Les maux de dos sont à l'origine d'un arrêt maladie sur dix et de 13 % des départs en retraite anticipée. 80 % de la population totale a déjà souffert de ce trouble, et pour 10 à 20 %, la douleur est chronique. En France, car ces chiffres sont français, les coûts annuels qui s'ensuivent pour l'économie et le système de santé sont estimés à 20 milliards d'euros. Mais les taux sont similaires dans tous les pays industrialisés.
Les tensions défavorables et la surcharge permanente de la colonne vertébrale sont de loin les causes les plus fréquentes des douleurs dorsales chroniques. En fait, il serait facile d'éviter ces mauvaises contraintes en observant une règle simple : toujours soulever les charges en poussant sur les jambes et avec le dos bien droit. Mais au quotidien et dans bien des métiers, il n'est souvent pas possible de suivre cette règle. Quiconque aide un patient à sortir de son lit, soulève un colis hors d'une voiture, manipule des pièces lourdes dans un processus de production ou travaille avec des machines manuelles lourdes sur les chantiers aura du mal à maintenir la sollicitation de son dos dans les limites des recommandations ergonomiques. Le poids soulevé appuie inévitablement sur une colonne vertébrale courbée.
L'effet bras de levier aggrave le problème
L'effet bras de levier a un effet résolument négatif : selon le degré de flexion, un paquet de 10 kilos peut appuyer une force équivalente à jusqu'à 50 kilos sur les disques lombaires de la partie inférieure de la colonne vertébrale. Bien que ces amortisseurs naturels en cartilage fibreux soient extrêmement solides et résistants, ils vieillissent au fil du temps et peuvent s'user prématurément sous l'effet d'une mauvaise charge constante : ils se rétractent, l'effet d'amortissement diminue et le tissu osseux adjacent s'altère, ce qui a souvent des conséquences douloureuses. Dans le cas d'une hernie discale, le disque intervertébral se rompt, le noyau glisse et exerce une pression extrêmement douloureuse sur les nerfs environnants. « Si la mauvaise charge ne peut pas être évitée de manière systématique, il faut envisager des mesures de soulagement », explique Antoine Noel. En 2015, l'ingénieur en robotique fondait l'entreprise Japet à Lille avec Amélie Blon deaux et Damien Bratic. « Notre objectif était de développer un corset de soutien actif de la colonne lombaire. Les charges défavorables doivent être compensées par la puissance d'un moteur afin de protéger les disques intervertébraux. »
Des actionneurs pour soulager la douleur
Le résultat du travail de l'équipe est l'exosquelette Japet.W qui se compose essentiellement de deux ceintures reliées entre elles par quatre actionneurs - deux de chaque côté du corps. La ceinture supérieure soutient le dos, la ceinture inférieure repose sur les hanches. Les actionneurs sont ce que l'on appelle des actionneurs à élasticité en série (SEA). Ils « sentent » une force qui agit sur eux et s'y opposent avec leur propre puissance motrice.
Leurs principaux éléments sont un moteur, une broche et un ressort. Un potentiomètre mesure la force appliquée, par exemple lorsque le porteur de l'exosquelette se penche et soulève un poids. Ce signal de mesure fait démarrer le moteur qui est couplé à la broche d'entraînement par le biais d'un réducteur.
La rotation de la broche transmet la force du moteur au ressort qui exerce une pression de la ceinture inférieure vers la ceinture supérieure, soutient le haut du corps et soulage la colonne lombaire. Le porteur de l'exosquelette peut choisir entre quatre degrés de soulagement. Le contrôleur et la batterie de l'appareil sont intégrés dans la double ceinture.
« Les hanches ne subissent qu'une légère augmentation de leur contrainte. De toute façon, elles peuvent supporter sans problème des poids plus lourds, explique Antoine Noel. En revanche, la force exercée sur la colonne lombaire est fortement réduite. C'est surtout la sollicitation excessive des disques intervertébraux en position penchée qui est ainsi considérablement réduite, voire complètement évitée. En même temps, la position du buste est également améliorée. »
Des micromoteurs qui peuvent soulever quatre voitures
Les fondateurs de Japet ont rencontré FAULHABER pour la première fois lors d'un salon. À l'époque, leur entreprise était encore un laboratoire d'essais techniques dans une pièce annexe d'une clinique du nord de la France. Elle était encore loin de ses premières ventes. Les trois jeunes entrepreneurs avaient installé des moteurs bruyants, bon marché et qui étaient difficiles à contrôler dans leur premier équipe ment de test. Les experts de FAULHABER ont été séduits par les idées de ces jeunes ingénieurs. Ils les ont soutenus en leur fournissant des conseils intensifs et des prototypes moteurs de haute qualité capables de répondre aux besoins de cette application exigeante. « Ce fut une contribution importante à la préparation de notre produit pour la production en série », souligne Antoine Noel.
Dans l'exosquelette Japet.W, quatre moteurs C.C. à commutation métaux précieux de la série 1524...SR fournissent la force de soutien pour soulager la colonne vertébrale. Les réducteurs planétaires de la série 15A se chargent de la transmission de la puissance. Comme l'appareil est évidemment porté sur le corps qui doit également être soulagé, chaque gramme compte - avec 18 grammes par moteur, les entraînements ne représentent qu'une petite fraction du poids total. Néanmoins, ils sont suffisamment puissants pour supporter un poids équivalent à celui de trois à quatre voitures de taille moyenne pendant toute une journée de travail.
Outre le rapport entre le volume et la force, la qualité et la fiabilité figurent parmi les principaux critères décisifs pour Japet : « L'exosquelette est un dispositif médical certifié, explique Antoine Noel. Les exigences les plus élevées s'appliquent ici. De plus, l'appareil doit soutenir son porteur en fonctionnement continu, sur une longue période et, idéalement, sans aucun entretien. Tout cela est possible avec les entraînements FAULHABER. » Le Japet.W est maintenant sur le marché depuis plus d'un an. Déjà utilisé dans de nombreux secteurs, notamment dans l'industrie ferroviaire, sur les chantiers et pour les soins médicaux, il permet de lutter contre le risque d'apparition de douleurs dorsales chroniques. Il est également indiqué pour les personnes qui ont déjà développé ce syndrome et qui cherchent un moyen de continuer à travailler. « Les trois quarts des porteurs qui avaient auparavant des douleurs dorsales au travail font état d'une réduction efficace de la douleur, souligne Antoine Noel. C'est un résultat remarquable d'un point de vue médical, d'autant plus que les douleurs dorsales chroniques sont une maladie très persistante et difficile à traiter. Comme nous avons tous tendance à travailler de plus en plus longtemps et que le savoir-faire des employés plus âgés est de plus en plus apprécié, l'exosquelette a également un grand potentiel d'un point de vue économique. »
