Brevet FR2317905A1 — publié le 19770211

La nouvelle prothese de main présentée s'adresse à tous les handicapés privés de cet organe, non seulement aux adultes mais tout particulièrement aux jeunes enfants, leur permettant de le remplacer dans ses principales fonctions de préhension. Les dispositifs connus, en particulier pour enfant se résument au "simple crochet" mais pas de main véritable. Pour adulte, il existe un certain nombre de prothèses plus ou moins volumineuses a doigts rigides et qui ne peuvent abandonner leur objet que par une augmentation très forte de la pression de serrage ce qui risque de détériorer les objets fragiles ou de laisser des marques dans les objets mous, déformables. La prothèse proposée s'est surtout attachée au problème des enfants c'est-à-dire leur procurer une véritable main artificielle, autre que le crochet, permettant les principales fonctions de préhension et d'une esthétique équivalente à celle de la main naturelle.Pour ce faire, la nouvelle prothèse présen- tee comporte - un corps de main monobloc - tous les doigts articulés sur le corps avec l'index et le majeur également articulés au niveau de la deuxième phalange, le pouce ayant deux positions pré-réglées autour desquelles il s'articule - un chariot interne, élement fondamental de la prothèse, permettant de sélectionner la prehension avec auto-verrouillage ou l'abandon de objet sans augmentation de la pression initiale sur l'objet ; - un dispositif de commande du mouvement ABushariot, et par suite des doigts, ayant un coefficient d'amplification variable en fonction de la position et de la pression de serrage désirées. Le corps de main monobloc est un alliage léger (A.U.4.G.) taillé dans la masse ou à partir 4'une ébauche de fonderie. Sa forme reproduit fidèlement le volume de la main naturelle, tronconique aplatie coté doigts, plus cylindrique coté poignet. L'extrémité, côté doigts, possède un usinage permettant l'articulation des doigts (fig. 2, 4, 7 et 8). L'autre extrémité reçoit par vis une rondelle (20) à épaulement sur laquelle s'ajuste une douille élastique (21) à extrémité conique qui assure le transfert et la fixation de la main au manchon, lui-meme solidaire de l'avant bras, tout en permettant une rotation relative cylindrique ou sphérique de la main par rapport à l'avant bras.Cette douille élastique possède en outre un filetage externe qui reçoit une bague moletée (22) ayant une partie d'alésage conique permettant ainsi, par rotation convenable, le blocage dans la position désirée de la main et par suite le déblocage pour changement de position. Cette douille (21) reçoit également l'amplificateur d'efforts (fig. 17 et 18). Les doigts sont tous articulés sur le corps par deux : index couplé avec le majeur, annulaire avec auriculaire ; ces deux derniers sont monoblocs, rigides et sont entraînes en mouvement d'une manière très élastique par le chariot (I) ce qui permet d'avoir un mouvement d'accompagnement mais pratiquement pas d'effort ; d'autre part, ils peuvent se replier à 900 en arrière, facilitant ainsi, dans certains cas, la préhension. L'index et le majeur disposent d'une articulation supplémentaire au niveau de la première phalange (phalangine et phalangette étant mônoblocs). L'entraînement de ces deux doigts se fait par l'intermédiaire d'un câble d'acier (fig. 9 et 11) ancré sur le chariot (1) et, par effet de poulie, sur les doigts.Le déplacement du chariot entraîne une rotation de phalanges et automatiquement, d'une manière couplée une rotation relative (par rapport à la phalange) de la partie extrême du doigt. Ce mouvement est obtenu par l'intermédiaire d'un câble (25) fig.10) par doigt à l'extrémité duquel il est ancré, convenablement enroulé sur les deux parties du doigt et ancré à son autre extrémité sur le corps de la main. Un ressort (26) permet d'assurer le mouvement de retour de l'extrémité de ces doigts (fig. 10). La rotation des extrémités de ces deux doigts peut être identique ou, au contraire, différente grâce à un ancrage à bascule sur le corps (fig. 15 a) permettant ainsi de mieux se modeler sur la forme de l'objet. Le pouce est lui-m#e articulé sur un axe possédant deux méplats, ce qui permet d'obtenir deux positions initiales que l'on peut présélectionner par une simple traction sur le pouce lui-même après l'avoir amené en position complètement fermée (fig. 12 et 13).La première position permet la préhension par pincement entre le pouce et l'extrémité. "index-majeur". Au départ, le pouce est largement ouvert, permettant la préhension d'objets "volumineux" et de ce fait, dans la toute première partie du déplacement du chariot le pouce pivote, grâce à une came linéaire (27) solidaire du chariot (1), de telle sorte qu'il se trouve en regard de l'extrémité "index-majeur" le plus vite possible, étant ensuite stable, ce qui permet de diminuer l'effort de commande (fig. 12 et 13). Dans la deuxième position, le pouce est encore plus largement ouvert et reste stable pendant les 3/4 de la course du chariot, ce qui permet "l'empaumement" grâce aux doigts articulés. Si l'objet est particulièrement petit, en fin de course, grâce à la came (27) le pouce se ferme très rapidement sur les autres doigts complètement fermés : obtention du poing fermé. Le chariot interne (1) est l'élément fondamental de la prothèse permettant à l'handicapé de prendre ou d~ lâcher à volonté, par simples tractions successives sur le câble de commande (2), tout objet de la façon suivante : (pour tout le paragraphe suivant, fig. 20). L'handicapé exerce avec l'épaule opposée une traction sur le câble de commande (2) qui, par le relais de l'amplificateur d'efforts (fig. 17 et 18) est relié à l'axe inférieur (3) lui-meme solidaire des biellettes (4) qu'il entralne en translation.Ces biellettes portent à l'autre extrémité, un axe à galet (5) qui s 1orientera vers la droite (préhension) ou vers la gauche (lâcher)en fonction de la position initiale d'un aiguilleur (o) lui-m#rne maintenu en position par un dispositif à lame élastique (7) appuyant, à- une extrémité, sur une bille (8) qui vient se loger alternativement dags les deux empreintes (9) de l'aiguilleur (6). Supposons, par exemple, la main complètement ouverte : la pointe de l'aiguilleur (6) est alors à gauche de l'axe du chariot (1) ; aussi, dans leur translation, les biellettes (4) et l'axe (5) s'orientent vers la droite.L'axe (5), d'abord rencontre l'aiguilleur (6) qu'il fera basculer à droite, le prépositionnant pour l'opération suivante, ensuite vient en contact, en (a), avec le chariot (1)(guidé par deux glissières (10), l'une formant crémaillère) qui est, à son tour, entraîné en translation ce qui assure le mouvement des doigts grâce au câble (II) par effet de poulie.Pendant cette translation deux cliquets (I2) sautent de dent en dent sur la crémaillère (10) jusqu'à ce que l'on ait atteint la pression de serrage voulue sur l'objet et, à ce moment là, l'un des cliquets se verrouille automatiquement, sous l'action d'un ressort (13), dans une dent de la crémaillère, l'autre restant en suspens sur la pointe car, en effet, les crémaillères inférieures et supérieures sont décalées d'un demi-pas, afin d'améliorer la sensibilité de verrouillage. L'handicapé peut alors retâcb r completement son effort, conservant ainsi toute sa liberté de mouvement, l'objet resteX0sintenu par le verrouillag#e. L'effort de traction étant relâché, les biellettes (4) et l'axe (5) reviennent à leur position neutre (n) sous l'action de quatre ressorts (14). Pour lâcher l'objet, il suffit d'exercer une nouvelle traction sur le câble (2) et cette fois les biellettes (4) et l'axe (5) s'orientent vers la gauche. Dans leur translation, l'axe viendra en contact d'une manière quasi-simultanée avec la queue des cliquets (12) en (b) assurant leur basculement (déverrouillage), sans recul du#chariot (1) (grâce à la trajectoire dégageante du cliquet, fig. 1# et donc, sans augmentation de la pression de serrage sur l'objet, au moment du lâcher, offrant ainsi toutes les conditions de sécurité pour les objets fragiles, et avec l'aiguilleur (6) qui rebasculera vers la gauche ; l'axe (5) vient, à nouveau en contact avec le chariot (1) en (c). Le retour du chariot à sa position d'origine est assuré par un ressort (15). Le dispositif de commande du chariot est un amplificateur d'efforts à coefficient d'amplification variable en fonction de la position du chariot (I) dans le corps et de la pression de serrage désirée ; l'amplification augmente avec le déplacement du chariot et la pression de serrage. Ce dispositif se trouve logé dans la douille élastique (21). Il est destiné à obtenir un effort de serrage maximum, au niveau des do#igts, pour un effort minimum fourni par lthandicapé, mais aussi en gérant au mieux la course totale que peut fournir l'épaule et obtenir tout de même la course totale du chariot (paramètres tous contradictoires).Aussi, en début de course, l'effort étant quasi nul (déplacement des biellettes seules), le dispositif a un coefficient d'amplification inférieur à I, ce qui permet dans cette phase inactive d'utiliser un déplacement minimum de l'épaule, ensuite le coefficient devient égal à I lorsque l'axe (5) arrive en contact en (a) avec le chariot et augmente progressivement dépassant 2 pour un serrage très énergique. Cette amplification variable (fig. 17 et 18) est obtenue par la combinaison d'une came de commande (30), coté chariot, à rayon variable, et d'un levier "profilé" (31) articulé sur celle-ci, côté épaule, et qui transmet l'effort de commande par l'intermédiaire d'une lame élastique (32) qui vient s'enrouler plus ou moins sur le "dos" profilé du levier (31), augmentant ainsi le rapport d'amplification en fonction de l'effort. Ce dispositif de lame élastique confère à la commande une tres grande souplesse et sensibilité de prehension. R-E V E N D I C A T I O N S 10) Prothèse de main à doigts doublement articulés auto-verrouillable, caractérisée en ce que les doigts sont commandés par l'intermédiaire d'un câble relié à un chariot pouvant se déplacer à l'intérieur du corps de main monobloc, ce chariot étant Iui##rne commandé par un deuxième câble relié à une autre partie du corps du porteur de la prothèse, le dit câble pouvant passer sur son parcours par un amplificateur d'efforts mécaniques non linéaire. 2*) Prothèse de main selon revendication (1), caractérisée en ce que les doigts actifs (par exemple : index et majeur) sont couplés et présentent une articulation entre phalange et main qui peut etre pliée par l'action du câble (11) accroché en (33) au chariot (I) d'une part et à la partie (34) des doigts d'autre part ; le câble partiellement enroulé autour de la partie (35) de ces deux doigts (formant poulie) se déroule sous l'effet de la traction du câble (11) entraidant ies doigts. 30) Prothèse de main selon revendications- (1) et (2), caractérisée en ce que les doigts actifs sont articulés entre phalange et phalangine, cette articulation étant commandée par un câble (25) fixé d'une part en (36) au corps de la main s'enroulant ensuite partiellement autour d'une partie (37) du corps de main, traversant la phalange par# la partie creuse oblique (38), pénétrant par dessus la phalange et sortant par dessous puis ve#aat#s'accrocher en (39) sur la phalangine après s'être enroulé sur la partie (40) de la phalangine, de telle sorte que, lorsque le câble (II) agit sur la phalange et la fait pivoter dans le sens de la fermeture de la main, le câble (25) s'enroule alors autour de la partie (37) du corps de main ce qui l'oblige à se dérouler de la même quantité de la partie (40) de la phalangine, entralnant alorssa rotation relative 4 ) Prothèse de main selon revendications (1), (2) et (3), caractérisée par le fait que les câbles (25) commandant la fermeture des phalangines sont ancrés sur celles-ci en (39) d'une part et (36) d'autre part d'un dispositif à bascule pouvant légèrement osciller autour de l'axe (54) de telle sorte que l'extrémité de l'index et du majeur peut légèrement se décaler en fonction de la rés-istance et de la forme de l'objet saisi. 50) Prothèse de main selon revendication (1), caractérisée en ce que est estarticulé sur le corps de main sur un axe (50) possédant deux méplats, et deux trous sécants permettant au pouce d'occuper deux positions initiales (50 (a) et 50 (b)). On passe d'une position à l'autre en fermant complètement le pouce et en exerçant une traction sur celui-ci; le ressort (51) le ramène à sa position d'ouverture. La position (50 (a)) permet la préhension entre le pouce et le couple "index-majeur".La position (50 (b)) est plus largement ouverte, et permet l'empaumement. Cette articulation est commandée par une came linéaire (27) solidaire du chariot (1) de telle sorte que lorsque le chariot (I) se déplace, la came (27) vient en contact en (52 ou 53) avec le pouce suivant la position initiale (50 (a) ou 50 (b)) le faisant basculer à la rencontre de l'index-majeur. Losque le pouce est articulé en (50 (a)) le basculement se fait en tout début de la course de (1) ensuite il reste stable jusqu'à ce que "l'index-majeur" viennent en contact. Si la position de départ est (50 (b)) le basculement se fait en fin de course du chariot (1) refermant le pouce sur les doigts complètement fermés assurant la fermeture complète de la main. 60) Prothèse de main selon revendication 1, caractérisée en ce que le chariot (1) (et ses accessoires) est guidé en translation par deux glissières (IO) et rendu mobile par l'action d'un câble (2) accroché sur l'axe (3) des biellettes (4) d'une part et à la partie (41) de l'amplificateur d'efforts d'autre part. Une traction sur ce câble (2) entraîne, dans un premier temps, une translation des biellettes (4) et de l'axe à galet (5} seuls. (Le chariot (1) restant fixe). L'axe à galet (5) passera alors de sa position neutre (n) à l'une ou l'autre de ses positions actives en venant en contact avec le chariot (1) à la partie inférieure de l'évidement (42) en (a) ou (c).Pour ce faire, l'axe à galet (5) au tout début de sa translation rencontre sur sa trajectoire un aiguilleur (6) dont la pointe (43) peut se trouver dans la partie droite ou la partie gauche de l'évidement (42). Cet aiguilleur (6) est maintenu en position par une lame élastique (7) appuyant sur une bille (8) venant se loger dans les empreintes (9) de l'aiguilleur (6). L'axe à galet (5) va alors rouler sur l'un des flancs(44) de l'aiguilleur (6) puis sur la partie pentée (45) de l'évidement (42) du chariot (1) jusqu'à l'une des positions (a) ou (c).Lorsque la pointe (43) est à gauche, l'axe (5) ira à droite où il rencontrera d'abord l'aiguilleur (6) dans sa partie (46) le faisant basculer à droite puis le chariot en (a); si l'on continuealors la traction sur le câble (2) il y a entraînement du chariot (1) et par suite traction sur le cible (11) et donc fermeture de la main.Pendant cette translation du chariot, deux cliquets (12) maintenus en contact par l'action d'un ressort (13) sautent librement les dents de la crémaillère (10) à double taillage supérieur et inférieur décalées d'un demi-pas de telle sorte que lorsque la translation finale du chariot (1) est atteinte, c'est-à-dire le serrage souhaité sur l'objet saisi, l'un des cliquets retombe dans une dent (d) assurant automatiquement le verrouillage et le maintien de l'objet saisi. Le porteur de prothèse relâche alors ses efforts de traction sur le câble (2), les biellettes et l'axe (5) reviennent alors à la position neutre (n) sous l'action des quatre ressorts (14).Si maintenant l'on exerce une nouvelle traction sur le câble (2), la pointe (43) de l'aiguilleur (6) ayant été prêpositionnée à droite dans la phase précédente, l'axe (5) s'orientera vers la gauche. Après avoir roulé sur le flan gauche (44) de l'aiguilleur (6)# l'axe(S) rencontre d'abord en (b) la queue des cliquets (12), les fait basculer et dégage progressivement la pointe (d) du cliquet de la crémail lere (10). Dans le mAsP instant l'axe (5) rencontre aussi l'aiguilleur (6) sur la partie (46) et le fait basculer sur la gauche pour la préhension suivante. En fin de course, l'axe (5) vient en contact en (c) avec le chariot (1). Si l'on relâche maintenant la traction du câble (2) le chariot revient vers sa position d'origine sous l'action du ressort (15) commandant ainsi l'ouverture des doigts et donc le lacherde l'objet. 74) Prothèse de main selon revendication (i), caractérisée en ce que le cible moteur (2) passe par un amplificateur d'efforts non linéaire. Pour ce faire le câble (2) est ancré sur l'axe (3) du chariot (1) d'une part et-en (41) de la came à rayon variable (30) de l'amplificateur d'efforts d'autre part. Cette came (30) est articulée sur un axe fixe (48 autour duquel elle peut tourner, elle porte également un axe mobile (49) sur lequel s'articule un levier profilé ~31) portant lui même une lame élastique (32) fixée en (50) avec un câble (2' > sur lequel le porteur de prothèse exerce son effort. Une traction sur-le câble (2') exerce un couple sur le levier (31) par rapport à son axe (49) ce levier a donc tendance à tourner dans le sens horaire.Sa rotation entratne# celle de lame élastique (32) qui vient s'appuyer en (51) sur l'axe fixe (#S) . Ce couple moteur est donc transmis à la came (30) qui va se mettre en en -ion de telle sorte que le câble (2) va s'enrouler sur le p#rofil (47) de la ces (30 > - entratnant la translation de l'axe (3) du chariot (I) d'une quantité ~qurvalente à ltenroulesent Our le profil (47). Au début de la traction sur (2')/passe à unedistance (do 2') de l'axe (51) et le câble (2) à une distance (do 2) de (51) supérieure (do 2') (do 2 > do 2') de telle sorte que le câble (2) s'enroule sur- (30) d'une quantité supérieure au déplacement de (2'). Ensuite apres une certaine rotation de la came (30) et donc translation du chariot (1) et donc fermeture des doigts actifs, lorsque le serrage s'amorce, le levier (31) va pivoter autour de l'axe (49) courbant la lame élastique (32) proportionnelle ment à l'effort moteur sur (2') et résistant sur le câble (2).Pendant ce temps la distance (dl 2) du câble (2) à l'axe (48) est devenu nettement plus petite que la distance (dl 2') du câble (2') (dl 2 dl dl 2') de telle sorte que l'ef- fort développé sur (2) est nettement supérieur à l'effort exercé sur (2') dans le dl 2'/ dl 2 assurant bien une amplification de l'effort au moment du serrage. 8 ) Prothèse de main selon revendications (1) à (6), caractérisée par le fait que le corps de main (C) est monobloc en alliage léger. Sa forme globale est tronconique, cylindrique coté poignet et tronc de cône applati côté doigts dans les proportions exactes d'une main naturelle, le profil arrière (P) restituant le volume réel. Il possède un large évidement (A) parallélépipèdique permettant de recevoir tout le mécanisme interne. Il possède à l'avant des chapes (F) permettant l'articulation des différents doigts (D).