Brevet FR2516378A1 — publié le 19830520

La présente invention est relative à un appareil de prothèse médicale destinée à équiper un patient auquel manque au moins un bras . Elle concerne plus particulièrement , quoique non exclusivement , le cas d'une prothèse à fonctionnement automatique. On sait qu'il exiate des prothèses pour remplacer un bras atrophié ou amputé . Lorsque l'autre bras de la personne handicapée est valide , on l'utilise pour déclencher ou provoquer les déplacements de la prothèse , afin de réaliser l'enhaAinement d'un mouvement complet . Par contre , le problème se complique singulièrement si la personne handicapée est amputée des deux bras . Qans ce cas , quelques prothèses ont été proposées , notamment par une firme japonaise .L'appareil ainsi connu est à la fois lourd et complique . Be plus , le déroulement séquentiel des déplacements successifs qui constituent l'ensemble d'un mouvement doit y #tre programmé à l'avance et de façon inpruable , ce qui interdit pratiquement toute adaptation du mouvement de la prothèse à la morpholn- gie propre de chaque handicapé. enfin , les prothèses * bras connues sont prévues pour un handicapé complètement désarticulé , c'est-à-dire dont le bras est entièrement absent , à partir de l'articulation de l'épaule o Par contre , ces prothèses connues sont inutilisables pour un handicapé dont le bras conserve un moignon . Cette dernière considéra- tion est importante du point de vue économique , étant donné que le nombre des handicapés totaux , auxquels manquent complètemoet les deux bras , est très faible ( environ trois cents pour toute la France) . Un marché aussi restreint ne permet pas de fabriquer à l échelle industrielle , des prothèses à prix relativement réduit. La présente invention a pour but d'éviter ces inconvé- nient s en réalisant une prothèse de bras adaptable , aussi bien sur une personne ayant conservé un moignon de bras , que sur un handi- capé entièrement désarticulé depuis l'épaule . S'autre part , l'invention concerne une prothèse particulièrement légère , dont les mouvements asservis peuvent titre définis par des programmes adaptés à la morphologie propre de chaque handicapé. Un appareil de prothèse selon lwinvention comprend - un support fixe adaptable sur le tronc de l'utilisateur au niveau de l'épaule - un tronçon de bras , dont le sommet est relié à ce support par un premier axe d'articulation transversale ; - un second tronçon a'avant-Wrasdont le sommet est re- lié ou premier tronçon de bras par un axe d'articulation transversale matérialisant le coude ;; une main mécanique dont 3e pouce peut s'ouvrir ou se fermer par rapport aux doigts oppesés , pour prendre ou licher un objet, cette main étant munie d'un organe de commande pour ouvrir ou fermer le pouce par rapport aux autres doigts et il est caractérisé en ce que le premier tronçon de lras est constitué par une enveloppe rigide creuse , ouverte à son sommet pour recevoir un éventuel moignon , tandis que le premier axe transversal est matérialisé par deux segments d'axe alignés , mais équipant deux bords opposes du sommet du premier tronçon de bras , tandis que le support fixe à l'épaule est constitué par une couronne dont l'espace central reste entièrement libre , pour permettre de l'adapter contre l'aisselle de l"'itilisateur , sême si celui-ci conserve un moignon de bras. Suivant une autre caractéristique de l'invention , le support fixe est constitué par une première couronne circulaire sur laquelle peut tourillonner une deuxième couronne à plusieurs dentures, cette dernière étant solidaire de deux chapes diamétralement opposées* portant chacune l'un des segments d'axe pour l'articulation du premier tronçon de bras , lequel peut ainsi pivoter par rapport au support , suivant un mouvement à deux degrés deliberté et de rotation autour de deux axes gRométriques concourants et orthogonaux. Suivant une autre caractéristique de l'invention , la seconde couronne dentée comporte une denture conique sur laquelle engrène la denture conique d'un pignon solidaire du sommet du premier tronçon de bras et tournant avec lui autour du premier axe d'articulation matérialisé par deux segments d'axes alignés0 Suivant une autre caractériatique de l'invention ,la couronne dentée du support possède par ailleurs une denture périphérique et elle peut tourner par rapport à une entretpise annulaire , égale- ment à denture périphérique , intercalée entre elle et le support fixe ,tandis que des pignons motorisés engrènent sur les parties précitées à denture , commandées par des moteurs électriques solidaires du support fixe. Suivant une autre caractéristique de l'invention , le second axe transversal d'srticulation , placé au niveau du coude est porté par une première chape qui tourne dans la partie inférieure du premier tronçon de bras ,autour d'un troisième axe géométrique orienté longitudinalement dans ce premier tronçon de bras , son mouvement de rotation étant commandé par un moto-réducteur électrique incorporé à l'extrémité inférieure dudit premier tronçon de bras. Suivant une autre caractéristique do l'invention , le sommet du second tronçon d'avant-bras tourne avec une amplitude li- litée par doux butées autour d'un quatrième axe longitudinal , par rapport à une seconde chape et qui porte le deuxième axe d'articulation transversale du coude , cette rotation limitée étant commandée par un moteur ou un noto-réducteur électrique logé à l'intérieur du second tronçon d'avant-bras. Suivant une autre caractéristique de l'invention fi l'une des deux ohapes de l'articulation du coude est solidaire d'un pre mier pignon à denture conique , coaxial avec le troisième axe transversal , tandis qu'un second pignon conique engrène sur le premier solidaire d'un axe longitudinal moteur porté par l'autre chape 2 cet aie longitudinal et son moteur de commande pouvant être logés dans le sommet du premier tronçon d'avant-bras. Suivant une autre caractéristique de l'invention , l'or gane pour la commande d'ouverture et de fermeture de la main est cons titubé par une tirette actionnée par un mouvement lngitudinal le long du second tronçon d'avant-bras , effectué à partir d'un moteur électrique porté par ce second tronçon d'avant-bras. Suivant une autre caractéristique de l'invention , cha cun des moteurs ou groupes moto-réducteurs électriques est commandé par un système électronique à programmes et à mémoires* une impulsion on un train d'impulsions suffisant à sélectionner un programme et à en déclencher le déroulement automatique0 Suivant une autre caractéristique de l'invention , l'im pulsion ou letrain d'impulsions pour sélectionner et déclencher un programme est créé à partir de sons émis par l'utilisateur , le dispositif électronique colportant à son entrée un analyseur d. pa# roules permettant de reconnattre les sons émis par l'utilisateur. Suivant une autre caractéristique de l'invention ,le dispositif électronique comporte un commutateur à au moins deux posi- tions , à savoir : - une position pour la mise en mémoire d'un nouveau programme - une position pour commander le déroulement du programme sé lotionné dès réception de l'onde ou du train d'ondes qui le séleo- tionne et le déclenche. Suivant une autre caractéristique de l'invention ,lorsque le commutateur est en position de "mise en mémoire d'un nouveau programme " , il suffit à un assistant de guider la main artificielle de la prothèse suivant le mouvement à enregistrer , pour que les phases élémentaires successives de ce mouvement se trouvent mises en mémoire , si bien que chacun des programmes ainsi enregistrés est automatiquement adapté à la morphologie propre de l'utilisateur. Le dessin annexé , donné à titre d'exemple non limita- tif permettes de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. Figure 1 montre un utilisateur totalement amputé des deux bras. Figure 2 le montré équipé d'un appareil de prothèse selon l'invention0 Figure 3 est une vue d'ensemble de cette prothèse. Figure 4 montre un utilisateur dont le bras amputé conserve un moignon. Figure 5 montre la prothèse selon l'invention placée autour du moignon0 Figure 6 est une vue partielle en coupe et en perspective suivant la direction de la flèche VI ( figure 3). Figure 7 est une vue partielle avec coupe suivant VII- VII ( figure 3). Figure 8 est une vue en plan suivant la direction de la flèche VIII ( figure 7) Figure 9 est une vue analogue à la figure 8 , lorsque le coude est fléchi. Figures 10 et 11 sont des coupes partielles t suivant 2-t ( figure 8) b lorsque le coude est fléchi et pour deux positions angulaires différentes du second tronçon d'avant-bras autour de son axe longitudinal0 Figure 12 est une vue détaillée de la Min mécanique équipant l'extrémité du second tronçon d'avant-bras. On a représenté sur les figures 1 , 2 , 4 , 5 , un utilisateur handicapé 1 , qui est amputé des deux bras . Dans le cas des figures 1 et 2 , il s'agit d'un amputé total , chacun de ses deux bras étant entièrement désarticulé #à l'épaule. Bans le cas des figures 4 et 5 , on voit qu'au contrai- re , un moignon 2 subsiste au bras gauche, L'invention concerne une prothèse 3 ( figure 3) qui peut équiper aussi bien un amputé total ( cas des figures 1 et 2) qu'un amputé ayant conservé un moignon 2 ( cas des figures 4 et 5). La prothèse 3 comporte un support annulaire fixe 4 , qui peut être fixé par un harnais 5 sur le tronc de la personne handica pée 1 0 Ce support 4 est solidaire d'un groupe moto-réducteur électrique 6 que le harnais 5 maintient en place , par exemple sur 1' dpaulo de l'utilisateur 1. Sur la couronne de support 4 tourillonne une première couronne dentée 7 qui , comme cela apparatt sur la figure 6 , com porte deux dentures , à savoir - une denture tronconique 8 sur sa face extérieure - une denture cylindrique droite 9 à sp périphérie Entre la couronne dentée 7 et la couronne de support 4 ,4 peut tourner une entretoise annulaire 10 qui porte , elle aussi , une denture droite 11 sur sa face cylindrique extérieure. Les dentures cylindriques 9 et 11 sont engrenées sur deux pignons de commande indépendants , non représentés , qutactionne le groupe moto-réducteur,, groupant deux moteurs. La face avant de l'entretoise annulaire 10 est solidai re de deux pattes 12 diamétralement opposées , dont chacune porte an segment d'axe transversal 13 . Axé sur l'un de ces deux segments , est prévu un pignon conique 14 solidaire du sommet d'un premier tron con de bras 15. Les deux segments d'axe 13 sont alignés suivant un axe géométrique 16 disposé suivant un diamètre de l'entretoise annulaire 10. Le premier tronçon de bras 15 est constitué par une coque mince rigide et creuse , dans laquelle est susceptible de venir se loger un moignon 2 dont les dimensions exactes importent peu. Â son eshimité inférieure , le premier tronçon de bras 15 15 comporte un moyeu 17 dans lequel peut tourner autour d'un second axe longitudinal 18 , un arbre 19 terminé par une chape 20 0 Un mo teur électrique 23 ,logé à l'intérieur du moyeu 17 , commande la ro tation de l'arbre 19 dans un sens ou dans l'autre , comme schématisé en figure 6 , par les flèches 21. L'une des deux branches de la chape 20 est solidaire d' un pignon conique 22 ( figures 7 à 9) , centré sur un troisième axe transversal 24 autour duquel une seconde chape 25 peut tourner par rapport à la première chape 20 . Cet axe 24 est celui qui correspond à l'articulation du coude. Porté par la chape 25 , un moteur électrique 26 comman- de la rotation dans un sens ou dans l'autre , dtun arbre longitudinal 27 terminé par un pignon conique 28 o Ce dernier engrène sur le pignnn 22. Un autre moteur , sch4matisé en 29 , et porté par la chape 25 , commande la rotation sur celle-ci , dans un sens ou dans l'autre (flèches 30 et 31 sur les figures 10 et il) , d'une platine 32 . Cette dernière est solidaire d'un manchon tub laire qui constitue le second tronçon d*avant-bras 33 de la prothèse . La platine 32 comporte deux échancrures allongées 34 en forme de segment circulaire , traversées par les tiges de deux vis 35 autour desquelles elles peuvent coulisser. Ces vis 35 sont solidaires de la chape 25. Les vis 35 et lumières 34 constituent des butes limitant l1ampli- tude de la rotation angulaire de la platine 32 et du second tron çon d'avant-bras 33 , par rapport à la chape 25 du coude , sous 1' action du moteur électrique 29 Â l'extrémité libre du second tronçon d'avant-bras 33 , on monte une main mécanique 36 de type connu , qui comporte une tirette de commande 37 .On sait que , sur ce type de main , lorsqu' on tire une fois sur la tirette 37 , comme indiqué par la flèche 38, le pouce 39 et les doigts opposés 40 de la main 36 se rapprochent cons cksatisé en traits interrompus snr la figure 12 ; lorsqu'on tire une seconde fois la tirette 37 , dans le sens de la flèche 38 le pouce 39 et les doigts 40 s'~cartent au contraire , en sens inverse des flèches 41. Des moyens connus t non représentés , actionnés par un moteur électrique supplémentaire 42 , permettent de tirer sur la tirette 37 , de façon à - ouvrir une fois sur deux la main 36 ; - fermer une fois sur deux la main 36 L'ensemble des moteurs électriques 6 , 23 , 26 , 29 , 42 , est alimenté à partir d'une source de courant non représentée. Cette source peut filtre constituée: - par des piles que porte l'utilisateur 1 - ou lien par une alimentation ra cordée au secteur électrique. Ces divers moteurs électriques sont commandés à partir d'un coffret électronique non représenté , comportant au moins s - des mémoires pur ltenregistrem nt de divers programmes ; - un commutateur à deux positions , f fonctionnement " , et "enregistrement d'un nouveau programme ". Le fonctionnement est le suivant Comme indiqué précédemment , on fixe la couronne de support 4 au niveau de l'aisselle de la personne handicapée 1 , que cette dernière comporte , ou non , un moignon 2 o Sans le premier cas , le moignnn 2 traverse l'espace central du support annulaire 4 et vient se loger à l'intérieur du premier tronçon de bras 15. Le commutateur étant sur la position " enregistrement d'un nouveau programme " , il suffit qu'un assistant saisisse la main mécanique 36 et lui fasse décrire une trajectoire plus ou moins complexe , pour que le programme séquentiel correspondant au déroulement complet du mouvement se trouve enregistré dans le coffret élec tronque0 Lorsqu'ensuite , on place le commutateur sur la position fonctionnement n , il suffit d'une impulsion de départ , pour que les divers moteurs tonctionnont successivement et de façon séquentiel- le , jusqu'à reproduire le mouvement enregistré . Pour cela s - le groupe 6 provoque la rotation de l'eneemble des deux couronnes 9 et 10 , par rapport au support fixe 4 , ce qui balance le bras vers l'avant ou vers l'arrière - le groupe 6provoque la rotation de la couronne dentée 9 par rapport à l'entretoise 10 solidaire des pattes 12 t ce qui provoque la sou lèvement latéral du premier tronçon de bras 15 , comme schimatisé sur la figure 5 , par la flèche 43 - le moteur 23 provoque la rotation de l'ensemble de l'avant-ras 33 et de la main 36 , autour du deuxième axe longitidinal 18 ; - le moteur 26 permet d'ouvrir ( figures 5 , 7 , 8) ou de fermer (figure 9) , le coude , par rotation autour du troisième axe trans versal 24 - le moteur 29 fait tourner suivant une amplitude limitée autour du quatrième axe longitudinal 44 , le second tronçon d'avant-bras 33 ;; - le moteur 42 permet d'ouvrir ou de fermer la main mécanique 36 On remarquera que , comme tous les appareils pour la prothèse complète dun bras , l'appareil selon l'invention comporte oins de degrés de liberté qu'un bras naturel dont les mouvements sont extr8mement complexes. Par contre , le croix et l'orientation des axes d'articulation selon l'invention permettent , avec une structure relativement simple , de reproduire de façon simple , pratiquement tous les mouvements de la vie courante. En particulier , la disposition selon l'invention , permet de supprimer tout fléchissement au niveau du poignet. Le groupe 6 comportant deux moteurs distincts permet une commande simultanée de deux rotations pour aboutir à un mouve- nuent conjugué , à savoir - rotation de la couronne 9 sur le support 4 ; - rotation du tronçon de bras 5 autour de l'axe i6 in définitive , la prothèse possède quatre degrés de liberté en rotation , plus le mouvement d'ouverture et b fermeture de la ait 36. REVENDICATIONS 1. Appareil de prothèse pour un bras amputé ou manquant, comprenant - un support fixe adaptable sur le tronc de l'utili- sateur (1) au niveau de l'épaule - un premier tronçon de bras (15) dont le sommet est relié à ce support par un premier axe d'articulation transversal (16) - un second tronçon d'avant-bras (33) dont le sommet est relié au premier tronçon de bras (ils) par un axe d'articulation transversal (24) matérialisant le coude - une main mécanique (-36) dont le pouce (39) peut s' ouvrir ou se fermer par rapport aux doigts opposés (40) pour prendre ou la cher un objet, cette main (36) etant munie d'un organe de commande (37) pour ouvrir ou fermer le pouce par rapport aux autres doigts, et caractérisé en ce que le premier tronçon de bras (15) est constitué par une enveloppe rigide creuse ouverte à son sommet pour recevoir un éventuel moignon (2) tandis que le premier axe transversal (16) est matérialisé par deux segments d'axe (13) alignés mais équipant deux bords opposés du sommet du premier tronçon de bras (15), tandis que le support fixe à l' épaule est constitué par une couronne (4) dont l'espace central reste entièrement libre, pour permettre de l'adapter contre l'aisselle de l'utilisateur (1) même Si celuici conserve un moignon de bras (2). 2. Appareil de prothèse suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le support fixe comporte une première couronne circulaire fixe (4), sur laquelle peut tourillonner une deuxième couronne (7) à plusieurs dentures, cette dernière étant solidaire de deux chapes (12) diamétralement opposées portant chacune l'un des segments d'axe (13) pour l'articulation du premier tronçon de bras (15), lequel peut ainsi pivoter par rapport au support suivant un mouvement à deux degrés de liberté de rotation autour de deux axes géométriques concourants et orthogo naux 3.Appareil de prothèse suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la seconde couronne dentée (7) com 10 porte une denture conique (8) sur laquelle engrène la denture conique d'un pignon (14) solidaire du sommet du premier tronçon de bras (15) et tournant avec lui autour du premier axe d'articulation maté- rivalisé (16) par deux segments d'aies alignés (13). 4 -Appareil de prothèse suivant la revendication 3 , caractérisé en ce que la couronne dentée (7) du support possède par ailleurs une denture périphérique (9) et peut tourner par rapport à une entretoise annulaire (100) également à denture périphérique (11) intercalée entre elle et le support fixe (4) , tandis que des pignons motorisés engrènent sur les parties précitées àtdentures (9) et (11) , commandés par des moteurs électriques (6) solidaires du support fixe (4). 5 - Appareil de prothèse suivant la rev ndication 1 , caractérisé en ce que le second axe transversal d'articulation (24) placé au niveau du coude est porté par une première chape (20) qui tourne dans la partie inférieure (17) du premier tronçon de bras (15) , autour d'un troisième axe géométrique (18) orienté longitu dinalement dans ce premier tronçon de bras (15) , son mouvement de rotation étant commandépar un moto--réducteur électrique (23) incorporé à l'extrémit4 inférieure dudit premier tronçon de bras (15)o 6 - Appareil de prothès t ivant l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce que le sommet du se cond tronçon d'avant-bras (33) tourne avec une amplitude limitée par deux butées (34) , (35) , autour d'un quatrième aie longitudinal (44) , par rapport à une seconde chape (25) et qui porte le deuxième axe d'articulation transversale (24) du coude , cette rotation limitée étant commandée par un moteur ou un moto-réducteur électrique (29) logé à l'intérieur du second tronçon d'avant-brae (33). 7 - Appareil de prothèse suivant l'une quelconque des revendicationss 5 et 6 , caractérisé en ce que l'une des deux chapes de l'articulation du coude est solidaire d'un premier pignon (22) à denture conique , coaxial avec le troisième axe transversal (24) tandis qu'un second pignon conique (28) engrène sur le premier(22) solidaire d'un arbre longitudinal moteur (27) , porté par l'autre chape , cet aie longitudinal et son moteur de commande pouvant être logés dans le sommet du second tronçon d'avant-bras. 8 - Appareil de prothèsepuimant la revendication 7 , caractérisé en ce que l'arbre longitudinal (27) et son moteur de commande (26) sont portés par le second tronçon d'avant-bras (33). 9 - Appareil de prothèse suivant l'une quelconque des re sendioations précédentes , caractérisé en ce que l'organe (37) pour la commande d'ouverture et de fermeture de la main (36) est constipe tué par une tirette actionnée par un mouvement longitudinal le long du second tronçon d'avant-bras (33) , effectué à partir 'un moteur électrique (42) porté par ce second tronçon d'avant-bras (33). 10 - Appareil de prothèse suivant l'une quelconque des revendicationsprécédentes , caractérisé en ce que chacun des moteurs cu groupes moto-réducteurs électriques est commandé par un système lectronique å programmes et à mémoires , une impulsion ou un train d'impulsions suffisant à sélectionner un programme et à en déclencher le déroulement automatique. Il - Appareil de prothèse suivant la revendication 10 , caractérisé en ce que l'impulsion ou le train d'impulsions pour sélectionner et déclencherun programme est créé d partir de sons @mis par l'utilisateur , le dispositif électronique comportant à son entrée un analyseur de paroles permettant de reconnattre les sons émis par l'utilisateur. 12 - Appareil de prothèse suivant l'une quelconque des revendications 10 et 11 , caractérisé en ce que le disposiXf élecro- nique comporte un commutateur à au moins deux positions , à savoir: - une position pour la mise en mémoire d'un nouveau programme ; - une position pour commander le déroulement du programme sélection né dès réception do l'onde ou du train d'ondes qui le sélectionne et le déclenche. 13 - Appareil de prothèse suivant la revendication 12 , caractérisé en ce que , lorsque le commutateur est en position de " mise en mémoire d'un nouveau programme e' " il suffit à un assistant de guider la main artificielle de la prothèse suivant le mouvement à enregistrer , pour que les phases élementaires successives de ce mouvement se trouvent mises en mémoire , si bien que chacun des pro graines ainsi enregistrés est automatiquement adapté à la morphologie propre de l'utilisateur.