Brevet FR2880258A1 — publié le 20060707

La présente invention concerne une structure d'articulation prothétique du genou. ARRIÈRE PLAN DE L'INVENTION Domaine de l'invention La présente invention est de manière générale relative à des jambes prothétiques, et plus particulièrement à une articulation de genou pour jambes prothétiques qui limite l'angle de flexion à une course déterminée et amortit les chocs durant la marche. Description de l'art antérieur La partie la plus importante et la plus compliquée d'une jambe prothétique est l'articulation du genou. L'articulation prothétique du genou ne doit pas seulement fonctionner comme une véritable articulation humaine, mais doit aussi donner une démarche naturelle à l'utilisateur. Les articulations prothétiques du genou conventionnelles, comme divulgué dans le brevet de République populaire de Chine N 549074, utilisent une pluralité d'éléments d'articulations pour relier la cuisse prothétique au tibia et au pied prothétiques. L'articulation prothétique du genou peut imiter la façon dont une véritable articulation humaine se fléchit, et un coussinet d'amortissement est placé sur un élément d'articulation inférieur pour amortir le choc du sol. Les inconvénients de ces articulations prothétiques du genou conventionnelles sont les suivants. La capacité d'absorption de choc du coussinet d'amortissement est seulement présente lorsque la cuisse prothétique et le tibia prothétique sont alignés en ligne droite lorsque la jambe est posée sur le sol. Ceci n'a pas d'utilité pour un utilisateur marchant sur un sol plat. Cependant, lorsque l'utilisateur marche en descente, la jambe prothétique est fléchie de façon à former un petit angle et le coussinet d'amortissement est par conséquent incapable d'amortir le choc. En outre, les éléments d'articulation de l'articulation prothétique du genou conventionnelle sont incapables de limiter la flexion de la jambe prothétique à une certaine course. Par conséquent, lorsque l'utilisateur marche sur un sol plat ou sur une pente, le tibia peut se balancer depuis l'articulation du genou lorsque la jambe prothétique est soulevée du sol, obligeant l'utilisateur à tomber soudainement à genoux. Par conséquent, il existe un besoin pour une meilleure structure d'articulation prothétique du genou qui pourrait imiter plus naturellement la façon réelle avec laquelle les gens marchent. RÉSUMÉ DE L'INVENTION Un objectif majeur de la présente invention est que, lorsque l'utilisateur marche ou est debout, la flexion de la jambe prothétique est limitée à une certaine course de sorte que le tibia ne peut se balancer, et que la prothèse de jambe est capable d'amortir les chocs même lorsque la prothèse est fléchie à l'intérieur de la course spécifique permise. Pour atteindre l'objectif susdit, l'articulation prothétique du genou selon la présente invention contient un organe supérieur relié à une cuisse prothétique, un organe inférieur relié à un tibia et un pied prothétiques, un dispositif de liaison pour relier les organes supérieur et inférieur, qui inclut principalement un élément d'articulation et des tiges de liaison, un élément d'amortissement, et un dispositif souple incluant principalement un élément de soutien, un premier élément formant capuchon, un premier ressort hélicoïdal, une première vis de réglage, un second élément formant capuchon, un second ressort hélicoïdal, une seconde vis de réglage, et une plaque de butée. Le dispositif souple, par la force exercée à partir des ressorts hélicoïdaux, limite la flexion de l'articulation prothétique du genou à une course spécifique. L'élément d'amortissement, d'un autre coté, est capable d'amortir le choc aussi longtemps que l'articulation du genou est fléchie à l'intérieur de la course spécifique permise. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES La figure 1 est une vue en perspective éclatée montrant les différents 30 composants de l'articulation du genou selon une forme de réalisation de la présente invention. La figure 2 est une vue en coupe partielle montrant l'articulation du genou montrée sur la figure 1. Les figures 3A et 3B à 6A et 6B sont des vues schématiques montrant les positions consécutives de l'articulation du genou selon la figure 1 au cours 5 d'une cinématique de marche, à titre d'exemple. La figure 7 est une vue schématique montrant les positions des articulations de genou selon la figure 1 durant la marche, lorsqu'elles équipent les deux jambes prothétiques. DESCRIPTION DÉTAILLÉE DES MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS Comme illustré en figure 1, une forme de réalisation de l'invention de l'articulation prothétique du genou selon la présente invention comprend un organe supérieur 10 relié à une cuisse prothétique, un organe inférieur 50 relié à un tibia et un pied prothétiques, un dispositif de liaison pour relier les organes supérieur 10 et inférieur 50 qui inclut principalement un élément d'articulation 20 et des tiges de liaison 16, un élément d'amortissement 40, et un dispositif souple incluant principalement un élément de soutien 30, un premier élément formant capuchon 321, un premier ressort hélicoïdal 322, une première vis de réglage 323, un second élément formant capuchon 534, un second ressort hélicoïdal 533, une seconde vis de réglage 531, et une plaque de butée 532. Pour faciliter la description, les emplacements proches de l'organe supérieur 10 sont dits, dans la suite de la description, "supérieurs" ou "au-dessus" des emplacements plus éloignés de l'organe supérieur 10. L'organe supérieur 10 a un corps solide avec un trou traversant latéral 14 dans le milieu du corps. Le trou traversant latéral 14 est destinés à réaliser une articulation par vissage avec les extrémités supérieures des tiges de connexion 16. L'extrémité inférieure de l'organe supérieur 10 se divise en deux bras 11 formant une fourche et ayant un espace vide 12 entre eux. Les bras 11 formant une fourche ont des trous traversant latéraux alignés 13, parallèles au trou traversant 14 du corps. L'espace vide 12 est destiné à recevoir une partie supérieure de l'élément d'articulation 20. Au niveau de la zone dans laquelle l'organe supérieur 10 et l'élément d'articulation 20 sont en interface l'un avec l'autre, l'organe supérieur 10 et l'élément d'articulation 20 comprennent des surfaces inclinées coopérantes. Sur la surface inclinée de l'élément d'articulation 20, sont aménagées des rainures (voir figure 2) pour la mise en place de blocs d'amortissement 202. Dans la partie supérieure de l'élément d'articulation 20, est aménagé un trou traversant latéral 21 qui est aligné avec des trous traversants 13 des bras 11 en forme de fourche lorsque l'élément d'articulation 20 est positionné dans l'espace vide 12. Des paliers à aiguilles 15 sont mis en place dans les trous traversants 13 des bras 11 en forme de fourche. Un axe 29 est engagé à travers les trous traversants alignés 13 et 21 et des rondelles 28 sont insérées entre les bras 11 en forme de fourche et l'élément d'articulation 20. Sur le devant de l'élément d'articulation 20, est aménagé un trou fileté 23 à travers lequel une vis de positionnement 24 peut être vissée pour verrouiller l'axe 29 en position. Dans la partie inférieure de l'élément d'articulation 20, est aménagé un trou traversant latéral 22 parallèle au trou traversant supérieur 21. Une bague 27 est mise en place à l'intérieur du trou traversant 22. Dans la partie supérieure de l'élément de soutien 30, sont aménagés des bras 31 en forme de fourche entourant un espace vide (non numéroté) destiné à recevoir la partie inférieure de l'élément d'articulation 20. Les bras 31 en forme de fourche ont des trous traversant latéraux 33 qui sont alignés avec le trou traversant 22 lorsque l'élément d'articulation 20 est positionné entre les deux bras 31 en forme de fourche. Un axe 36 est engagé à travers les trous traversants alignés 33 et 22 pour relier l'élément d'articulation 20 et l'élément de soutien 30 l'un à l'autre. Des vis de positionnement 34 sont vissées dans des trous filetés (non illustrés) aménagés sur les bras 33 en forme de fourche pour immobiliser l'axe 36. Sur le devant de la partie inférieure de l'élément d'articulation 20, est aménagé un trou 26 de vis de réglage pour la mise en place d'une vis de réglage 25. La vis de réglage 25 est pressée contre l'élément de soutien 30 (voir figure 2). La vis de réglage 25, de même que le premier élément formant capuchon 321, limite l'angle de flexion entre l'élément d'articulation 20 et l'élément de soutien 30 à l'intérieur d'une course spécifique. Le côté arrière de l'élément de soutien 30 est incurvé de façon à coopérer avec la surface courbe de l'élément d'amortissement 40. L'élément de soutien 30 a une partie faisant saillie 38 sur le devant et au-dessous des bras 31 en forme de fourche. La partie faisant saillie 38 a un trou traversant latéral 37. Dans la partie supérieure de l'organe inférieur 50, sont aménagés des bras 51 en forme de fourche entourant un espace vide (non numéroté) destiné à recevoir la partie inférieure de l'élément de soutien 30. Les bras 51 en forme de fourche ont des trous traversant latéraux 52 qui sont alignés avec le trou traversant 37 lorsque l'élément de soutien 30 est positionné entre les bras 51 en forme de fourche. Des paliers à aiguilles 55 sont mis en place à l'intérieur des trous traversants 52. Un axe 54 est engagé à travers les trous traversants alignés 37 et 52 pour relier l'élément de soutien 30 et l'organe inférieur 50 l'un à l'autre. Une vis de positionnement 35 est vissée dans un trou fileté (non illustré) sur la partie saillante 38 pour immobiliser l'axe 54. L'élément de soutien 30 comprend une partie tubulaire 32, à l'intérieur de laquelle le premier élément formant capuchon 321 et le premier ressort hélicoïdal 322 sont immobilisés par la première vis de réglage 323. La première vis de réglage 323 ajuste également la force élastique du ressort hélicoïdal 322. Du côté arrière de l'organe inférieur 50, se trouve un siège incurvé 57 pour la mise en place de l'élément d'amortissement 40. L'élément inférieur 50 comprend un trou traversant latéral 58 sur le côté arrière au-dessous du siège incurvé 57 et des bras 51 en forme de fourche. Des paliers à aiguilles 57 sont mis en place à l'intérieur des trous traversants 58. Un axe 56 est engagé à travers les rondelles 59 et le trou traversant 58. Les extrémités inférieures des tiges de connexion 16 sont reliées aux deux extrémités de l'axe 56 par des vis 60. Dans les bras 51 en forme de fourche, l'organe inférieur 50 comprend un trou fileté 53 pour la mise en place du second élément formant capuchon 534, du second ressort hélicoïdal 533, de la seconde plaque de butée 532, et de la seconde vis de réglage 531. Le second élément formant capuchon 534 est pressé contre la partie tubulaire 32 de l'élément de soutien 30. Une vue en coupe partielle d'une d'articulation du genou prothétique assemblée selon le présent mode de réalisation est représentée sur la figure 2. L'assemblage des éléments précités du présent mode de réalisation est réalisé de la manière suivante. L'élément d'articulation 20 est inséré dans l'espace vide 12, et l'axe 29 est engagé à travers les trous traversants alignés 13 et 21. L'axe 29 est alors immobilisé par la vis de positionnement 24. De la même façon, la partie inférieure de l'élément d'articulation 20 est placée entre les bras 31 en forme de fourche de l'élément de soutien 30. L'axe 36 est engagé à travers les trous traversants alignés 33 et 22. L'axe 36 est alors immobilisé par les vis de positionnement 34. La première vis de positionnement 323 est alors actionnée pour commander le ressort hélicoïdal 322 de sorte que le premier élément formant capuchon 321 est pressé contre une bride 201 à l'arrière de l'élément d'articulation 20 à travers la partie tubulaire 32 de l'élément de soutien 30. La rotation de l'élément d'articulation 20 est par conséquent limitée par le premier élément formant capuchon 321 et par la vis de réglage 25. L'axe 54 est engagé à travers les trous traversants alignés 52 et 37. L'axe 54 est alors immobilisé par la vis de réglage 35. A ce point, l'organe supérieur 10, l'élément d'articulation 20, l'élément de soutien 30, et l'organe inférieur 50 sont essentiellement reliés les uns aux autres, formant un ensemble d'une seule structure. Puis, des deux côtés de la structure d'articulation; les extrémités supérieures des tiges de connexion 16 sont boulonnées aux trous traversants 14 et les extrémités inférieures des tiges de connexion 16 sont boulonnées aux trous traversants 58, respectivement, par un certain nombre de vis 60. Les tiges de connexion 16 et le siège incurvé 57 de l'organe inférieur 50 maintiennent conjointement l'élément d'amortissement en position. Le second élément formant capuchon 534, le second ressort hélicoïdal 533, la plaque de butée 532, et la seconde vis de réglage 531 sont alors placés à l'intérieur du trou traversant 53 de sorte que le second élément formant capuchon 534 est pressé contre la partie tubulaire 32 de l'élément de soutien 30. La fonction d'articulation du second élément formant capuchon 534, du second ressort hélicoïdal 533, de la plaque de butée 532, et de la seconde vis de réglage 53 comprend deux points: premièrement, ils peuvent amortir l'impact de l'élément de soutien 30 lorsque il est rétablit en position verticale; et deuxièmement, ils peuvent ajuster l'angle d'inclinaison de l'élément de soutien 30, qui à son tour, affecte l'angle d'inclinaison de l'organe supérieur 10 via leur mécanisme d'interconnexion. Lorsque un utilisateur est debout, l'élément de soutien 30 est forcé vers le bas pour venir en pression contre l'élément d'amortissement 40. L'élément d'amortissement 40, fait en matière plastique avec une élasticité supérieure, est par conséquent capable de fournir un amortissement adéquat et permet plus de confort pour l'utilisateur. Lorsque l'articulation du genou est en fonctionnement, le premier et le second ressorts hélicoïdaux 322 et 533, la première et la seconde vis de réglage 323 et 531, le premier et le second éléments formant capuchon 321 et 534, et la plaque de butée 532 participent conjointement à maintenir l'élément d'articulation 20 dans un état stable sans provoquer soudainement une flexion et chute dans une position à genou. Ces éléments fournissent également un amortissement et limitent la possibilité de débattement de l'élément de soutien 30 à l'intérieur d'une course spécifique. La vis de réglage 531 contrôle la force exercée par le second ressort hélicoïdal 533 à l'intérieur de l'élément de soutien 30. Ceci a un effet sur la facilité de flexion et d'extension de l'articulation du genou. Les figures 3A et 3b à 6AZ et 6B montrent les positions consécutives de l'articulation du genou du présent mode de réalisation dans un exemple de cinématique de marche. Pour chaque position, figure également un dessin simplifié sous forme de lignes montrant les angles et positions respectifs des différents axes du présent mode de réalisation. Les figures 3A et 3B montrent, dans une première position, une jambe prothétique équipée de l'articulation selon le présent mode de réalisation qui est sur le point d'être soulevée du sol afin de faire un nouveau pas vers l'avant. Les figures 4A et 4B et 5A et 5B montrent deux positions consécutives de la jambe, alors que les figures 6A et 6B montrent, dans une quatrième position, l'articulation selon le présent mode de réalisation au moment de l'amortissement d'un choc lorsque le talon de la jambe vient fermement se poser sur le sol. Comme cela est montré, dans la première position, l'élément d'articulation 20 et l'élément de soutien 30 ne sont pas mis sous la pression de la marche et les axes 36 et 54 sont situés sur la droite de l'axe 29. Les ressorts hélicoïdaux 322 et 533 du dispositif souple gardent l'élément d'articulation 20 à sa place. Ensuite, dans la deuxième position, les axes 36, 54, et 29 sont alignés selon une ligne droite, et l'élément d'articulation 20 et l'élément de soutien 30 sont mis en pression pour présenter un état courbe. Dans la troisième position, les axes 36 et 54 sont déplacés sur la gauche de l'axe 29. Les ressorts comprimés du dispositif souple exercent une force pour soutenir l'élément d'articulation 20 et modifient l'angle entre l'élément d'articulation 20 et l'élément de soutien 30 de sorte que le tibia de la jambe prothétique ne se balance pas. Enfin, dans la quatrième position, l'élément d'amortissement 40 amortit le choc lorsque le talon de la jambe prothétique se pose sur le sol pour assurer le confort et la sécurité de l'utilisateur. La figure 7 est une vue schématique montrant les états des articulations de genou selon le présent mode de réalisation lorsqu'ils équipent les deux jambes prothétiques durant la marche. REVENDICATIONS 1. Articulation du genou pour une jambe prothétique, comprenant un organe supérieur (10) relié à la cuisse de ladite jambe prothétique, un organe inférieur (50) relié au tibia et au pied de ladite jambe prothétique, un dispositif de liaison pour relier les organe supérieur (10) et inférieur (50), un élément d'amortissement (40), et un dispositif souple, caractérisée en ce que: - ledit dispositif de liaison comprend un élément d'articulation (20) et une pluralité de tiges de connexion (16) ; - ledit dispositif souple comprend un élément de soutien (30), un premier élément formant capuchon (321), un premier ressort hélicoïdal (322), une première vis de réglage (323), un second élément formant capuchon (534), un second ressort hélicoïdal (533), une seconde vis de réglage (531), et une plaque de butée (532). - la partie supérieure dudit élément d'articulation (20) est reliée à pivotement à des bras (11) formant une fourche dudit organe supérieur (10) au moyen d'un premier axe (29), ledit premier axe (29) étant immobilisé par une première vis de positionnement (24) sur ledit élément d'articulation (20), une pluralité de blocs amortissants sont mis en place sur ledit élément d'articulation (20) en un emplacement dans lequel ledit élément d'articulation (20) vient en interface avec l'organe supérieur (10), ledit élément d'articulation (20) ayant une vis de réglage (25) sur le devant; - la partie inférieure dudit élément d'articulation (20) est reliée à pivotement à des bras (31) en forme de fourche dudit élément de soutien (30) par un second axe (36), ledit second axe (36) étant immobilisé par une deuxième vis de positionnement (34) sur ledit élément de soutien (30), ledit élément de soutien (30) ayant une partie tubulaire (32) s'étendant depuis une partie inférieure dudit élément de soutien (30) pour recevoir ledit premier élément formant capuchon (321), ledit premier ressort hélicoïdal (322), et ladite première vis de réglage (323) à l'intérieur de lui, ledit premier élément formant capuchon (321), ledit premier ressort hélicoïdal (322), et ladite première vis de réglage (323), conjointement à ladite vis de réglage (25) dudit élément d'articulation (20), limitent l'angle entre ledit élément d'articulation (20) et ledit élément de soutien (30), ladite première vis de réglage (323) permettant de contrôler la force exercée par ledit premier ressort hélicoïdal (322) ; - une partie saillante avant (38) dudit élément de soutien (30) est reliée à pivotement à des bras (51) en forme de fourche dudit organe inférieur (50) par un troisième axe (54), ledit troisième axe (54) étant immobilisé par une troisième vis de positionnement (35) sur ledit élément de soutien (30) ; - des paliers à aiguilles (15, 55) sont mis en place dans les trous traversants desdits organes supérieur et inférieur (10, 50), les extrémités supérieures desdites tiges de connexion (16) étant boulonnées dans un trou traversant latéral (14) aménagé dans le milieu dudit organe supérieur (10) par une pluralité de vis (60), les extrémités inférieures desdites tiges de connexion (16) étant boulonnées dans un trou traversant latéral (58) situé à l'arrière dudit organe inférieur (50) par une pluralité de vis (60), ledit second élément formant capuchon (534), ledit second ressort hélicoïdal (533), ladite seconde vis de réglage (531), et ladite plaque de butée (532) sont mis en place à l'intérieur d'un trou fileté aménagé sur ledit organe inférieur (50) entre lesdits bras (51) en forme de fourche dudit organe inférieur (50), ledit second élément formant capuchon (534) étant pressé contre ladite partie tubulaire (32) dudit élément de soutien (30), ladite seconde vis de réglage (531) contrôlant la force exercée par ledit second ressort hélicoïdal (533) ; et - ledit élément d'amortissement (40), fait en un matériau plastique, est positionné sur un siège incurvé (57) sur l'arrière dudit organe inférieur (50) et est maintenu par les tiges de connexion (16), ledit élément d'amortissement (40) amortissant le choc lorsque l'utilisateur de ladite jambe prothétique est en cours de marche ou se tient en position debout.