Lignes directrices ergonomiques pour la conception des interfaces de modules additifs pour fauteuils roulants manuels : plan sagittal

May 17, 2023

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 11993 (2023) Citer cet article

Lors de la conception de systèmes de propulsion de fauteuils roulants actionnés avec le membre supérieur, il existe un manque notable d'analyses ergonomiques informant sur les zones du cadre du fauteuil roulant où des commandes manuelles peuvent être installées. Dans cet esprit, un objectif de recherche a été fixé pour mesurer les zones de portée de la main humaine dans la zone définie par les éléments structurels d'un fauteuil roulant manuel. Une analyse ergonomique a été réalisée sur un groupe de dix patients représentant 50 % des dimensions anthropométriques. Un logiciel de capture de mouvement et d’analyse d’images basé sur la bibliothèque openCV a été utilisé pour la mesure. Les recherches menées ont abouti à l'élaboration d'une cartographie de l'étendue des mains dans le plan latéral du fauteuil roulant, parallèle au plan sagittal. De plus, la carte a été divisée en trois zones de portée de la main, en tenant compte des différents niveaux de confort de manipulation de la main. La zone totale de portée des mains mesurait 1 269 mm de long et 731 mm de haut, tandis que la zone de manipulation la plus confortable mesurait 352 mm de long et 649 mm de haut. Les zones d'atteinte des mains tracées agissent comme une carte informant le concepteur où sur le plan sagittal des accessoires supplémentaires actionnés par l'utilisateur peuvent être installés.

Le fauteuil roulant, avec l'humain qui le conduit, crée un système anthropotechnique dans lequel le fauteuil roulant remplace les fonctions du corps humain limitées par le handicap, y compris la plus importante, à savoir la capacité de bouger. A cet effet, le fauteuil roulant est équipé d'un système de propulsion électrique ou manuel. Dans le groupe des systèmes de propulsion manuels, le plus populaire est le système de propulsion par poussée, alimenté par les membres supérieurs de l'utilisateur1,2,3. La conception simple de l'entraînement des poussées se traduit par une facilité d'utilisation tout en augmentant l'effort musculaire. La conception simple se traduit par un fonctionnement sans panne et une facilité d'utilisation, mais aussi par beaucoup d'efforts, en particulier lors de l'utilisation d'un fauteuil roulant pour gravir une colline4,5 ou lors de déplacements dans des zones non urbaines6.

La conception simple et la polyvalence du système de propulsion manuel le rendent largement utilisé. Les fabricants de fauteuils roulants, pour éliminer leurs inconvénients et augmenter la disponibilité, introduisent un certain nombre de modifications augmentant l'efficacité. Les modifications impliquent des changements dans la structure des mains courantes7, ainsi que la modernisation des fauteuils roulants individuels avec des modules supplémentaires prenant en charge le système de propulsion manuel8,9. Les modules supplémentaires installés par les fabricants sont le plus souvent situés à l'intérieur des roues arrière, sur la surface latérale du cadre du fauteuil roulant et nécessitent une manipulation supplémentaire de la part de l'utilisateur. Le système anti-recul, par exemple8 (Fig. 1), est monté à proximité de la roue arrière et le levier marche/arrêt (a) est situé dans un endroit où il peut entrer en collision avec la main qui termine le cycle de propulsion10,11 ,12.

Prototype du système anti-recul monté sur un fauteuil roulant à propulsion par poussée avec la position du levier de commande marquée (a).

D'autres problèmes surviennent lors de l'utilisation du module FreeWheel (Fig. 2). Il est monté dans la partie avant du fauteuil roulant, de sorte qu'il n'entre pas en collision avec la main qui pousse la poussée. Cependant, du fait de l'emplacement du module, le tronc de l'utilisateur doit être plié pour son fonctionnement. Pour certains utilisateurs de fauteuils roulants, cela est impossible en raison du manque de stabilisation du tronc résultant d’une paralysie des muscles du dos et des abdominaux.

Module de roulettes supplémentaire FreeWheel distribué par Spokz.

Lors de l'analyse du marché des modules supplémentaires, il a été constaté que, selon la fonction exercée, ils sont montés à différents endroits sur le châssis du fauteuil roulant. Très souvent, leur emplacement est très proche des éléments rotatifs poussés manuellement du système de propulsion. De plus, les modules montés sur fauteuil roulant nécessitent une manipulation qui implique des chaînes cinématiques du corps humain de différentes longueurs13, ce qui, dans des cas extrêmes, peut entraîner une perte de stabilité en raison du manque de stabilisation par le siège du fauteuil roulant14. Compte tenu de ce qui précède, il a été déterminé que lors de la conception de modules supplémentaires, les aspects ergonomiques devaient être pris en compte15. Ceci est très important puisque l'un des critères de mobilité d'un fauteuil roulant est son adaptation aux caractéristiques physiques de l'utilisateur16. Actuellement, les atlas anthropométriques17 sont couramment utilisés au stade de la conception. Cependant, on constate un manque notable de critères déterminant le confort d'utilisation des appareils techniques en fonction de la longueur de la chaîne cinématique du corps humain utilisée pour les faire fonctionner. Les seules recherches disponibles sur le confort d'utilisation portent sur l'analyse de l'influence de la position assise en relation avec la propulsion poussée sur le confort de conduite d'un fauteuil roulant18. En outre, il existe un manque notable de recherches reliant la portée des membres supérieurs au positionnement du corps dans le fauteuil roulant et aux caractéristiques géométriques du cadre du fauteuil roulant. Parmi les travaux disponibles, on compte des études décrivant l’impact de la configuration du fauteuil roulant sur sa mobilité19 ou des études analysant le type et la fréquence des activités réalisées en fauteuil roulant20.