Brevet FR3051661A1 — publié le 20171201

La présente invention concerne une prothèse de cheville articulée pour amputé transfémoral, contrôlée par une prothèse de genou motorisée (3) sensible à l'accélération de la pesanteur (4). Sa principale caractéristique est l'utilisation exclusive du poids du sujet pour la rotation de l'articulation sans recours au couple fourni par un moteur. Quand elles sont associées à des prothèses de genou pour amputés trans-fémoraux, les prothèses de cheville ne sont traditionnellement pas articulées. Elles sont réalisées par un dispositif fixe, le pied prothèse (8) étant maintenu perpendiculairement au tibia prothèse (5) de manière rigide ou légèrement élastique. L'absence de flexion de la cheville lors d'une recherche d'appui du sujet vers l'avant pour se lever d'une chaise ou pour gravir une marche d'escalier - a pour première conséquence, de déplacer le contact au sol et donc l'appui du sujet, vers la pointe du pied, en augmentant la distance au centre de gravité et le couple mécanique musculaire du moignon-fémur (1) - a pour deuxième conséquence d'augmenter le couple nécessaire au niveau du genou prothèse (3), - et a pour troisième conséquence de soumettre la jonction entre l'emboîture (2) et le moignon (1) à un couple de torsion élevé pouvant entraîner la pressurisation de l'emboîture (2) qui est normalement maintenue par dépression atmosphérique (13). La rotation du pied prothèse selon l'invention remédie à ces inconvénients en rétablissant le point d'appui naturel au niveau de la plante du pied. Le rapprochement du point d'appui au sol avec le centre de gravité du sujet, a pour premier effet de réduire le couple musculaire du moignon (1) et celui du genou prothèse (3). En diminuant l'angle du moignon avec la verticale (4), il a pour deuxième effet de contrarier la pressurisation de l'emboîture (2) par la réduction du couple de torsion, mais aussi par l'augmentation de la composante du poids du sujet en pression dans l'emboîture (2). D'autres modèles de prothèses de cheville sont articulés et utilisent la force d'un moteur pour le mouvement de rotation de la cheville, mais ils sont plus particulièrement destinés à des amputés trans-tibiaux. Réalisés en asservissant le moteur de la cheville à des jauges de contrainte mesurant la pression au sol, ils génèrent un couple de rotation, sans utiliser comme la présente invention, le couple résultant du poids du sujet en appui sur le sol. De plus, compte tenu de la masse importante de leur moteur, en relation avec la 3051661 2 puissance nécessaire au mouvement d'une cheville, ils ne peuvent être utilisés pour des amputations trans-fémorales car leur masse perturbe excessivement le fonctionnement de la prothèse de genou de l'amputé trans-fémoral en augmentant le moment d'inertie autour de l'axe de rotation du genou prothèse. L'invention permet de remédier à ce dernier inconvénient en supprimant le poids de la motorisation dans une solution technique beaucoup plus légère. Au lieu de créer un couple au niveau de la cheville avec un moteur, l'invention contrôle exclusivement l'exercice du couple résultant du poids du sujet sur son talon ou sur l'avant du pied, au moyen d'un dispositif de freinage (10). L'algorithme du calculateur de la cheville, en 10 exploitant la référence de verticalité (4) et les angles du moignon et du tibia transmis par le genou prothèse (3), identifie la position du pied et libère le dispositif de freinage au moment où le couple du poids se trouve dans un sens favorable au mouvement. A l'inverse, l'articulation est bloquée par le frein quand le couple s'applique dans un sens défavorable au mouvement. 15 En appelant Cm le couple du poids du sujet et Crot le couple nécessaire au mouvement, l'algorithme réalise la fonction suivante : si ( Cm * Crot ) > 0 le frein est relâché si ( Cm * Crot ) REVENDICATIONS1) Dispositif de cheville pour amputé trans-fémoral contrôlé par une prothèse (3) de genou caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de rotation à deux positions, haute et basse, limité par des butées (6)(7), et un dispositif de freinage (10) qui, quand il est libéré par un calculateur (11) identifiant la position du pied (8) au moyen de la référence de verticalité (4) fournie par la prothèse de genou (3), autorise la rotation d'une position à une autre sous le seul effet du poids du sujet sans transmission de la force d'un moteur. 2) Dispositif de cheville selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif de freinage (10) comprend des mors configurés pour exercer un couple de maintien sans glissement de rotation de la cheville pour une déviation du sujet par rapport à la verticale en station debout inférieure à sept degrés vers l'avant et pour un glissement de rotation au delà de cette valeur. 3) Dispositif de cheville selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif de rotation comprend un ressort (9) de rappel du mécanisme vers la position haute (7) et que le retour vers la position basse (6), qui met le ressort en tension, est obtenu sans autre moyen que le couple mécanique créé par l'appui du sujet sur son talon. 4) Dispositif de cheville selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif de rotation comprend une butée haute (7) placée à un angle proche de dix-sept degrés par rapport à la verticale permettant un transfert de quatre pour cent du poids du sujet dans la liaison moignon (1) emboîture (2) contrariant la pressurisation de cette liaison (13), et par une butée basse (6) placée à un angle proche de zéro pour permettre la station droite en équilibre. 5) Dispositif de cheville selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif de freinage (10) est actionné par un dispositif électrique (11) qui, au repos, maintient le mécanisme de rotation dans l'une ou l'autre des deux positions et qui, lorsqu'il est actionné libère la rotation de la cheville, sous l'effet, soit du ressort de 3051661 8 rappel (9) quand le pied n'est pas en appui au sol, soit de l'appui quand le pied est au contact du sol. 6) Dispositif de cheville selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le 5 dispositif de rotation comprend un capteur qui identifie l'une ou l'autre des deux positions du mécanisme de rotation, lesdites positions étant transmises par un signal électrique au calculateur. 7) Dispositif de cheville selon l'une quelconque des revendications précédentes 10 caractérisé en ce que l'action sur le frein est transmise par le calculateur (11) vers le dispositif de freinage au moyen d'un signal électrique. 8) Dispositif de cheville selon l'une quelconque des revendications précédente caractérisé en ce que lors de la marche, le calculateur (11) intégrant un algorithme est 15 configuré pour libérer le dispositif de freinage et autoriser le mouvement du pied vers la position haute (7), quand le pied se trouve en suspension sur l'arrière du corps , et vers la position basse (6), quand le pied se trouve sur l'avant du corps en appui sur le talon. 20 9) Dispositif de cheville selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que lors de l'élévation sur une marche d'escalier ou d'une chaise, le calculateur (11) intégrant un algorithme est configuré pour libérer le dispositif de freinage et autoriser le mouvement du pied vers la butée haute (7), quand le corps, se trouve en appui sur l'avant du pied prothèse, et vers la butée basse (6), quand le corps rejoint la station 25 droite. 3035