C-Leg© de MDP, les moteurs qui réinventent la prothèse de jambe intelligente

Monter une marche, se promener sur un sentier accidenté… Pour les personnes ayant subi une amputation, certaines activités quotidiennes deviennent synonymes de combat permanent. Avec le C-Leg®, ce type d'obstacle est franchissable sans effort. Ce système de prothèse de jambe intelligente, développée par l'entreprise Ottobock, spécialisée dans l'ingénierie médicale et leader mondial dans le domaine des prothèses, facilite la vie des personnes ayant subi une amputation fémorale.

Une articulation intelligente du genou
Actuellement, plus de 40 000 personnes à travers le monde bénéficient déjà des avantages du système C-Leg®. Ce qui différencie cette prothèse ? L’articulation intelligente du genou, qui s'adapte en temps réel à la phase de marche choisie par la personne. En effet, le capteur de l'articulation du genou fournit les informations nécessaires au réglage dynamique de la phase pendulaire, selon la longueur et la fréquence du pas. Grâce à son système hydraulique, l'articulation limite la capacité de flexion maximale durant la phase pendulaire, c'est-à-dire quand la prothèse se trouve suspendue dans l'air.

Résultat, la démarche du porteur de la prothèse est plus harmonieuse et le mouvement de l'articulation du genou, plus léger. Les terrains accidentés, l'obscurité ou encore la foule dense, ne sont plus source de désagréments pour les porteurs de prothèses : le système C-Leg® s'adapte automatiquement à chaque situation.

Le risque de chute ou de trébuchement est ainsi considérablement réduit, ce qui rassure le porteur de la prothèse. Pour les plus sportifs, un mode spécial permet même de configurer le C-Leg® pour des activités telles que le ski de fond ou le vélo. Récemment, une femme de 60 ans a ainsi atteint l’altitude de 4000 mètres dans l'Himalaya, avec sa prothèse.

Des capteurs de haute précision : la charge enregistrée toutes les 0,02 secondes
Comment la commande intelligente de la prothèse peut-elle s’adapter au style de marche de la personne ? Elle s'effectue en fait par le biais d'un système hydraulique régulé à l'aide d'un microprocesseur, chargé de l'adapter à toutes les vitesses de marche de manière dynamique. La commande permet simultanément de sécuriser de manière fiable la phase bipodale de la prothèse.

Ce mécanisme de régulation éprouvé est mis en œuvre par un système très complexe de capteurs. Ces derniers enregistrent toutes les 0,02 secondes la charge, ou plus exactement les moments où la cheville se trouve au-dessus de la partie ajustée du pied, ainsi que l'angle et la vitesse angulaire de l'articulation du genou. L'articulation du genou détecte ainsi en permanence la phase de marche dans laquelle se trouve la personne au moment concerné. Une batterie ion-lithium alimente le C-Leg® en courant sur une durée d'environ 48 heures.

RE10 : petit moteur, grande performance
La caractéristique de l'hydraulique est réglée à l'aide de deux soupapes. Ces soupapes sont elles-mêmes actionnées par des moteurs DC RE 10 maxon. Chaque C-Leg® est ainsi équipé de deux moteurs. Le RE10 se distingue essentiellement par ses dimensions compactes : avec un diamètre de 10 millimètres, il représente le deuxième plus petit moteur de la gamme de moteurs DC maxon. La taille représentait, en plus du système CLL pour Longlife, un point crucial dans la décision d'Ottobock de faire appel à ces moteurs haute précision. De plus, ces derniers sont constitués de bobinages sans fer et d'aimants Neodym, ce qui permet d'atteindre des performances exceptionnelles avec un encombrement minimum.

La commutation mécanique des moteurs est assurée par des balais en métal précieux. Ainsi, les moteurs maxon garantissent un fonctionnement sans couple de saillance, et ce même à des vitesses très basses. Lors du processus de commutation avec balais, des contacts sont en permanence fermés et réouverts par le biais de la charge inductive des différents segments du bobinage du moteur.

Les étincelles produites à l'ouverture agressent les balais et le collecteur du moteur en faisant fondre la surface. "L'incendie" ainsi produit dans les balais réduit considérablement la durée de vie du système de commutation du moteur. Or, les condensateurs intégrés dans les moteurs permettent de prolonger sensiblement la durée de vie.

Des moteurs en mode pulsé ou intermittent
Avec le principe CLL (capacitor long life), un élément supplémentaire est raccordé entre deux lamelles du collecteur, c'est à dire parallèlement au contact qui s'ouvre. Le concept CLL atténue ainsi les étincelles apparues au niveau des balais, tout en ayant une influence positive sur le rayonnement électromagnétique.

Dans le C-Leg®, les moteurs maxon fonctionnent en mode pulsé ou intermittent, ce qui signifie que le moteur est activé uniquement pour des réglages brefs, et non en mode continu. Ottobock estime à 9 millions le nombre de réglages de ce type réalisés au cours du cycle de vie C-Leg®.