souvent la correction de position de l'outil 2 dans les régions de la surface de la peau qui ont une forte pente.

En pratique, le pas p est égal à une valeur type N typiquement égale à un millimètre à laquelle est retranché un terme proportionnel à l'effort tangentiel : p = N - f.F _γ (équation 3) le paramètre « f » étant typiquement égal à 0.1 pour la valeur type N et le pas p exprimés en millimètre et l'effort tangentiel F _γ exprimé en Newton, le pas p ayant une limite inférieure qui est égale à la résolution minimum des moyens de déplacement de l'outil 2.

Sur la figure 8, la ligne 15 représente une trajectoire réelle de l'outil 2 lors du déplacement de l'outil 2 le long de la direction Y, avec une correction de position le long de Z calculée au moyen de l'équation 2, et avec des pas de déplacement p calculés au moyen de l'équation 3. On remarque que, lorsque l'outil 2 est en contact avec une partie de la surface de la peau qui en position de repos n'est pas parallèle à la direction de déplacement Y, la trajectoire réelle 15 est plus proche de la trajectoire souhaitée 13 que dans le cas de la figure 7.

Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. En particulier, l'outil de massage peut ne pas être mis directement en contact avec la peau du patient, mais peut être mis en contact avec une surface du patient tel un habit séparant l'outil 2 de la peau du patient.

De plus, la direction de déplacement Y peut évoluer dans le temps.

Ainsi, la trajectoire de l'outil de massage sur la peau du patient peut être circulaire, ovale, triangulaire, ou un balayage de lignes parallèles, et peut par exemple être adapté pour effectuer un massage circulatoire ou un drainage lymphatique d'une zone corporelle du patient.

Enfin, le patient représenté sur les figures 1 et 2 est un être humain, mais il peut s'agir plus généralement d'un animal.