Brevet FR3010895A1 — publié le 20150327

PROTHESE CINEMATIQUE DE MAIN PARTIELLE La présente invention concerne une prothèse cinématique pour amputation partielle de main, destinée à prothétiser des personnes ayant subi une amputation partielle de la main où il reste au minimum l'articulation du poignet, suite à un accident ou à une agénesie et dont une partie du palmaire, du poignet ou de leurs doigts est encore existante. Les doigts longs ont chacuns deux ou trois phalanges mobiles qui sont toutes articulées les unes par rapport aux autres et sont mues par un dispositif situé sur une même ligne. Dans le domaine des prothèses de main à fonction cinématique, de nombreuses solutions sont données en ce qui concerne des prothèses de main totales, mais aucune qui ne resoud les amputations partielles de main, le brevet n° FR 942172 qui concerne une main mécanique avec tirage en flexion et en extension des doigts longs, mais qui de par sa conception n'est pas utilisable par une personne ayant une amputation partielle de main, un autre brevet n°US 2,549,716 qui semble la copie du précédent et par conséquent n'est pas non plus adapté à ce type d'amputation. D'autres brevets : US 6379393 , GB 237085, US 2006/224249, sont aussi à fonction cinématique mais qui eux aussi de par leur conception et fonctionnement ne concernent uniquement que des prothèses de mains totales ou d'avant-bras, de plus le tirage est conçu pour faire bouger les doigts en faisant coulisser des poulies dans toute la paume de la main et le tirage du câble se fait au niveau de l'épaule ce qui fait que l'utilisateur doit porter un vêtement pour cacher l'ensemble du dispositif et fait faire à l'utilisateur des mouvements disgracieux pour le faire fonctionner. La présente invention à pour but de remédier à tous ces inconvénients et d'offrir à cette population d'amputés de main partielle une solution fonctionnelle, intuitive et simple d'utilisation -2- dans laquelle le dispositif mécanique qui se place sur la partie distale de l'emboiture de la main partielle à tous les organes qui distribuent le mouvement aux doigts sur une seule et même ligne, ainsi que l'actionneur de l'ensemble du dispositif. L'actionneur du dispositif est mis en rotation par les mouvements du poignet qui exercent un tirage cinématique. L'actionneur unique est composé d'un mécanisme différentiel et met en rotation les deux tambours qui commandent la flexion et l'extension des quatre doigts longs, ce qui met ces quatre doigts longs interdépendants les uns des autres. Si dans une amputation le pouce est inexistant, un pouce indépendant pourra se fixer sur l'emboiture qui recouvre le moignon. Ce pouce à blocages magnétiques permet le positionnement sans effort de celui-ci dans les encoches appropriées pour qu'il garde sa position quelle que soit la force d'opposition exercée sur celui-ci du côté palmaire. La présente invention propose une prothèse de main partielle destinée à prothétiser un amputé dont une partie de la main est restante et dont le poignet est fonctionnel, nous prendrons en exemple un cas d'amputation classique, Figl , non exaustif qui représente une grande partie des cas, ce dispositif permet de prothétiser des amputations partielles allant de deux à cinq doigts. Pour ce faire, une emboiture est réalisée et qui recouvre la partie mobile de la main amputée, une seconde emboiture est réalisée et qui recouvre la partie fixe du poignet. Ces deux emboitures sont solidarisées entre elles par deux dispositifs de rotation parallèles entre eux et situés au même niveau du poignet et de part et d'autre de celui-ci. Selon une forme avantageuse de cette invention, cette rotation du poignet permet le tirage des câbles qui actionnement le différentiel comme il sera décrit plus avant et donc le mouvement des quatre doigts longs et de leurs phalanges. -3- Selon un autre aspect avantageux de cette invention, les tambours qui se situent de part et d'autre du différentiel et qui servent au tirage en tension ou en extension des doigts peuvent être réalisés de diamètres et de largeurs différents afin de s'adapter à la mobilité du poignet et au type d'amputation du patient. Selon un autre aspect avantageux, la présente invention est pourvue d'un dispositif de blocage quelle que soit la position des doigts, permettant ainsi à ces doigts d'opposer une résistance à une force exercée sur ceux-ci du côté palmaire et de maintenir un objet dans la main sans devoir faire un effort quelconque avec le poignet, et ce même dispositif sert aussi de déblocage instantané, quel que soit le mouvement à réaliser, soit en flexion soit en extension. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, un pouce indépendent avec des blocages magnétiques prépositionnés permettent au pouce prothétique des positionnements sûrs quelle que soit la force exercée sur celui-ci du côté palmaire. L'invention sera maintenant plus amplement décrite en faisant référence aux dessins joints à titre d'exemple non limitatif d'un mode de réalisation de l'invention. Figure 1 : vue schématique en plan côté palmaire d'une prothèse montée sur une amputation trans-métacarpale avec pouce résiduel. Figure 2 : vue palmaire de l'ensemble du dispositif de tirage sans les capots de protection et vue interne du différentiel. Figure 3 : vue isométrique du dispositif de tirage en flexion et en extension des doigts. Figure 4 : vue en coupe du dispositif de blocage automatique de la courroie crantée. -4- Figure 5 : vue isométrique de la pièce de blocage de la courroie. Figure 6 : vue isométrique en éclaté du pouce avec blocages magnétiques. Figure 7 : vue globale du montage du dispositif La prothèse est destinée à être montée sur un moignon d'amputation de main partielle, par l'intermédiaire de moyens de fixation connus. On se référera aux figures 1 et 2 pour décrire de manière générale la structure et le fonctionnement de la prothèse, le moignon étant situé au dessus du poignet. La prothèse de main partielle comprend 4 parties essentielles, à savoir : - une emboiture A, destinée à être montée sur la partie mobile de la main amputée du patient Z (Fig.1) et sur laquelle sera fixé le dispositif de mouvement des doigts et les doigts prothétiques, à l'aide des axes 41, 42, 43, 44, comprenant : - le différentiel, que nous appelerons tambour différentiel F, ayant ses satellites L1 et L2 (Fig.2) fixés à l'intérieur du tambour cranté F qui entraînent les roues coniques dentées M1 et M2 solidaires respectivement des tambours P2 et P1, - une pièce B1 (Fig.2,3,4,5) de blocage et de déblocage de la rotation du tambour différentiel F, - les tambours P1 et P2 qui servent de répartition des forces de tirage en flexion et en extension des doigts longs prothétiques par l'intermédiaire des passages 3,4,5,6,7,8, - les supports A1,A2,A3,A4 des quatre doigts, et de leurs phalanges qui sont articulées les unes par rapport aux autres, -5- - une emboiture B, destinée à être montée sur la partie fixe du poignet de l'amputé sur laquelle sera fixé côté palmaire et dorsal un câble de tirage K1 et K2 passant par les gaines 10 et 10a, - deux articulations Cl ,C2 destinées à articuler le poignet et à permettre aux câbles de tirage K1 et K2 de tirer sur la courroie G permettant la mise en rotation du tambour différentiel F et de par conséquence la mise en rotation des cylindres P1 et P2 qui par l'intermédiaires des câbles 1,1a,2,2a, mettent en flexion ou en extension les doigts longs, - un pouce indépendant (Fig.6) avec des prépositionnements dans des échancrures prévues à cet effet et un tirage magnétique pour garantir le maintien de ces positionnements et assurer une force antagoniste à une force exercée depuis le palmaire, par exemple quand on tient un objet dans la main. Selon l'invention, l'ensemble du dispositif est fixé sur l'emboiture A (Fig.1) à l'aide des axes 41, 42, 43, 44 inserrés dans les tubes respectifs 41a, 42a, 43a, 44a (Fig.3). Le tambour différentiel F qui actionne l'ensemble du dispositif est mû par les câbles K1 et K2 qui passent par leur gaine de guidage 10 et 10a, et qui sont fixés sur l'emboiture B (Fig.1). Quand le moignon de l'utilisateur est en mouvement à l'intérieur de l'emboiture A (Fig.1), c'est à dire, si celui-ci fait un mouvement de flexion ou d'extension, l'emboiture A et l'emboiture B basculent autour des articulations C1 et C2, ce qui tire soit sur le câble K1, soit sur le câble K2 qui sont fixés de chaque côté de la courroie crantée G (Fig.1,2,4). Cette courroie crantée G met en rotation le tambour différentiel F (Fig.2, 3, 4) ayant ses deux satellites L1 et L2 fixés à l'intérieur de celui-ci par son axe de rotation W (Fig.2) entraînant les engrenages coniques M1 et M2, le tambour F étant maintenu en position par ses supports R2, R3 (Fig.2,3). Les engrenages coniques M1 et M2 sont -6- respectivement solidaires des tambours P2 et P1 (Fig.2,3). Ainsi quand un tambour force plus que l'autre ou est bloqué, la force exercée par la courroie G par l'intermédiaire des satellites Li, L2, est transmise au tambour offrant le moins de resistance. De plus ces tambours P1 et P2 pourront avoir des diamètres différents en fonction de la mobilité du poignet de l'utilisateur. Les tambours sont pourvus chacun de 3 passages 3,4,5, et 6,7,8 (Fig.2,3), destinés aux câbles de tirage en extension et en flexion. Nous prendrons en exemple un actionnement sur deux doigts seulement (Fig.2,3), ces deux doigts s'articulent autour de leurs axes et supports respectifs Al et A2 (Fig.2), il est evident que les deux autres doigts s'actionnent de la même manière. Sur le tambour Pi, le câble 1 de tirage en flexion passe par les deux passages extrêmes 3,5 du tambour P1 (Fig.2,3), passe entre les axes U1, U2, passe sur la partie palmaire des doigts et va se fixer aux extrémités T5 et T6 des deux doigts en passant par les anses T1,T2,T3,T4 (Fig.2) , le câble la de tirage en extension passe par le passage 4 du tambour P1 (Fig.2), passe entre les deux axes U1 et U2, passe sur la partie dorsale des doigts par les trous 70,71 (Fig.2) et va se fixer aux deux extrémités T7 et T8. Le passage de ces deux câbles entre les mêmes axes U1, U2 permet le mouvement des doigts dans le bon sens par rapport au mouvement du poignet, c'est à dire que si le mouvement du poignet est la flexion, les doigts aussi font le mouvement de flexion, et si le mouvement du poignet est l'extension, les doigts aussi font le mouvement d'extension, ainsi quand un câble se tend, l'autre se relâche et permet aux doigts de bouger et d'obtenir un équilibre des forces. Le dispositif est muni d'un tambour différentiel F (Fig.2) sur lequel sont fixés les deux tambours P2, P1 d'équilibrage des forces des doigts deux par deux et permet donc un équilibrage instantané des quatre doigts longs. Il est à noter qu'il n'existe aucun moyen de rappel ni de blocage sur aucun doigt long, ni sur aucune phalange, le blocage se -7- faisant exclusivement à l'aide de la pièce B1 (Fig.3, 4) comme il sera décrit ci-dessous. Une pièce usinée B1 (Fig.3,4,5) située à l'arrière du dispositif sert de blocage automatique au tambour différentiel F. Le dispositif fonctionnant comme suit, sur le capot de protection 20 (Fig.2,4) sont réalisés des oeillets 60,61 qui sont traversés par l'axe 51 (Fig. 2, 4, 5). Cet axe sert de support à la pièce B1 qui est libre sur cet axe. Sur cette pièce B1 est réalisé un support 31 (Fig.3,4, 5) qui permet au ressort plat 30 (Fig.3,4), d'exercer une force nécessaire et suffissante pour maintenir cette pièce B1 en contact avec la courroie G, (Fig.3,4). Ce ressort est fixé aux extrémités du dispositif dans les tubes creux 40 et 41 (Fig.3). La pièce B1 comprend des dents 32a, 32b, (Fig.4,5) taillées en oblique d'un côté et taillées perpendiculaires à la courroie G de l'autre, ainsi quand cette courroie tire dans le sens de la flexion (Fig.4), les dents 32a et 32b n'empêchent pas le coulissement de la courroie, par contre cette pièce B1 ayant les bords des dents perpendiculaires à la courroie G de l'autre coté, combiné à l'action du resort 30 sur le support 31 bloque la courroie G sur le capot 20 et empêche l'extension des doigts si une force est exercée directement sur le côté palmaire des doigts prothétiques. Si on veut ouvrir les doigts prothétiques, une tension exercée sur le câble K1 tend la courroie G qui passe dans la fenêtre 33 (Fig.3,4, 5) et fait basculer la pièce B1 qui est fixée libre en rotation sur l'axe 51 (Fig.4, 5) et va se mettre en butée sur le capot 20 (Fig.4) et libère les dents 32a, 32b de la courroie G, et permet donc l'ouverture des doigts. Deux articulations plates Cl et C2 respectivement en rotation autour des axes 55 et 56 (Fig.1). L'articulation Cl est formée de deux plaques plates 55a et 55b en rotation autour de l'axe 55, la plaque 55a est fixée sur l'emboiture B et la plaque 55b est fixée sur l'emboiture A. L'articulation C2 est formée de deux plaques plates 56a et 56b en rotation autour de l'axe 56, la plaque 56a est fixée sur l'emboiture B et la plaque 56b est fixée sur l'emboiture A. Les axes -8- de rotation 55 et 56 (Fig.1) sont en alignement sur l'axe fictif B1/B2. Un pouce 90 (Fig.6), indépendant à positionnements magnétiques pourra être fixé sur l'emboiture A de la prothèse en fonction du type d'amputation. Ce pouce (Fig.6) comprend les aimants 71,72,73,74 avec une orientation Nord/Sud telle que le Nord de l'aimant 74 fixé sur l'axe 81 soit toujours en face des parties Sud des aimants 71,72,73 et permet donc l'attraction de l'axe 81 dans une des échancrures 82,83,84,85,86 choisies par l'utilisateur. Le cardan 80 permet un pivotement libre et sans frein de l'axe 81 dans 10 l'ouverture 91 du pouce, l'axe 89 fixé dans le trou 92 permettant le maintien du pouce dans l'axe choisi et sans risque de pivotement de l'axe 81 qui est l'axe de support du pouce prothétique, ces positionnements confèrent au pouce une force de résistance à une force qui serait exercée du côté palmaire. 15 La figure 7 représente le mode de montage de l'ensemble du dispositif avec le tambour différentiel F, des tambours de tirage en flexion et extension P1, P2, la piéce de blocage B1, le capot 20 qui sert d'appui à la courroie F et les supports des doigts prothétiques A1, A2, A3, A4. REVENDICATIONS1.- Prothèse cinématique de main partielle pour amputés ou agénésiques dont une partie de la main est restante et dont le poignet est fonctionnel, destinée à être montée sur un moignon (Z), caractérisée en ce qu'elle comprend : -une emboiture (A) se montant sur le moignon du patient; -une emboiture (B) se montant sur la partie fixe du poignet; -un dispositif comprenant deux articulations (Cl, C2) articulant les emboitures (A) et (B); -un dispositif en ligne et à mouvement exclusivement rotatif formé d'un différentiel (F) entraînant deux tambours (P1, P2) qui peuvent actionner de deux à quatre doigts longs en flexion et extension, en fonction du type d'amputation à prothétiser, et de répartir les forces instantanément ; -deux câbles (K1, K2) pour la mise en rotation du différentiel (F) par articulation du poignet; -un dispositif de blocage et de déblocage de la courroie (G) d'entraînement du différentiel (F); -quatre doigts ayant deux ou trois phalanges mobiles; -un pouce indépendant avec des prépositionnements à blocages magnétiques pour garantir les positionnements dans leur échancrure; ladite prothèse cinématique de main partielle permettant la prise d'objets en répartissant instantanément les forces exercées sur tous les doigts ou ceux qui sont le moins sollicités par un simple mouvement du poignet en flexion pour prendre un objet, ou en extension pour le relâcher. 2.- Prothèse de main partielle selon la revendication 1, dans laquelle l'ensemble du dispositif qui met en mouvement les doigts longs qui s'articulent autour de leur supports (A1, A2, A3, A4) est situé sur une seule et même ligne et est placé sur la partie la plus distale de la prothèse, caractérisée en ce qu'elle comprend:-10- -un actionneur unique formé d'un tambour (F) avec un ensemble de deux satellites (L1, L2) en rotation à l'intérieur sur l'axe (W); -deux engrenages (M1, M2) mis en rotation par ces deux satellites; ces quatre engrenages composent le dispositif différentiel, les engrenages (M1, M2) sont solidaires des deux tambours (P2, P1) qui actionnent la flexion et l'extension des doigts longs. 3.- Prothèse de main partielle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par une emboiture (A) et une emboiture (B) qui sont libres en rotation par les axes (C1, C2) et qui actionnent le tirage des câbles (K1) et (K2) fixés de chaque côté de la courroie (G) qui agit sur le tambour (F). 4.- Prothèse de main partielle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le câble (K1) fixé du côté palmaire de l'emboiture (B), et sur la courroie de tirage (G) qui actionne le tirage en extension des doigts, et par le câble (K2) fixé du côté dorsal de l'emboiture (B), et sur la courroie de tirage (G) qui actionne le tirage en flexion des doigts, ces deux câbles permettent le mouvement oscillatoire du tambour différentiel (F) par le mouvement du poignet. 5.- Prothèse de main partielle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend deux tambours,(P1, P2) qui sont situés de chaque côté du tambour différentiel (F) et solidaires des engrenages côniques (M2, M1),et qui actionnent le tirage en flexion et en ,extension les doigts longs par les câbles de tirage (1,2,1a,2a) coulissant dans les anses de passage (3, 4, 5) et (6, 7, 8) prévues à cet effet, et en ce qu'elle comprend des anses (3, 5) et (8,6) servant pour le tirage en flexion des câbles (1,2), et des anses (4, 7) servant pour le tirage en extension des câbles (1a, 2a) en passant par les trous de passage (70,71,72,73). 6.- Prothèse de main partielle selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comprend les-il- axes (U1, U2) et les axes (U3, U4), qui inversent le sens de flexion et d'extension des doigts longs, c'est à dire que l'on remet le fonctionnement des doigts dans le bon sens, quand on flêchit le poignet, on flêchit donc les doigts longs, et quand on met le poignet en extension, on met en extension les doigts longs. 7.- Prothèse de main partielle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend une pièce usinée (B1) située à l'arrière du dispositif qui sert de blocage au tambour différentiel (F); en ce que sur le capot de protection (20) sont réalisés des oeillets (60,61) qui sont traversés par l'axe (51), cet axe sert de support à la pièce (B1) qui comporte sur la partie arrière un support (31) qui permet a un ressort plat (30) d'exercer une force nécessaire et suffissante pour maintenir cette pièce (B1) en appui sur la courroie (G), ce ressort est fixé aux extrémités du dispositif dans les tubes creux (40, 41); et en ce que la pièce (B1) comprend des dents (32a, 32b), taillées en oblique d'un côté et taillées perpendiculaires à la courroie (G) de l'autre, ainsi quand la courroie (G) tire dans le sens de la flexion, les dents (32a, 32b) n'empêchent pas le coulissement de la courroie, par contre, cette pièce (B1) ayant la forme des dents taillées perpendiculairement à la courroie (G) de l'autre côté, combiné à l'action du ressort (30) sur le support (31), bloque la courroie (G) sur le capot 20 et empêche l'extension des doigts si une force est exercée directement sur le côté palmaire des doigts prothétiques, par contre si on veut ouvrir les doigts prothétiques, la tension exercée sur le câble (K1) tend la courroie (G) qui passe dans la fenêtre (33) et fait basculer la pièce (B1) qui est fixée libre en rotation sur l'axe (51) et va se mettre en butée sur le capot (20) et libère les dents (32a,32b) de la courroie (G), et permet l'ouverture des doigts. 8.- Prothèse de main partielle selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un pouce (90) indépendant à-12- positionnements magnétiques qui est fixé sur l'emboiture (A) de la prothèse en fonction du type d'amputation, ce pouce comprenant des aimants (71,72,73,74) avec une orientation Nord /Sud telle que le Nord de l'aimant (74) fixé surun axe (81) soit toujours en face des parties Sud des aimants (71,72,73) et permet donc l'attraction de l'axe (81) dans une des échancrures (82,83,84,85,86) choisies par l'utilisateur, ces positionnements confèrent au pouce une force de résistance du côté palmaire, un cardan (80) permettant un mouvement libre et sans frein de l'axe (81) dans l'ouverture (91) du pouce, un axe (89) et un trou (92) maintienant le pouce dans l'axe choisi et empêche le pivotement de l'axe (81) support du pouce prothétique.