Des prothèses abordables donnent du pouvoir aux personnes amputées

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Quand Easton LaChappelle de Unlimited Tomorrow a commencé à travailler à la construction de sa première prothèse de main, il était encore adolescent. Six ans plus tard, il est passé des premiers prototypes à un produit raffiné et a pour objectif de développer des prothèses robotisées qui peuvent être fabriquées de manière à réduire considérablement les coûts. Avoir les bons moteurs et engrenages à courant continu est, bien sûr, la clé de sa conception.

Les amputés et les personnes nées sans membre manquent de solutions de prothèses robotisées à un prix raisonnable et offrant une utilisation fiable à long terme. Outre la stigmatisation dont font souvent l'objet les personnes sans membre en raison de leurs différences, les enfants dans ces situations sont confrontés au fait qu'ils ne sont pas capables de faire ce que font les autres enfants, qu'ils ne ressemblent pas aux autres enfants et qu'ils peuvent être ridiculisés par leurs pairs - avec des résultats parfois dévastateurs.

Les prothèses classiques pour enfants et adultes peuvent coûter entre 30 000 et 100 000 dollars. Comme les enfants grandissent également, ce prix est totalement hors de portée pour de nombreuses familles. En comparaison, Unlimited Tomorrow prévoit de lancer sa main prothétique avancée dans le courant de l'année pour environ 10 000 dollars. L'objectif de l'entreprise est de rendre sa technologie abordable et accessible, et elle a introduit des technologies émergentes révolutionnaires pour y parvenir. Par exemple, leurs structures de prothèses de main et de bras robotisées sont fabriquées à l'aide d'un procédé d'impression en 3D appelé MultiJet Fusion (MJF) qui est capable de s'adapter au teint de la peau et d'inclure toutes les variations de couleur personnelles qui peuvent exister, comme les taches de rousseur ou les taches de naissance. Les ongles sont magnétiques et peuvent également être peints ou décorés de plusieurs façons. Cela est particulièrement important pour les enfants qui souhaitent ressembler à leurs amis et à leurs frères et sœurs et pouvoir vivre comme eux. Le scan d'un membre opposé, ainsi que d'autres mesures, sont pris pour générer la cavité et le dispositif uniques à la personne - fournissant un ajustement parfait pour son utilisateur sans essais et erreurs importants.

«Nous devions trouver un moteur électrique et un réducteur qui soient non seulement précis et reproductibles, mais aussi beaucoup plus fiables que ceux que nous utilisions à l'époque»

L'apparence n'est qu'une partie de l'histoire, bien sûr. La fonctionnalité et l'utilité sont essentielles pour qu'une prothèse robotique puisse relever les défis de la vie quotidienne. LaChappelle a commencé avec des technologies à grande échelle pour mettre au point ses conceptions et prouver ses théories des années avant d'arriver à ce qu'il produit aujourd'hui.

Si vous pouvez vous imaginer ne plus pouvoir utiliser une de vos mains, vous pouvez aussi imaginer ce que doit subir jour après jour un amputé ou une personne née sans membre. Et une fois la prothèse intégrée dans la vie d'une personne, une panne peut devenir une énorme irritation. La longévité et la fiabilité sont donc essentielles. C'est ce à quoi la société s'est attaquée lors de la construction des premières conceptions. Les moteurs et les boîtes de vitesses qu'ils ont choisis fonctionnaient assez bien, mais en raison du stress de l'utilisation quotidienne - surtout si l'on considère les actions dynamiques des enfants - les composants tombaient souvent en panne après quelques mois de fonctionnement.

Selon LaChappelle, "Nous devions trouver un moteur électrique et un réducteur qui soient non seulement précis et reproductibles, mais aussi beaucoup plus fiables que ceux que nous utilisions à l'époque". Après avoir étudié les possibilités, ils ont décidé d'incorporer deux moteurs à courant continu conçus et fabriqués par maxon (Taunton, MA). "Non seulement nous avons obtenu un moteur de meilleure qualité, mais nous avons aussi obtenu des augmentations considérables de vitesse et de couple dans un même ensemble de taille".

La prothèse TrueLimb est équipée de deux moteurs DCX 12S et de réducteurs GPX 12HP. 

Comme les moteurs DC de maxon sont petits, ils tiennent facilement dans la main robotisée d'un enfant, ce qui était le test de l'empreinte le plus important. "Cela nous a également permis d'utiliser les mêmes moteurs dans la prothèse de l'enfant que dans la prothèse de l'adulte, réduisant ainsi le nombre de composants que nous devons avoir sous la main", a déclaré M. LaChappelle.

Ces moteurs sont logés dans la paume de la main du robot, ainsi que toute l'électronique. Les moteurs, avec leur plus grande densité de puissance et leurs vitesses et couples plus élevés, utilisent des capteurs haptiques spéciaux comme retour d'information afin de pouvoir contrôler avec précision la prise de la main robotique.

Les produits Maxon utilisés pour les mains robotisées sont les moteurs de la série DCX 12S et les réducteurs de la série GPX 12HP. Les moteurs à courant continu brossé fonctionnent sur batterie pendant plusieurs jours - les batteries se rechargent à l'aide d'un dispositif de chargement sans fil. Les moteurs peuvent fonctionner à des vitesses de plus de 9000 tours/minute sur des tensions de 3V à 12V pour fournir une puissance de 1,6W. Le couple de sortie maximal continu est d'environ 1,9 mNm. Les moteurs sont conçus à partir de métaux précieux et de roulements à billes pour un fonctionnement en douceur. Le GPX 12HP est un réducteur planétaire offrant un fonctionnement silencieux dans une grande variété de rapports de réduction selon la nature de l'application.

Le contrôle précis du système de mouvement est assuré par des capteurs musculaires uniques que la société a mis au point. Les données musculaires sont traitées à l'aide d'algorithmes d'IA pour décoder l'intention de l'utilisateur et ensuite traduire ces données en mouvements de la main. Une rétroaction haptique est incorporée dans l'appareil pour permettre la perception du toucher, créant ainsi une boucle de rétroaction semblable à celle d'un humain.

Charis

Charis, 16 ans, aime tricoter, jouer du piano, faire du baby-sitting et passer du temps avec sa famille. Elle n'a pas eu de prothèse depuis qu'elle est beaucoup plus jeune, quand elle a abandonné son bras myoélectrique encombrant. Mais l'absence d'un membre a fait que son corps a développé des habitudes malsaines, s'équilibrant pour compenser la longueur de son bras, ce qui lui cause des douleurs à l'épaule. Avec son TrueLimb, elle est prête à expérimenter les avantages d'un corps mieux aligné et à faire les choses que les autres considèrent comme allant de soi, comme se coiffer en queue de cheval.

Natasha

Natasha est une fillette de neuf ans toujours souriante qui aime rester active et jouer. Née avec une différence de membre sous le coude droit, elle avait renoncé aux prothèses traditionnelles en raison de leur poids et de l'inconfort lié au port d'un harnais. Mais alors que ses nouveaux objectifs de jouer du violon et d'apprendre la gymnastique de style "Ninja Warrior" prenaient forme, elle a recherché les capacités avancées de TrueLimb pour que ses rêves puissent devenir réalité.

Unlimited Tomorrow:

Aider les enfants est une grande partie de ce qu'Unlimited Tomorrow a fait. Non seulement ils se concentrent sur l'esthétique, mais ils prennent aussi en compte les suggestions des utilisateurs pour affiner les prothèses de manière à ce qu'elles fonctionnent mieux - en plaçant des moteurs dans la paume plutôt que dans le bras pour permettre un meilleur mouvement du poignet - mais aussi pour qu'elles soient plus facilement acceptées par l'utilisateur. Comme chaque appareil est fabriqué à partir d'un scan numérique à haute résolution, ils s'adaptent mieux que les prothèses standard ne le font généralement. Le meilleur de ces prothèses robotisées n'est pas leur couleur, leur fonctionnement ou leur longévité, mais le sourire des enfants et des jeunes qui les utilisent.

www.unlimitedtomorrow.com

 

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