WO2016182421A1 - Mano protésica multiarticulada motorizada y controlable completamente por el usuario - Google Patents

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WO2016182421A1
WO2016182421A1 PCT/MX2016/000021 MX2016000021W WO2016182421A1 WO 2016182421 A1 WO2016182421 A1 WO 2016182421A1 MX 2016000021 W MX2016000021 W MX 2016000021W WO 2016182421 A1 WO2016182421 A1 WO 2016182421A1
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hand
articulated
fingers
user
proximal
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PCT/MX2016/000021
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Inventor
Miguel AMEZCUA PEREGRINA
Original Assignee
Amezcua Peregrina Miguel
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/54—Artificial arms or hands or parts thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F5/00—Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
    • A61F5/01—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/08—Gripping heads and other end effectors having finger members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/08—Gripping heads and other end effectors having finger members
    • B25J15/10—Gripping heads and other end effectors having finger members with three or more finger members

Definitions

  • the present invention relates to robotic engineering, mechatronic engineering and bionic engineering in general; in particular, it relates to the development of limb prostheses that are operated in a motorized manner and more specifically refers to a novel motorized multlartlculated prosthetic hand that can be controlled by the user.
  • a prosthesis is an artificial element developed in order to improve or replace a function, a part or a complete member of the human body or of the affected animal.
  • prostheses not necessarily to replace any limb, they also exist to replace some internal or external organ of the body, such as cardiac, auditory, ocular, breast prostheses, there are also dental prostheses, among many others; but for the purposes of the present invention we will focus exclusively on limb prostheses and in particular hand prostheses.
  • prostheses there are n prostheses of the so-called passive prostheses that consist of hands generally made of plastic materials that seek to obtain the greatest similarity in shape and appearance and textures to the human hand and are often made to measure and painted according to the hue of the patient's skin that will use them.
  • articulated prostheses that can be activated to open and close in various ways, either externally to the will of the user through remote control devices, control devices connected by electric cables, electronic devices icos, among others and there are also to be activated at will of the user through electronic and electrical devices, sensors with nerve signal transducers, etc.
  • the design and development of hand prostheses has been evolving by leaps and bounds especially with the emergence of new technologies in the field of electronics, computer science and mechanics, as well as the emergence of new materials that are more resistant, lightweight and durable.
  • hand prostheses that have been developed are intended to achieve the functions of closing and opening of the fingers.
  • hand prostheses are known as those described below.
  • I-limb ultra prostheses and the 'i-limb ultra revolution' prostheses developed by Touch Bionics which is a company that manufactures partial and complete prostheses that are very advanced, but with many limitations. they are complete hands, the 'i-limb d ig its "which is a partial device and the" livingskin "which is a purely cosmetic prosthesis.
  • This "i-limb digits" prosthesis works by two methods: using an “iPhone®” smartphone application, called “my i-limb app”, in which the user selects the grip he needs and the hand automatically moves to that "grip” and sends the myoelectric pulse so that the fingers close or open in the selected position.
  • Another form of operation is by means of remote or compact electrodes that the user preprograms from a computer.
  • the forearm muscle has an algorithm capable of identifying the serial of the forearm muscle and interpreting it and taking the position that the user has requested through said pulse to later send another that opens or closes in that position.
  • the user learns to handle four different signals and can select the four most common or most used movements in the daytime and switch between them, sending the previously selected pulse.
  • you can select from the rest of the different "grips” that the hand has pre-programmed so that the user only opens or closes in the desired position.
  • the rotation of the thumb is motorized, unlike the "Bibion ic3" prosthesis of RSLSteeper, which is manual, so that it automatically switches between lateral and opposable grip.
  • the joints are independent of each other and comes with several options of mufleca so that you have natural movements (Quick Wrist Oisconnect, Multi-flex Wrist, Flex Wrist, and Wrist Disarticulation). It also has a system called "vari-grip" that allows varying the strength of each finger independently, allowing to bear a greater load.
  • the "Bebionic3" prosthesis which is, according to themselves, the most advanced prosthesis in the world today, has fourteen different types of preconfigured grip that the user can choose using RF sensors that program using the software given by the company and pasting them where It seems convenient to function naturally. It also has the ability to switch between the different grips by moving the thumb, manually, to a specified position and sending the serial of change of position.
  • This hand has individual motors for each finger, allowing the hand to move naturally making possible the different grips it has.
  • they are complex prostheses in their configuration and structure, they are expensive and difficult to access for a large sector of the population that requires it due to their high costs.
  • Probion ics is known, which is also an electric mioe claw that has a hand-shaped glove, made of silicone and works with two controlled DC motors, one that through an endless opens or close your hand and another that controls the movement of the elbow, which can carry up to a jug.
  • This is a hand made of aluminum by machining Control Numerical Computerized CN C, whose design is patented. This company can place your prostheses from the shoulder, elbow or forearm.
  • this type of prosthesis is not adapted to fit in the stump of the forearm and does not offer independence of movement of the prosthetic fingers.
  • the "Robo Hand” prosthesis is also known, which is a purely mechanical prosthesis designed by a carpenter, who lost his fingers in an accident while working, and a mechanical effects artist. This prosthesis is attached to the patient's wrist and when he moves the wrist down, the fingers close and as soon as he moves it to its natural position, the fingers open. However, it does not include drive devices electronic, or mechanisms that allow independent movement of the fingers and is designed for partial loss of the hand or malformations.
  • wrist-type devices are cited, for example the "EQD Wrist” device that allows the user to turn the wrist manually and quickly rotate it to remove the hand to exchange it for other "gadgets * easily and also allows the patient Move the prosthesis manually, and also allows interaction with motorized wrist rotators.
  • the "Multi-Flex Wrist” doll is also known, which offers passive movements (the user accommodates it) in all directions and the user can lock the positions to keep it that way.
  • the patient can move it up to 30 ° of flexion, 30 ° of extension and neutral position, allowing the user to perform more natural movements and perform more easily and naturally in daily life.
  • They handle it allows their interaction with motorized rotators.
  • the artificial hand control mechanism is made as hydraulic systems connected to the stump.
  • the hydraulic system for the elongated stump has a control cavity of air-tight liquid, of variable volume comprising a bellows and the piston connected to the socket of the stump on the outer side of which pins are mounted, those are kinematically connected to the inclined slots of the artificial hand body.
  • the hydraulic system for the stump is made as a projection with an elastic container filled with liquid, whose outlet is connected to the internal cavity of the bellows by means of the pipe.
  • the multi-finger type hand device 1 includes a wrist portion 10, a base portion 20, and a plurality of finger mechanisms 30, the part of the wrist 10 which has a wrist sensor 12 therein, at least one of the plurality of finger mechanisms 30 has inside it a finger tip sensor 321, the base portion 20 that includes a frame-shaped portion 21, a touch sensor 25, a first substrate 23 that controls the outputs of the wrist sensor 12, the finger tip sensor 321, and the touch sensor 25, and a second substrate 24, the first substrate 23 and the second substrate 24 that is arranged opposite each other in order to match the frame portion 21 of the upper and lower part.
  • the index finger mechanism 32 (which is the same as the rest of the fingers) is divided into a first part of finger 32A, a second part of finger 32B, and a third part of finger 32C, and has a tip sensor finger 321; a first connection part 322, a second connection part 323, a first cylinder 324, a second cylinder 325, and a third connection part 327 as shown in the figure. 5.
  • the finger tip sensor 321, the first joint part 322, the second joint part 323, the first cylinder 324, and the third joint part 327 in the index finger mechanism 32 are covered with a member exterior 326 as shown in figure 5.
  • the first joint part 322 is adapted to rotate the first finger part 32A.
  • the first joint part 322 is disposed between the first finger part 32A and the second finger part 32B as shown in the figure. 5.
  • the first joint part 322 is adapted to rotate the first finger part 32A at a predetermined angle in response to the first cylinder 324 and the second cylinder 325 is driven.
  • the second joint part 323 is adapted to rotate the second finger part 32B.
  • the second joint part 323 is disposed between the second finger part 32B and the third finger part 32C as shown in the figure. 5.
  • the second joint part 323 is adapted to rotate the second finger part 32B at a predetermined angle in response to the second cylinder 325 when it is driven.
  • the third joint part 327 is adapted to rotate the third finger part 32C.
  • the artificial hand comprises very different fingers on each finger section, it requires two hydraulic actuation cylinders for each finger, housed inside the structure of said fingers for, depending on their drive, rotate one or another part of the finger, which offers a leisurely movement of the fingers being able to shrink the fingers in parts, but not simultaneously in all its parts. Between the different sections that make up the fingers, paths are defined to accommodate the "L" signal line to connect the finger tip sensor and also requires wrist sensors that detect pressure from the outside.
  • the control section comprises a plurality of drive devices consisting of a tension module 300, a detection module 400 and a drive module 500.
  • Protected technology specifically refers to a robotic finger comprising a distal joint of the finger coupled between a distal part of the finger and a middle part of the finger, a middle joint of the finger coupled between the middle part of the finger and a proximal part of the finger, an extension tendon coupled at a first end to the distal finger joint and coupled at a second end of an actuator and a flexion tendon coupled to a first end of the distal and coupled joint at a second end of the actuator; where the device The actuation is configured to move the extension tendon and the flexion tendon substantially the same distance to flex or extend the robotic finger.
  • the configuration of the articulated fingers and the drive devices are complex, since it requires an arrangement of a motor (505), a gear (510), first and second reels (520, 560), first and second sensors of force (530a, 530B), first and second tensioners (540A, 540B) and first and second tendons (550A, 550B) that are connected to both the first and second reels (520, 560) and where the second reel (560) is connected to a part (570) that can be a finger.
  • the direction of operation of the mechanism by the motor (505) determines the direction of movement of the tendons that rotate in one direction (580A) or in another direction (580B) the second reel (560) and in this way the finger extends or retracts
  • Another pneumatic arrangement as illustrated in Figure 3B can be incorporated for the same effects.
  • the finger drive system is not at all similar to that of the present invention, it is not revealed, nor is it suggested a system of motors, pulleys and cables that allow actuating in a manner independent fingers to extend or contract them.
  • the present invention has as one of the main objectives, to make available a prosthetic hand mu Itiarticu lada motorized completely controllable by the user, without the need of auxiliary external electronic devices.
  • Another objective of the invention is to provide a motorized multi-articulated prosthetic hand, which also offers independence of movement between the different fingers that make it up, with a wide range of degrees of freedom in their movement and wrist.
  • Another objective of the invention is to provide a motorized multi-articulated prosthetic hand, which also does not require fixing bolts to generate the articulated joints between the different sections of the fingers; nor does it require motors, pulleys, or gears in each joint to grant the movements of these.
  • Another object of the invention is to provide a motorized multi-articulated prosthetic hand, which is also structurally simple, compact; but mechanically resistant and highly functional.
  • Another objective of the invention is to provide a motorized multi-articulated prosthetic hand, which also comprises a socket with a forearm to engage in the stump of a patient's forearm and allow the surface myoelectric sensor elements placed in the patient's body to send the signals to the control and activation devices of the hand according to the user's instructions.
  • Another objective of the invention is to provide a motorized multi-articulated prosthetic hand, which also comprises an ergonomic design, easy to connect and handle by the user and with a structural conformation of knuckles that allows free movement in the joints without affecting it.
  • Another objective of the invention is to provide a motorized mu prosthetic hand, which is also low cost in its manufacture and in its sale price so that it is accessible to a greater number of users who require it.
  • the multi-articulated prosthetic hand motorized and fully controllable by the user in accordance with the preferred embodiment of the invention consists of a forearm section defining a connection socket at its distal end, adapted to receive and securely fix the stump of the forearm of an amputated patient and who understands at his near end!
  • connection means defining a wrist section that pivotally engages in a pivotal connection cavity of a posterior portion of the prosthetic hand; which defines, in a plan view of the palm of the hand, an internal lateral edge, an external lateral edge that defines a socket adapted to articulate by means of a bolt a metacarpal element of the thumb, and an anterior edge where define four fixed connection elements spaced apart, to jointly connect the index, middle, ring and little fingers; each of said fingers being formed by a proximal phalanx articulated connected at its proximal end!
  • said metacarpal element of the thumb comprises a fixed connection element for articulably connecting the proximal end of a proximal phalanx that is articulatedly connected at its distal end with the proximal end of a distal phalanx.
  • said third and fourth drive cables are conducted through a plurality of conduits distributed inside the hand through the wrist connection section to stay in the forearm section where their ends are connected on pulleys of a drive system with at least one independent motor assembly for each cable of each finger, of an electromechanical drive system in response to serials of surface myoelectric sensors arranged in the mouflon area or other areas of the user's arm such as the biceps, which they are processed by a microcontroller with a specialized algorithm that processes the frequencies received (potential difference) and divides them into ranges that are assigned to each motor for its independent drive.
  • the articulated connections of the different phalanges of each finger consist of ball-type connections that allow the rotation of the different phalanges at these articulated connection points to retract or extend them jointly, whether simultaneously or independently and to be able to close and open the hand or in two directions to open and close.
  • the ma is not made up of two symmetrical sections (a section that defines the palm of the hand and the other section that defines the back of the hand) that are adapted to join in their area perimeter and in certain areas of the internal surface with fixing means and which define in its internal surface a plurality of channels that form the plurality of conduits through which the four actuating cables of each finger are formed and which are distributed and led from the rear area where the cavities that define the pivotal connection oce of the wrist section of the forearm are understood, to the leading edge where the fixed connection elements where the Ind ice fingers are articulated are connected, measure, cancel and mention; and where on the outer side edge the adapted punch is defined with two parallel projections where the fixing bolt of the metacarpal element of the thumb is set.
  • the fixed connection elements of the front edge of the hand and the fixed connection element of the metacarpal element are male connection elements consisting of a projection that define a partially spherical body at its end They are grounded in the upper part of their central vertical axis and partially recessed in their upper hemisphere that offer a slight deformation to facilitate its coupling and articulated connection with female connection elements of the proximal ends of the proximal phalanges; in addition to facilitating the communication of the different conduits between the phalanx sections, which lead the fingers drive cables.
  • said proximal, intermediate and distal phalange sections of the fingers consist of a substantially cylindrical body of varying length according to the desired length on each finger, so that it resembles the length of the fingers.
  • different fingers of a human hand wherein the proximal end of said proximal, intermediate and distal phalanges of the different fingers comprise a substantially cylindrical female connector element comprising a coupling socket that runs vertically from the area of the lower hemisphere to the front area, adopted to receive and connect articulately , in the case of the proximal phalanges, the fixed connection elements of the anterior edge of the prosthetic hand and in the case of the intermediate and distal phalanges, male connection elements arranged at the distal end only of the proximal and intermediate phalanges; and wherein said male connecting element consists of substantially spherical bodies of flat lateral faces and with a frontal groove that runs from the upper hemisphere to the lower frontal area, to offer some deformation for its articulate
  • This type of articulated connection type pen allows the phalanges of the fingers can retract forward to close the hand and extend it to open the hand, limiting the extension of the fingers to a perpendicular position with respect to the axis of the hand without retracting towards the dorsal area of the hand.
  • the fatal ends of the phalanges distal to all fingers may have a cylindrical termination or some other desired shape.
  • the individual motors for each pair of cables of each finger are arranged in an array of motors mounted transversely in linear support structures that are housed inside the forearm section; wherein at each output arrow of said DC motors a crown-auger is coupled to provide the change of rotation (90 ° rotation) and at the protruding end of that arrow the pulley is mounted where it is fixed and wound each wire (It is important to specify that the fingers carry only two motors since they are two cables per motor).
  • the electromechanical system is defined by the assembly of motors with their crowns-pulleys and pulleys, the myoelectric sensors that send the signals received from the user's body to analog filters that pass them to the analog-to-digital converters, whose signal is subsequently processed in the microcontroller where filters will be provided pass bands and depending on the received signal, the pulse signal will be controlled with modulation (PWM) even controller making the motor respective is activated.
  • PWM modulation
  • the microcontroller algorithm allows the signals to be processed and the frequency divided into preset ranges by assigning each range to each motor independently (for example, the frequency range that can be received is 5 to 520 Hz, which can be Divide into ranges of less than 5 to 30 Hz, 31 to 56 Hz and so on, so that each separate and divided range is assigned to a different engine, so that the user is in control absolute on the hand and that each finger is independent of each other.
  • the frequency received is close to the limit of the range, the greater the speed of the finger and the greater the intensity of the signal, the greater the force.
  • a pair of additional motors protected in said forearm are adapted and configured to receive and operate at least one pair of cables for actuating the wrist, which exit at the end of said forearm and pass by a protuberance arranged on the wrist and held in perforations performed on the sides of the palm of the hand to allow movement up and down; and for lateral movements, perforations are carried out on the sides of the label to hold another pair of cables operated by the same pair of motors.
  • Figure 1 shows a front perspective view in elevation of the user controlled motorized multi-articulated prosthetic hand, with the forearm section and wrist section attached.
  • Figure 2 illustrates an anterior perspective view of the user controlled motorized multi-articulated prosthetic hand, with the fingers partially contracted.
  • Figure 3 shows a front view of the user controlled motorized multi-articulated prosthetic hand, with partially contracted fingers.
  • Figure 4 illustrates a side view of the closed motorized multi-articulated prosthetic hand.
  • Figure 5 illustrates a front view of the closed prosthetic hand with the thumb extended, showing the independence of movement between the fingers.
  • Figure 6 illustrates a front view of the closed prosthetic hand with the index and middle fingers extended, and the thumb, ring and little fingers contracted, showing the independence of movement between the fingers.
  • Figures 7a and 7b show a plan view of the inner face of the dorsal section and the inner face of the palm of the motorized multi-articulated prosthetic hand controlled by the user.
  • Figure 7b ' is a conventional perspective view of the palm section of the user controlled motorized multi-articulated prosthetic hand.
  • Figures 8, 8a and 8b show a front view, an external side view and a longitudinal section AA ' indicated in Figure 8a, respectively, of the metacarpal element of the thumb.
  • Figures 9, 9a, 9b and 9c illustrate a conventional perspective view, a front view, a longitudinal section BB 'shown in Figure 9a and a bottom view, of a proximal or intermediate phalanx.
  • Figures 10, 10a, 10b and 10c show a side view, a longitudinal section on the CC line (indicated in Figure 10), a front view and a longitudinal section on the line DD ' (indicated in Figure 10b), respectively , of the index finger of the user-controlled motorized multi-articulated prosthetic hand.
  • Figure 11 shows a conventional perspective of a motor assembly of the electromechanical system for actuating the cables for operating the fingers of the motorized multi-articulated prosthetic hand controlled by the user.
  • Figure 11a shows a top view of a motor assembly of the electromechanical system for actuating the cables for operating the fingers of the hand ⁇ motorized multi-articulated prosthetic controlled by the user.
  • the multi-articulated prosthetic hand motorized and fully controllable by the user consists of a forearm section (1) defining a connection socket (2) at its distal end, adapted to receive and securely fix the stump of the forearm of an amputated patient (not shown) and comprising at its proximal end a wrist connection means (3) that pivotally engages in a pivotal connection cavity (4) of a posterior portion of the prosthetic hand ( 5); which defines, in a plan view seeing the palm of the prosthetic hand (5), an internal lateral edge (6), an external lateral edge (7) defining a serve (8) adapted to articulate a metacarpal element (10) of the thumb (11) articulated by means of a pin (9), and an anterior edge (12) where four fixed connection elements (13) are defined (see figures
  • Said metacarpal element (10) of the thumb (11) comprises a fixed connection element (21) for articulating connecting the proximal end of a proximal phalanx (18) which is articulably connected at its distal end with the proximal end of a phalanx distal (20).
  • the prosthetic hand (5) is formed by a section that defines the palm of the hand (22) and the other section that defines the back of the hand (23) in this case with view of the internal face of both sections; both sections are adapted to join in their perimeter zone and in certain areas of the internal surface with fixing means (not shown) that penetrate holes (24) and that define in their internal surface a plurality of channels (25) that form the plurality of conduits through which drive cables (not shown) of each finger of the prosthetic hand are conducted and that are distributed and conducted from the rear area where the cavities that will define the pivot connection cavity are understood ( 4) from the wrist section of the forearm (see figure 1), to the leading edge (12) where the fixed connection elements (13) are defined where the index, middle, ring and pinky fingers are articulated (see figures 1 to 6); and where on the outer side edge (7) the take-off (8) adapted with two parallel projections (26) where the pin (9) for fixing the metacarpal element (10) of the thumb
  • the fixed connection elements (13) of the leading edge (12) of the prosthetic hand (5) and the fixed connection element (21) of the metacarpal element (10) are male connection elements consisting of a projection (13a) that define at its end a spherical body (13b) partially grooved in the upper area of its vertical central axis and partially hollowed in its upper hemisphere that offer a slight deformation to facilitate its coupling and articulated connection with female connection elements (illustrated and described in Figures 9 to 10c) of the proximal ends of the proximal phalanges (18) [see Figures 1 to 6J; in addition to facilitating the communication of the different conduits between the phalange sections, which lead the finger drive cables [described below].
  • the metacarpium element (10) is shown in different views and a section, which can be seen that it defines two lateral projections (27) adapted with a transverse bore (28) to receive the bolt (9) fixing (see figures 3 and 5); at the upper right edge it defines its fixed connection element (21) which also comprises a projection (21a) that defines at its end a spherical body (21b) partially grooved in the upper area of its vertical central axis and partially recessed in its hemisphere upper that offer a slight deformation to facilitate its coupling and articulated connection with female connection elements (illustrated and described in Figures 9 to 10c) of the proxlmal phalanx (18) of the thumb (11).
  • a proximal or middle phalanx (18 or 19) that is used for illustrative purposes only, they consist of a substantially cylindrical body (29) of varying length according to the desired length in each finger, so that it resembles the length of the different fingers of a human hand; wherein the proximal end of said proximal and intermediate phalanges of the different fingers (as well as the distal phalanx not shown in these figures) comprise a substantially cylindrical female connector element (30) comprising a coupling (31) that runs vertically from the zone of the lower hemisphere to the frontal zone, adopted to receive and connect articulately, in the case of the proximal phalanges (18), the fixed connection elements (13) of the anterior edge (12) of the prosthetic hand (5) and in the case of the middle (19) and distal phalanges (20), male connection elements (32) arranged in the difital end only of the proximal phalanges (18) and measured (19); and where
  • each phalange section in a second right lateral plane, when the prosthetic hand is seen from the palm in a plan view (see figures 3, 5 and 6); and wherein the set of third longitudinal conduits (38) of each phalange section are intercommunicated with each other and adapted to conduct a third drive cable (not shown) fixed at its distal end in a third plane of the distal end of the distal phalanges (20) to move the fingers laterally to the left; and the set of fourth longitudinal conduits (39) of each phalange section interconnected with each other and adapted to receive a fourth drive cable (not shown) fixed at its distal end in a flat room at the distal end of the distal phalanges to move fingers laterally to the right.
  • said third and fourth drive cables are conducted through a plurality of conduits distributed inside the prosthetic hand (5) [see figures 7a, 7b and 7b ' ] passing through the wrist connection section to stay in the forearm section (1) [see figure 1] where its ends are connected on pulleys (36) of an actuation system with at least one independent motor assembly (37) for each pair of wires of each finger, of an electromechanical drive system in response to signals from surface myoelectric sensors (not shown) arranged in the stump area or other areas of the user's arm such as the biceps , which are processed by a microcontroller with a specialized algorithm that processes the frequencies received (potential difference) and divides them into ranges that are assigned to each motor for its independent drive.
  • the motors of the independent motor assembly (37) for each pair of cables of each finger are arranged in an arrangement of transversely mounted motors in linear support structures (40) that are housed inside of the forearm section (1) [see figure 1]; wherein on each output arrow (41) of said motors of the independent motor assembly (37) a worm gear (42) is coupled to provide the change of rotation (90 ° rotation) and at the projecting end of said arrow (41) the pulley (36) is mounted where each cable is fixed and wound (not shown).
  • a pair of additional motors (not shown) protected in said forearm section (1) are adapted and configured to receive and operate at least one pair of cables (not shown) for wrist actuation, which exit at the end of said forearm section (1) and pass through a protuberance (43) arranged in the means of connection of the wrist (3) and are held in perforations (44) practiced on the sides of the palm of the prosthetic hand (5) to allow movement up and down; and for lateral movements, perforations are performed on the sides of the wrist connection means label (not shown) to hold another pair of cables operated by the same pair of motors (not shown).

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Abstract

Una mano protésica multiarticuiada motorizada y controlable completamente por el usuario, del tipo conformada por una sección de antebrazo que define un sockeí de conexión en su extremo distal, adaptado para recibir y fijar firmemente el muñón del antebrazo de un paciente amputado y que comprende en su extremo proximal un medio de conexión que define una sección de muñeca que se acopla pivotalmente en la mano protésica, la cual comprende una pluralidad de dedos articulados; caracterizada el dedo pulgar se conforma por un metacarpio, una falange próxima! y una falange distal conectadas entre si mediante conexiones articuladas tipo rotula; y los dedos índice, medio, anular y meñique, están conformados éstos por una falange proximal, una falange intermedia y una falange distal, interconectadas mediante conexiones articuladas tipo rotula; en donde dichas falanges y dicho elemento de metacarpio, comprenden cuatro conductos intercomunicados adaptados para conducir cables de accionamiento que se conducen a través de una pluralidad de conductos distribuidos en el interior de la mano hasta alojarse e n la sección de antebrazo donde sus extremos se conectan en poleas accionadas por motores de un sistema de accionamiento electromecánico en respuesta a señales de sensores mioeléctrícos superficiales.

Description

MANO PROTÉSICA MU LTIARTICULADA MOTORIZADA Y CONTROLABLE COMPLETAMENTE POR EL USUARIO
CAMPO DE LA INVENC IÓN
La presente Invención te relaciona con la ingeniería robótica, la ingeniería mecatrónica y la ingeniería biónica en lo general; en lo particular se relaciona con el desarrollo de prótesis de extremidades que se operan de manera motorizada y más específicamente está referida a una novedosa mano protésica multlartlculada motorizada controlable por el usuario.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Es bien conocido en el estado de la técnica la existencia de diversas prótesis desarrolladas como extensiones artificiales de partes del cuerpo tinto humanas como animales, que de alguna manera reemplazan los miembros que han sido amputados por diversas causas y que pretende ofrecer una funcionalidad similar a la del miembro que fue amputado.
Una prótesis es un elemento artificial desarrollado con el fin de mejorar o reemplazar una función, una parte o un miembro completo del cuerpo humano o del animal afectado.
Desde luego que existen otro tipo de prótesis, no necesariamente para reemplazar alguna extremidad , también lo existen para suplir algún órgano interno o externo del cuerpo , como pueden ser prótesis cardiacas, auditivas, oculares, mamarias, las hay también prótesis dentales , entre muchas otras; pero para los propósitos de la presente invención nos enfocaremos exclusivamente en las prótesis de las extremidades y en particular a las prótesis de mano .
En cuanto a las prótesis de mano, existe n prótesis de las denominadas prótesis pasivas que consisten en manos generalmente hechas de materiales plásticos q ue persiguen obtener la mayor similitud en forma y a pariencia y texturas a la mano humana y muchas veces están hechas a la medidas y pintadas de acuerdo con la tonalidad de la piel del paciente q ue las usará. Por otro lado existen las prótesis articuladas q ue pueden ser activadas para abrirse y cerrarse de diversas maneras , ya sea de manera externa a la voluntad del usuario a través de dispositivos de control a distancia , dispositivos de control conectados mediante cables eléctricos , d ispositivos electrón icos , en tre otros y también las hay para activarse a voluntad del usuario mediante dispositivos electrónicos y eléctricos, sensores con transductores de señales nerviosas, etc. El d iseño y desarrollo de las prótesis de mano ha venido evolucionando a pasos agigantados sobre todo con la aparición de nuevas tecnologías en el campo de la electrónica, la informática y la mecánica , asi como por la aparición de nuevos materiales más resistentes, ligeros y duraderos.
En muchos de los casos, las prótesis de mano que se han venido desarrollado tienen como propósitos lograr las funciones de cierre y apertura de los dedos.
En el estado de la técnica se conocen prótesis de mano como las que se describen a continuación .
Prótesis "i-limb ultra" y la prótesis 'i-limb ultra revolution" desarrolladas por Touch Bionics que es u na empresa que fabrica prótesis parciales y completas su mamente avanzadas, pero con muchas limitantes . Entre las prótesis q ue maneja están la que son manos completas, la 'i-limb d ig its" que es u n dispositivo parcial y la "livingskin" que es una prótesis puramente cosmética.
Esta prótesis "i-limb digits" funciona por dos métodos: mediante una aplicación para teléfonos inteligentes "iPhone®", llamada "my i-limb app" , en la que el usuario selecciona el agarre que necesita y la mano automáticamente se mueve a ese "agarre" y manda el pulso mioeléctrico para q ue los dedos cierren o abran en la posición seleccionada. Otra forma de funcionamiento es mediante electrodos remotos o compactos que el usuario preprograma desde una computadora .
Además , cuenta con un algoritmo capaz de identificar la serial del músculo del antebrazo e interpretarlo y tomar la posición que el usuario haya pedido mediante dicho pulso para posteriormente mandar otra que abra o cierre en esa posición . El usuario aprende a manejar cuatro señales diferentes y puede seleccionar los cuatro movimientos más comunes o más usados en el d ia a d ía y cambiar entre ellos, mandando el pu lso seleccionado con anterioridad . Además, utilizando un teléfono inteligente "¡Phone®", puede seleccionar entre el resto de los diferentes "agarres" que tiene pre-programados la mano para que el usuario solo abra o cierre en la posición deseada. La rotación del pulgar es motorizada, a diferencia de ia prótesis " Bibion ic3" , de RSLSteeper, que es manual, de tal manera que automáticamente cambia entre agarre lateral y oponible. Las articulaciones son independientes unas de otras y viene con varias opciones de mufleca para que tenga movimientos naturales (Quick Wrist Oisconnect, Multi-flex Wrist, Flex Wrist, and Wrist Disarticulation). Cuenta además con un sistema llamado "vari- grip" que permite variar la fuerza de cada dedo de manera independiente, permitiendo soportar una carga mayor.
Sin embargo estás prótesis requieren de equipo y dispositivos electrónicos externos para poder recibir instrucciones y ejecutar los movimientos preprogramados; esto no hace que la prótesis sea practica en el uso y manejo diario de los usuarios y no permite un comportamiento ordinario de la prótesis en el quehacer del usuario, ya que éste debe enviar previamente instrucciones desde un teléfono inteligente o desde una PC.
La prótesis "Bebionic3" que es, de acuerdo con ellos mismos, la prótesis más avanzada en el mundo actualmente, posee catorce diferentes tipos de agarre preconfigurados que el usuario puede elegir mediante sensores RF que programa utilizando el software dado por la empresa y pegándolos donde crea conveniente para desenvolverse con naturalidad. Así mismo, posee la capacidad de cambiar entre los diferentes agarres moviendo el pulgar, de manera manual, a una posición especificada y mandando la serial de cambio de posición .
Esta mano posee motores individ uales para cada dedo , permitiendo mover la mano con natu ralidad haciendo posible los diferentes agarres que posee . Sin embargo son prótesis complejas en su configuración y estructu ración , son costosas y de difícil acceso para un amplio sector de la población que lo requ iere por los costos elevados de las mismas. Por otro lado se conoce la prótesis desarrollada por la empresa mexicana Probion ics que es u na garra también mioe léctrica q ue posee un guante en forma de mano , fabricado en silicón y funciona con dos motores DC controlados, uno que mediante un sin fin abre o cierra la mano y otro que controla el movimiento del codo, la cual puede cargar hasta un garrafón . Esta es una mano fabricada en aluminio mediante maquinado Control N umérico Computerizado CN C , mano cuyo diseño está patentado. Está empresa puede colocar sus prótesis desde el hombro, codo o antebrazo . Sin embargo este tipo de prótesis no está adaptada para acoplarse e n ei muñón del antebrazo y no ofrece independencia de movimiento de los dedos de la prótesis .
Se conoce también la prótesis de "Robo Hand" que es una prótesis puramente mecánica diseñ ada por un carpintero, que perdió los dedos en un accidente mientras trabajaba , y un artista de efectos mecánicos . Esta prótesis va sujeta de la mu ñeca del paciente y cuando éste mueve la muñeca hacia abajo , los dedos se cierran y en cuanto la mueve a su posición natural, los dedos se abren. Sin embargo no comprende d ispositivos de accionamiento electrónicos, ni mecanismos que permitan un movimiento independiente de ios dedos y está diseñada para pérdida parcial de la mano o malformaciones. Por otro lado y solo como referencia, se citan dispositivos tipo muñeca, por ejemplo el dispositivo "EQD Wrist" que permite al usuario girar la muñeca manualmente y rápidamente girarla para quitar la mano para intercambiarla por otros "gadgets* fácilmente y también permite al paciente mover, manualmente, la prótesis. Además permite su interacción con rotadores de muñeca motorizados.
También se conoce la muñeca "Multi-Flex Wrist", que ofrece movimientos pasivos (el usuario la acomoda) en todas direcciones y el usuario puede bloquear las posiciones para que se mantenga asi. El paciente puede moverla hasta 30° de flexión, 30° de extensión y posición neutral, permitiendo al usuario realizar movimientos mas naturales y desenvolverse con mayor facilidad y naturalidad en la vida diaria. Al igual que el otro modelo de muñeca que manejan, permite su interacción con rotadores motorizados.
También están los brazos desarrollados por el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins que funcionan mediante los nervios relacionados a los movimientos de la mano y brazos. Lo que hicieron fue, mediante una cirugía, reasignarlos para que, mediante su activación, dieran movimiento a las prótesis. Efectuando una búsqueda para establecer el estado de la técnica más cercano, se encontró el documento de patente australiano UA92149 de Ihnashkln Ivan Serhiiovych et al del 18 de diciembre de 2006, la cual divulga una mano artificial que comprende un cuerpo, dedos artificiales, un mecanismo de control de la mano artificial, férulas para la fijación de la mano artificial en el área del muñón.
El mecanismo de control de la mano artificial se hace como sistemas hidráulicos conectados al muñón. El sistema hidráulico para el muñón alargado tiene una cavidad de control de líquido hermético al aire, de volumen variable que comprende un fuelle y el émbolo conectado al socket del muñón en el lado exterior de la cual se montan pasadores, esas están cinemáticamente conectado a las ranuras inclinadas del cuerpo de mano artificial.
El sistema hidráulico para el muñón se hace como saliente con recipiente elástico lleno de liquido, cuya salida está conectada a la cavidad interna del fuelle por medio de la tubería.
En el fuelle externo están montados empujadores finales con soportes esféricos localizar al resorte brazos de palanca de los dedos artificiales. Sin embargo dicha mano artificial, como se describe, es hidráulica y no ofrece las bondades de la presente invención de una independencia marcada de movimiento de los dedos y un amplio rango en los grados de libertad que se consiguen en los dedos de manera independiente y en la muñeca. Se encontró también la patente norteamericana US8.672.378B2 de Yasuhiro Yamasaki et ai. del 31 de octubre de 2012 la cual protege un dispositivo de mano del tipo de múltiples dedos que facilita los acuerdos de cableados que conectan elementos de accionamiento que impulsan las yemas de los dedos y similares de un robot con los miembros que controlan los miembros de conducción. El dispositivo de mano de tipo de múltiples dedos 1 Incluye una porción de muñeca 10, una porción de base 20, y una pluralidad de mecanismos de dedo 30, la parte de la muñeca 10 que tiene en el mismo un sensor de la muñeca 12, al menos uno de la pluralidad de mecanismos de dedo 30 tiene en su interior un sensor de la punta del dedo 321, la porción de base 20 que incluye una porción en forma de bastidor 21, un sensor táctil 25, un primer sustrato 23 que controla las salidas del sensor de la muñeca 12, el sensor de la punta del dedo 321, y el sensor táctil 25, y un segundo sustrato 24, el primer sustrato 23 y el segundo sustrato 24 que está dispuesto frente a uno a fin de emparedar la porción de bastidor 21 de la parte superior e inferior. El mecanismo de dedo Índice 32 (que es igual que el resto de los dedos) se divide en una primera parte de dedo 32A, una segunda parte de dedo 32B, y una tercera parte de dedo 32C, y tiene un sensor de la punta del dedo 321; una primera parte de unión 322, una segunda parte de unión 323, un primer cilindro 324, un segundo cilindro 325, y una tercera parte de unión 327 como se muestra en la figura. 5. El sensor de la punta del dedo 321, la primera parte de unión 322, la segunda parte de unión 323, el primer cilindro 324, y la tercera parte de unión 327 en el mecanismo de dedo índice 32 están cubiertas con un miembro exterior 326 como se muestra en la figura 5.
La primera parte de unión 322 está adaptada para girar la primera parte de dedo 32A. La primera parte de unión 322 está dispuesta entre la primera parte de dedo 32A y la segunda parte de dedo 32B como se muestra en la figura. 5. La primera parte de unión 322 está adaptado para girar la primera parte de dedo 32A en un ángulo predeterminado en respuesta al primer cilindro 324 y el segundo cilindro 325 es impulsado.
La segunda parte de unión 323 está adaptado para girar la segunda parte de dedo 32B. La segunda parte de unión 323 está dispuesta entre la segunda parte de dedo 32B y la tercera parte de dedo 32C como se muestra en la figura. 5. La segunda parte de unión 323 está adaptado para girar la segunda parte de dedo 32B en un ángulo predeterminado en respuesta al segundo cilindro 325 cuando es impulsado. Además, la tercera parte de unión 327 está adaptada para girar la tercera parte de dedo 32C. Como se describe en dicho documento, si bien la mano artificial comprende dedos mu Itiarticu lados en cada sección de dedo, ésta requiere de dos cilindros hidráulicos de actuación para cada dedo, alojados en el interior de la estructura de dichos dedos para, dependiendo de su accionamiento, girar una u otra parte del dedo, lo que ofrece un movimiento pausado de los dedos pudiendo encoger los dedos por partes, pero no de manera simultánea en todas sus partes. Entre las diferentes secciones que conforman los dedos se definen caminos para alojar línea de seftal "L" para conectar el sensor del extremo del dedo y también requiere de sensores en la muñeca que detectan la presión desde el exterior.
La configuración estructural, la forma de operación y los elementos responsables de la operación de la mando de dicha patente, no se aproximan, ni se asemejan a los de la presente invención; además no revela, ni sugiere que el accionamiento de los dedos sea mediante motores, cables y poleas que permitan abrir o cerrar la mano en donde las diferentes secciones de los dedos se pueden mover simultáneamente para cerrase o abrirse.
Se encontró también la patente US8660695 B2 de Armando de la Rosa Tames, et al. del 02 de julio de 2013, la cual protege una mano robótica que imita más de cerca una mano humana, conformada por una sección de mano 10 y una sección de control 20, la sección de mano 10 comprende cuatro dígitos 102, 104, 106, 108 y un pulgar 110 y una sección de muñeca 140, 142, 144. En donde la sección de control comprende una pluralidad de dispositivos de accionamiento que se conforma por un módulo tensor 300, un módulo de detección 400 y un módulo de accionamiento 500. La tecnología protegida se refiere específicamente a un dedo robótico que comprende una articulación distal del dedo acoplado entre una parte distal del dedo y una parte media del dedo, una articulación media del dedo acoplada entre la parte medía del dedo y una parte proximal del dedo, un tendón de extensión acoplado en un primer extremo a la articulación distal del dedo y acoplado en un segundo extremo de un dispositivo de actuación y un tendón de flexión acoplado a un primer extremo de la articulación distal y acoplado en un segundo extremo del dispositivo de actuación; en donde el dispositivo de actuación está configurado para mover el tendón de extensión y ei tendón de flexión substancialmente la misma distancia para flexionar o extender el dedo robótico. Sin embargo la configuración de los dedos articulados y los dispositivos de accionamiento son complejas, ya que requiere de un arreglo de un motor (505), un engranaje (510), primero y segundo carretes (520, 560), primero y segundo sensores de fuerza (530a, 530B), primero y segundo tensores (540A, 540B) y primeros y segundo tendones (550A, 550B) que están conectados tanto al primer y segundo carretes (520, 560) y en donde el segundo carrete (560) está conectado a una parte (570) que puede ser un dedo de la mano. El sentido de accionamiento del mecanismo por el motor (505) determina el sentido de desplazamiento de los tendones que giran en un sentido (580A) o en otro sentido (580B) el segundo carrete (560) y de este modo el dedo se extiende o se retrae. Otro arreglo neumático como el ilustrado en la figura 3B puede incorporarse para los mismos efectos.
Como puede apreciarse en la descripción y en las diferentes figuras, el sistema de accionamiento de los dedos no es para nada similar al de la presente invención, no se revela, ni se sugiere un sistema de motores, poleas y cables que permitan accionar de manera independiente los dedos para extenderlos o contraerlos.
Otros documentos localizados se citan como referencia como elementos que pertenecen al mismo campo técnico y que forman parte del estado de la técnica, sin que ellos sean relevantes para afectar la novedad de la presente invención. Asi, por ejemplo, se encontró el documento US8, 469,424 del 03 de septiembre del 2010, que divulga y protege una mano robótica accionada por una pluralidad de cilindros hidráulicos de presión; el documento de solicitud de patente internacional publicado como WO2012153931 del 01 de mayo de 2012 que revela una mano para un robot que está activada con un movimiento de adaptación que permite a los nudillos moverse de manera diferente dependiendo de contacto con un objeto.
Ante la necesidad de contar con prótesis de mano multiarticuladas motorizadas que se puedan controlar por el usuario y que sean estructuralmente sencillas en su conformación y ensamble, que sean de fácil accionamiento, que comprendan conexiones articuladas sin necesidad de pernos en las diferentes partes articuladas que conforman los dedos de la mano y dispositivos de accionamiento sencillos, prácticos y funcionales que permitan una operación individual e independiente entre los diferentes dedos, del pulgar y la muñeca, fue que se desarrolló la presente invención.
OBJETIVOS DE LA INVENCIÓN
La presente invención tiene como uno de los objetivos primordiales, hacer disponible una mano protésica mu Itiarticu lada motorizada controlable completamente por el usuario, sin necesidad de dispositivos electrónicos externos auxiliares. Otro objetivo de la invención es proveer una mano protésica multiarticulada motorizada, que además ofrezca independencia de movimiento entre los diferentes dedos que la conforman, con un amplio rango de grados de libertad en el movimiento de los mismos y de la muñeca.
Otro objetivo de la invención es proveer una mano protésica multiarticulada motorizada, que además no requiere de pernos de fijación para generar las uniones articuladas entre las diferentes secciones de los dedos de la mano; ni requiere de motores, ni poleas, ni engranes en cada articulación para otorgar ios movimientos de éstas.
Otro objetivo de la invención es proveer una mano protésica multiarticulada motorizada, que además sea estructuralmente simple, compacta; pero mecánicamente resistente y altamente funcional.
Otro objetivo de la invención es proveer una mano protésica multiarticulada motorizada, que además comprenda un socket con un antebrazo para acoplarse en el muñón del antebrazo de un paciente y permita que los elementos sensores mioeléctricos superficiales colocados en el cuerpo del paciente puedan enviar las señales a los dispositivos de control y activación de la mano de acuerdo a las indicaciones del usuario.
Otro objetivo de la invención es proveer una mano protésica multiarticulada motorizada, que además comprenda un diseño ergonómico, de fácil acoplamiento y manejo por el usuario y con una conformación estructural de nudillos que permita el libre movimiento en las articulaciones sin afectarlo.
Otro objetivo de la invención es proveer una mano protésica mu Itiarticulada motorizada, que además sea de bajo costo en su manufactura y en su precio de venta para que sea accesible a un mayor número de usuario que la requieran.
Y todas aquellas cualidades y objetivos que se harán aparentes al realizar una descripción general y detallada de la presente Invención apoyados en las modalidades ilustradas.
BREVE DESCRIPCIÓN DEL INVENTO
De manera general la mano protésica multiarticulada motorizada y controlable completamente por el usuario, de conformidad con la modalidad preferida de la invención consta de una sección de antebrazo que define un socket de conexión en su extremo distal, adaptado para recibir y fijar firmemente el muñón del antebrazo de un paciente amputado y que comprende en su extremo próxima! un medio de conexión que define una sección de muñeca que se acopla pivotalmente en una oquedad de conexión pivotal de una porción posterior de la mano protésica; la cual define, en una vista en planta viendo la palma de la mano, un borde lateral interno, un borde lateral externo que define un saque adaptado para conectar articuladamente mediante un perno un elemento de metacarpio del dedo pulgar, y un borde anterior donde se definen cuatro elementos de conexión fijos espaciados entre sí, para conectar articuladamente los dedos índice, medio, anular y meñique; estando conformados cada uno de dichos dedos por una falange proximal conectada articuladamente en su extremo próxima! con el correspondiente elemento de conexión fijo del borde anterior de la mano y conectada articuladamente en sus extremo distal con el extremo proximal de una falange media cuyo extremo distal está conectado articuladamente con el extremo proximal de una falange distal; y en donde dicho elemento de metacarpio del dedo pulgar comprende un elemento de conexión fijo para conectar articuladamente el extremo proximal de una falange proximal que se conecta articuladamente en su extremo distal con el extremo proximal de una falange distal.
Dichas falanges proximal, media, y distal de los dedos índice, medio, anular y meñique; así como el elemento de metacarpio y las falanges proximal y distal del dedo pulgar, comprenden internamente un primer conducto longitudinal y un segundo conducto longitudinal, dispuestos ambos en el eje vertical estando el primer conducto longitudinal en un primer plano anterior y en segundo conducto longitudinal en un segundo plano posterior, cuando la mano protésica es vista desde la palma en una vista en planta; y en donde el conjünto de primeros conductos longitudinales de cada sección de falange están intercomunicados entre sí y adaptados para conducir un primer cable de accionamiento fijo en su extremo distal en un primer plano del extremo distal de las falanges distales para retraer completa o parcialmente el conjunto de falanges de cada dedo y encoger los dedos total o parcialmente de una manera simultánea o independiente, y estando el conjunto de segundos conductos longitudinales de cada sección de falange intercomunicados entre si y adaptados para recibir un segundo cable de accionamiento fijo en sus extremo distal en un segundo plano del extremo distal de las falanges distales para extender completa o parcialmente el conjunto de falanges de cada dedo y extender los dedos total o parcialmente de una manera simultánea o independiente; en donde dichos primer y segundo cables de accionamiento se conducen a través de una pluralidad de conductos distribuidos en el interior de la mano pasando por la sección de conexión de la muñeca hasta alojarse en la sección de antebrazo donde sus extremos se conectan en poleas de un sistema de accionamiento con al menos un ensamble de motores independientes para cada par de cables de cada dedo, de un sistema de accionamiento electromecánico en respuesta a señales de sensores mioeléctricos superficiales dispuestos en la zona del muñón u otras áreas del brazo del usuario como el bíceps, que son procesadas por un microcontrolador con un algoritmo especializado que procesa las frecuencias de las señales recibidas (diferencia de potencial) y las divide en rangos que se asignan a cada motor para su accionamiento independiente.
Dichas falanges proximal, media, y distal de los dedos índice, medio, anular y meñique; asi como el elemento de metacarpio y las falanges proximal y distal del dedo pulgar, comprenden internamente un tercer conducto longitudinal y un cuarto conducto longitudinal, dispuestos ambos en el eje vertical estando el tercer conducto longitudinal en un primer plano latera izquierdo y el cuarto conducto longitudinal en un segundo plano lateral derecho, cuando la mano protésica es vista desde la palma en una vista en planta; y en donde el conjunto de terceros conductos longitudinales de cada sección de falange están intercomunicados entre si y adaptados para conducir un tercer cable de accionamiento fijo en su extremo distal en un tercer plano del extremo distal de las falanges distales para mover los dedos de forma lateral hacia la izquierda; y estando el conjunto de cuartos conductos longitudinales de cada sección de falange intercomunicados entre sí y adaptados para recibir un cuarto cable de accionamiento fijo en sus extremo distal en un cuarto plano del extremo distal de las falanges distales para mover los dedos de forma lateral hacia la derecha.
En donde dichos tercer y cuarto cables de accionamiento se conducen a través de una pluralidad de conductos distribuidos en el interior de la mano pasando por la sección de conexión de la muñeca hasta alojarse en la sección de antebrazo donde sus extremos se conectan en poleas de un sistema de accionamiento con al menos un ensamble de motores independientes para cada cable de cada dedo, de un sistema de accionamiento electromecánico en respuesta a seriales de sensores mioeléctricos superficiales dispuestos en la zona del muflón u otras áreas del brazo del usuario como el bíceps, que son procesadas por un microcontrolador con un algoritmo especializado que procesa las frecuencias recibidas (diferencia de potencial) y las divide en rangos que se asignan a cada motor para su accionamiento independiente.
En la modalidad preferida de la invención las conexiones articuladas de las diferentes falanges de cada dedo consisten en conexiones tipo rotula que permiten el giro de las diferentes falanges en d ichos puntos de conexión articu lada para retraerlo o extenderos de manera conju nta , si mu ltáneo o de forma independiente y poder cerrar y abrir la mano o en dos sentidos para abrir y cerrar.
En la moda l idad preferida de la invención , la ma no está conformada por dos secciones simétricas (u na sección que define la palma de la mano y la otra sección que define el dorso de la mano) que están adaptadas para unirse en su zona perimetral y en ciertas zonas de la superficie interna con medios de fijación y q ue definen en sus superficie interna u na pluralidad de canales q ue forman la pluralidad de conductos por donde se cond ucen los cuatro cables de accionamiento de cada dedo y q ue están distribuidos y conducidos desde la zona posterior donde se compre nden las cavidades q ue definirán la oq uedad de conexión pivotal de la sección de muñeca del antebrazo, hasta el borde anterior donde se definen los elementos de conexión fijos donde se conectan articulada mente los dedos Ind ice , med io, anular y menique ; y en donde en el borde lateral externo se define el saque adaptado con dos salientes paralelas donde se d ispone el perno de fijación del elemento de metacarpio del dedo pulgar.
En la moda lidad preferida de la invención , los elementos de conexión fijos del borde anterior de la mano y el elemento de conexión fijo del elemento de metacarpio , son elementos de conexión macho que constan de una proyección que definen en su extremo un cuerpo esférico parcialmente ran urado en la zona superior de su eje central vertica l y parcialmente ahuecado en su hemisferio superior que ofrecen una l igera deformación para facilitar su acoplamiento y conexión articulado con elementos de conexión hembra de los extremos proximales de las falanges proximales; además de facilitar la comunicación de los diferente conductos entre las secciones de falange, que conducen los cables de accionamiento de los dedos.
En la modalidad preferida de la invención, dichas secciones de falange proximal, intermedia y distal de los dedos, constan de un cuerpo substancialmente cilindrico de longitud variada de acuerdo a la longitud desea en cada dedo, de modo que se asemeje a la longitud de los diferentes dedos de una mano humana; en donde el extremo proximal de dichas falanges proximal, intermedia y distal de los diferentes dedos comprenden un elemento conector hembra substancialmente cilindrico que comprende un saque de acoplamiento que recorre verticalmente desde la zona del hemisferio inferior hasta la zona frontal, adoptado para recibir y conectar articuladamente, en el caso de las falanges proximales, los elementos de conexión fijos del borde anterior de la mano protésica y en el caso de las falanges intermedia y distal, elementos de conexión macho dispuestos en el extremo distal solo de las falanges proximal e intermedia; y en donde dicho elemento de conexión macho consiste en cuerpos substancialmente esféricos de caras laterales planas y con una ranura frontal que recorre desde el hemisférico superior hasta la zona frontal baja, para ofrecer cierta deformación para su acoplamiento articulado tipo rotula.
Este tipo de conexión articulada tipo rotula, permite que las falanges de los dedos puedan retraerse hacia el frente para cerrar la mano y que se extiendan para abrir la mano, limitando la extensión de los dedos hasta una posición perpendicular con respecto al eje de la mano sin que se replieg uen hacia la zona dorsal de la mano.
Los extremos d istales de las falanges dista les de todos los dedos pueden tener una terminació n cil indrica o alg u na otra forma deseada . En la modalidad preferida de la invención los motores individuales para cada par de cables de cada dedo se disponen en un arreglo de motores montados transversalmente en estructuras de soporte lineales que se alojan e n el interior de la sección de antebrazo ; en donde en cada flecha de salida de dichos motores de DC se acopla u na corona-sinfín para proporcionar el cambio de giro (giro de 90°) y en el extremo saliente de d icha flecha se monta la polea donde se fija y se enrolla cada cable . (Es importa nte precisar que los dedos llevan solo dos motores ya que son dos cables por motor) .
En la modalidad preferida de la invención , el sistema electromecán ico está defin ido por el ensamble de motores con sus coronas-sinfin y poleas, los sensores mioeléctricos que envían las señales recibidas del cuerpo de l usuario a filtros analóg icos que las pasan a los convertidores de analógico a digital , cuya señal es procesada posteriormente en el microcontrolador en donde se d ispondrán filtros pasa bandas y depend iendo de la señal recibida se ma ndará la señal de pu lso con modu lación (PWM) a u n controlador haciendo que el motor respectivo se accione .
El algoritmo del microcontrolador permite procesar las señales y d ivid ir la frecuencia en rangos preestablecidos asig nando cada rango a cada motor de manera i ndepend iente (por ejemplo el rango de frecuencia que se puede recibir es de 5 a 520 Hz, que se puede n d ivid ir en rangos menores de 5 a 30 Hz, de 31 a 56 Hz y asi sucesivamente , de modo que cada rango separado y dividido se asig na a u n motor d iferente , de tal manera q ue se consig ue que el usuario tenga el control absoluto sobre la mano y que cada dedo sea independiente uno de l otro . Mientras más se acerque la frecuencia recibida a l limite del rango, mayor será la velocid ad del dedo y mientras más grande la intensidad de la señal , mayor será la fuerza .
En otra de las modalidades de la invención , un par de motores adicionales resguardados en d icho antebrazo están adaptados y configurados para recibir y accionar al menos un par de cables para accionamiento de la muñeca, los cuales salen por el extremo de dicho antebrazo y pasan por una protuberancia dispuesta en la muñeca y se sujetan en perforaciones practicadas en los costados de la palma de la mano para permitir el movimiento arriba y abajo; y para los movimientos laterales, se practican sendas perforaciones en los costados de la rotula para sujetar otro par de cables operados por el mismo par de motores .
Para comprender mejor las características de la presente invención se acompaña a la presente descripción , co mo parte integrante de la misma, los dibujos con carácter ilustrativo más no limitativo, que se describen a continuación.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La figura 1 muestra una vista en perspectiva frontal en elevación de la mano protésica multiarticulada motorizada controlable por el usuario, con la sección de antebrazo y la sección de muñeca acopladas. La figura 2 ilustra una vista en perspectiva anterior de la mano protésica multiarticulada motorizada controlable por el usuario, con los dedos parcialmente contraídos.
La figura 3 muestra una vista frontal de la mano protésica multiarticulada motorizada controlable por el usuario, con los dedos parcialmente contraídos.
La figura 4 ilustra una vista lateral de la mano protésica multiarticulada motorizada cerrada.
La figura 5 ilustra una vista frontal de la mano protésica cerrada con el dedo pulgar extendido, mostrando la independencia de movimiento entre los dedos. La figura 6 ilustra una vista frontal de la mano protésica cerrada con los dedos Indice y medio extendidos, y los dedos pulgar, anular y meñique contraídos, mostrando la independencia de movimiento entre los dedos. Las figuras 7a y 7b muestran una vista en planta de la cara interna de la sección dorsal y de la cara interna de la palma de la mano protésica multiarticulada motorizada controlable por el usuario.
La figura 7b' es una vista en perspectiva convencional de la sección de la palma de la mano protésica multiarticulada motorizada controlable por el usuario. Las figuras 8, 8a y 8b muestran una vista frontal, una vista lateral externa y un corte longitudinal A-A' señalado en la figura 8a, respectivamente del elemento de metacarpio del dedo pulgar.
Las figuras 9, 9a, 9b y 9c ilustran una vista en perspectiva convencional, una vista frontal, un corte longitudinal B-B' señalado en la figura 9a y una vista inferior, de una falange proximal o intermedia.
Las figuras 10, 10a, 10b y 10c muestran una vista lateral, un corte longitudinal en la linea C-C (señalada en la figura 10), una vista frontal y un corte longitudinal en la linea D-D' (señalada en la figura 10b), respectivamente, del dedo índice de la mano protésica multiarticulada motorizada controlable por el usuario. La figura 11 muestra una perspectiva convencional de un ensamble de motores del sistema electromecánico de accionamiento de los cables para accionar los dedos de la mano protésica multiarticulada motorizada controlable por el usuario. La figura 11a muestra una vista superior de un ensamble de motores del sistema electromecánico de accionamiento de los cables para accionar los dedos de la mano · protésica multiarticulada motorizada controlable por el usuario.
Para una mejor comprensión del invento, se pasará a hacer la descripción detallada de alguna de las modalidades del mismo, mostrada en los dibujos que con fines ilustrativos mas no limitativos se anexan a la presente descripción.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DEL INVENTO
Los detalles característicos de la mano protésica multiarticulada motorizada y controlable completamente por el usuario, se muestran claramente en la siguiente descripción y en los dibujos ilustrativos que se anexan, sirviendo los mismos signos de referencia para seflalar las mismas partes. Haciendo referencia a las figuras 1 a 6, la mano protésica multiarticulada motorizada y controlable completamente por el usuario, consta de una sección de antebrazo (1) que define un socket de conexión (2) en su extremo distal, adaptado para recibir y fijar firmemente el muñón del antebrazo de un paciente amputado (no mostrado) y que comprende en su extremo proximal un medio de conexión de muñeca (3) que se acopla pivotalmente en una oquedad de conexión pivotal (4) de una porción posterior de la mano protésica (5); la cual define, en una vista en planta viendo la palma de la mano protésica (5), un borde lateral Interno (6), un borde lateral externo (7) que define un saque (8) adaptado para conectar articuladamente mediante un perno (9) un elemento de metacarpio (10) del dedo pulgar (11), y un borde anterior (12) donde se definen cuatro elementos de conexión fijos (13) (ver figuras 2 y 3) espaciados entre si, para conectar articuladamente los dedos Indice (14), medio (15), anular (16) y meñique (17); estando conformados cada uno de dichos dedos por una falange proximal (18) conectada articuladamente en su extremo proximal con el correspondiente elemento de conexión fijo (13) del borde anterior (12) de la mano protésica (5) y conectada articuladamente en sus extremo distal con el extremo proximal de una falange media (19) cuyo extremo distal está conectado articuladamente con el extremo proximal de una falange distal (20).
Dicho elemento de metacarpio (10) del dedo pulgar (11) comprende un elemento de conexión fijo (21) para conectar articuladamente el extremo proximal de una falange proximal (18) que se conecta articuladamente en su extremo distal con el extremo proximal de una falange distal (20).
Haciendo referencia a las figuras 7a, 7b y 7b' se aprecia que la mano protésica (5) está conformada por una sección que define la palma de la mano (22) y la otra sección que define el dorso de la mano (23) en este caso con vista de la cara interna de ambas secciones; ambas secciones están adaptadas para unirse en su zona perimetral y en ciertas zonas de la superficie interna con medios de fijación (no mostrados) que penetran en orificios (24) y que definen en sus superficie interna una pluralidad de canales (25) que forman la pluralidad de conductos por donde se conducen cables de accionamiento (no mostrados) de cada dedo de la mano protésica y que están distribuidos y conducidos desde la zona posterior donde se comprenden las cavidades que definirán la oquedad de conexión pivotal (4) de la sección de muñeca del antebrazo (ver figura 1), hasta el borde anterior (12) donde se definen los elementos de conexión fijos (13) donde se conectan articuladamente los dedos Indice, medio, anular y meñique (ver figuras 1 a 6); y en donde en el borde lateral externo (7) se define el saque (8) adaptado con dos salientes paralelas (26) donde se dispone el perno (9) de fijación del elemento de metacarpio (10) del dedo pulgar (11) [ver figuras 1 a 6 para estos últimos tres elementos]. Los elementos de conexión fijos (13) del borde anterior (12) de la mano protésica (5) y el elemento de conexión fijo (21) del elemento de metacarpio (10) [ver figuras 1 a 6], son elementos de conexión macho que constan de una proyección (13a) que definen en su extremo un cuerpo esférico (13b) parcialmente ranurado en la zona superior de su eje central vertical y parcialmente ahuecado en su hemisferio superior que ofrecen una ligera deformación para facilitar su acoplamiento y conexión articulado con elementos de conexión hembra (se ilustraran y describirán en las figuras 9 a 10c) de los extremos proximales de las falanges proximales (18) [ver figuras 1 a 6J; además de facilitar la comunicación de los diferente conductos entre las secciones de falange, que conducen los cables de accionamiento de los dedos [se describen más adelante]. En las figuras 8 a 8b, se muestra el elemento de metacarpio (10) en diferente vistas y un corte, que puede apreciar que éste define dos salientes laterales (27) adaptadas con un barreno transversal (28) para recibir el perno (9) de fijación (ver figuras 3 y 5); en el borde superior derecho define su elemento de conexión fijo (21) que también comprende una proyección (21a) que definen en su extremo un cuerpo esférico (21b) parcialmente ranurado en la zona superior de su eje central vertical y parcialmente ahuecado en su hemisferio superior que ofrecen una ligera deformación para facilitar su acoplamiento y conexión articulado con elementos de conexión hembra (se ilustraran y describirán en las figuras 9 a 10c) de la falange proxlmal (18) del dedo pulgar (11).
Con referencia a las figuras 9 a 9b que muestran diferentes vistas de una falange proximal o media (18 o 19) que se usa para fines solamente ilustrativos, constan de un cuerpo substancialmente cilindrico (29) de longitud variada de acuerdo a la longitud desea en cada dedo, de modo que se asemeje a la longitud de los diferentes dedos de una mano humana; en donde el extremo proximal de dichas falanges proximal e intermedia de los diferentes dedos (al igual que la falange distal no mostrada en estas figuras) comprenden un elemento conector hembra (30) substancialmente cilindrico que comprende un saque (31) de acoplamiento que recorre verticalmente desde la zona del hemisferio inferior hasta la zona frontal, adoptado para recibir y conectar articuladamente, en el caso de las falanges proximales (18), los elementos de conexión fijos (13) del borde anterior (12) de la mano protésica (5) y en el caso de las falanges media (19) y distal (20), elementos de conexión macho (32) dispuestos en el extremo difital solo de las falanges proximales (18) y medía (19); y en donde dicho elemento de conexión macho (32) consiste en cuerpos substa ncialmente esféricos de caras laterales planas (33) y con una ranura frontal (34a) que recorre desde el hemisférico superior hasta la zona frontal baja, para ofrecer cierta deformación para su acoplamiento articulado tipo rotula, [apoyarse también en las figuras 1 a 6; asi como en las figuras 10 a 10c]. Los extremos distaies de las falanges distales (20) de todos los dedos pueden tener una terminación cilindrica o alguna otra forma deseada (ver figuras 1 a 6).
Apoyándose en las figuras 8b, 9b, 9c, 10 a 10c, que muestran el elemento de metacarpio (10) para el caso de la figura 8b; las falanges proximal (18) y/o media (19) para el caso de las figuras 9b y 9c; y en el caso de las figuras 10 a 10c un dedo Indice (14) que muestra las tres falanges proximales (18), media (19) y distal (20) ensambladas conformando el dedo. Se describe que todas las falanges proximales (18), media (19), y distal (20) de los dedos índice (14), medio (15), anular (16) y meñique (17) [ver figuras 1 a 6]; asi como el elemento de metacarpio (10) y sus falanges proximal (18) y distal (20) del dedo pulgar (11) [ver figuras 1 a 6], comprenden internamente un primer conducto longitudinal (34) y un segundo conducto longitudinal (35) [ver figuras 9c y 10c], dispuestos ambos en el eje vertical estando el primer conducto longitudinal (34) en un primer plano anterior y el segundo conducto longitudinal (35) en un segundo plano posterior, cuando la mano protésica (5) es vista desde la palma en una vista en planta [ver figuras 3, 5 y 6]; y en donde el conjunto de primeros conductos longitudinales (34) de cada sección de falange están intercomunicados entre si y adaptados para conducir un primer cable de accionamiento (no mostrado) fijo en su extremo distal en un primer plano del extremo distal de las falanges distales (20) para retraer completa o parcialmente el conjunto de falanges de cada dedo y encoger los dedos total o parcialmente de una manera simultánea o independiente (ver figuras 1 a 6), y estando el conjunto de segundos conductos longitudinales (35) de cada sección de falange intercomunicados entre si y adaptados para recibir un segundo cable de accionamiento (no mostrado) fijo en su extremo distal en un segundo plano del extremo distal de las falanges distales (20) para extender completa o parcialmente el conjunto de falanges de cada dedo y extender los dedos total o parcialmente de una manera simultánea o independiente (ver figuras 1 a 6); en donde dichos primer y segundo cables de accionamiento (no mostrados) se conducen a través de una pluralidad de conductos distribuidos en el interior de la mano protésica (5) [ver figuras 7a, 7b y 7b') pasando por la sección de conexión de la muñeca hasta alojarse en la sección de antebrazo (1) [ver figura 1] donde sus extremos se conectan en poleas (36) de un sistema de accionamiento con al menos un ensamble de motores independientes (37) para cada cable de cada dedo [ver figura 11], de un sistema de accionamiento electromecánico en respuesta a señales de sensores mioeléctricos superficiales (no mostrados) dispuestos en la zona del muñón u otras áreas del brazo del usuario como el bíceps, que son procesadas por un microcontrolador con un algoritmo especializado que procesa las frecuencias recibidas (diferencia de potencial) y las divide en rangos que se asignan a cada motor para su accionamiento independiente.
Viendo las figuras 9c, 10 y 10a, dichas falanges proximales (18), media (19), y distal (20) de los dedos índice (14), medio (15), anular (16) y meñique (17); así como el elemento de metacarpio
(10) y las falanges proximal (18) y distal (20) del dedo pulgar
(11) , comprenden internamente un tercer conducto longitudinal
(38) y un cuarto conducto longitudinal (39), dispuestos ambos en el eje vertical estando el tercer conducto longitudinal (38) en un primer plano latera izquierdo y el cuarto conducto longitudinal
(39) en un segundo plano lateral derecho, cuando la mano protésica es vista desde la palma en una vista en planta (ver figuras 3, 5 y 6); y en donde el conjunto de terceros conductos longitudinales (38) de cada sección de falange están intercomunicados entre sí y adaptados para conducir un tercer cable de accionamiento (no mostrado) fijo en su extremo distal en un tercer plano del extremo distal de las falanges distales (20) para mover los dedos de forma lateral hacia la izquierda; y estando el conjunto de cuartos conductos longitudinales (39) de cada sección de falange intercomunicados entre si y adaptados para recibir un cuarto cable de accionamiento (no mostrado) fijo en sus extremo distal en un cuarto plano del extremo distal de las falanges distales para mover los dedos de forma lateral hacia la derecha.
En donde dichos tercer y cuarto cables de accionamiento (no mostrados) se conducen a través de una pluralidad de conductos distribuidos en el interior de la mano protésica (5) [ver figuras 7a, 7b y 7b'] pasando por la sección de conexión de la muñeca hasta alojarse en la sección de antebrazo (1) [ver figura 1] donde sus extremos se conectan en poleas (36) de un sistema de accionamiento con al menos un ensamble de motores independientes (37) para cada par de cables de cada dedo, de un sistema de accionamiento electromecánico en respuesta a señales de sensores mioeléctricos superficiales (no mostrados) dispuestos en la zona del muñón u otras áreas del brazo del usuario como el bíceps, que son procesadas por un microcontrolador con un algoritmo especializado que procesa las frecuencias recibidas (diferencia de potencial) y las divide en rangos que se asignan a cada motor para su accionamiento independiente. Con referencia a las figuras 11 y 11a, los motores del ensamble de motores independientes (37) para cada par de cables de cada dedo se disponen en un arreglo de motores montados transversalmente en estructuras de soporte lineales (40) que se alojan en el interior de la sección de antebrazo (1) [ver figura 1]; en donde en cada flecha de salida (41) de dichos motores del ensamble de motores independientes (37) se acopla una corona- sinfín (42) para proporcionar el cambio de giro (giro de 90°) y en el extremo saliente de dicha flecha (41) se monta la polea (36) donde se fija y se enrolla cada cable (no mostrado).
Con referencia a la figura 1, un par de motores adicionales (no mostrados) resguardados en dicha sección de antebrazo (1) están adaptados y configurados para recibir y accionar al menos un par de cables (no mostrados) para accionamiento de la muñeca, los cuales salen por el extremo de dicha sección de antebrazo (1) y pasan por una protuberancia (43) dispuesta en el medio de conexión de la muñeca (3) y se sujetan en perforaciones (44) practicadas en los costados de la palma de la mano protésica (5) para permitir el movimiento arriba y abajo; y para los movimientos laterales, se practican sendas perforaciones en los costados de la rotula del medio de conexión de muñeca (no mostrados) para sujetar otro par de cables operados por el mismo par de motores (no mostrados).
El Invento ha sido descrito suficientemente como para que una persona con conocimientos medios en la materia pueda reproducir y obtener los resultados que mencionamos en la presente invención. Sin embargo, cualquier persona hábil en el campo de la técnica que compete el presente invento puede ser capaz de hacer modificaciones no descritas en la presente solicitud, sin embargo, si para la aplicación de estas modificaciones en una estructura determinada o en el proceso de manufactura del mismo, se requiere de la materia reclamada en las siguientes reivindicaciones, dichas estructuras deberán ser comprendidas dentro del alcance de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiendo descrito suficientemente la invención, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes cláusulas reivindicatorías.
1.- Una mano protésica multiarticulada motorizada y controlable completamente por el usuario, del tipo conformada por una sección de antebrazo que define un socket de conexión en su extremo distal, adaptado para recibir y fijar firmemente el muñón del antebrazo de un paciente amputado y que comprende en su extremo proximal un medio de conexión que define una sección de muñeca que se acopla pivotalmente en una oquedad de conexión pivotal de una porción posterior de la mano protésica que comprende una pluralidad de dedos articulados; caracterizada porque dicha mano protésica, en una vista en planta viendo la palma, define un borde lateral interno; un borde lateral externo que define un saque adaptado para conectar articuladamente mediante un perno el dedo pulgar conformado por un elemento de metacarpio, una falange proximal y una falange distal conectadas entre si mediante conexiones articuladas tipo rotula; y un borde anterior donde se definen cuatro elementos de conexión fijos espaciados entre si, para conectar articuladamente los dedos Indice, medio, anular y meñique, conformados éstos por una falange proximal, una falange intermedia y una falange distal, Interconectadas mediante conexiones articuladas tipo rotula; en donde dichas falanges y dicho elemento de metacarpio, comprenden cuatro conductos intercomunicados adaptados para conducir un primer, un segundo, un tercer y un cuatro cables de accionamiento fijos en su extre mo distal en un primero , en un segundo, en un tercer y un cuarto plano , respectivamente, del extremo distal de las falanges d istales y se conducen a través de una plu ralidad de conductos d istribu idos en el interior de la mano pasando por la sección de conexión de la muñeca hasta alojarse en la sección de antebrazo donde sus extremos se conectan en poleas accionadas por motores de un sistema de accionamiento electromecán ico en respuesta a señales de sensores mloeléctricos superficiales dispuestos en la zona del muñón u otras áreas del brazo del usuario como el b íceps , q ue son procesadas por un microcontrolador con un algoritmo especializado q ue procesa las frecuencias recibidas (diferencia de potencial) y las divide en rangos que se asignan a cada motor para su accionamiento independ iente; en donde d ichos primer y seg undo cables al ser accionados permiten retraer o extender, respectivamente, de forma total o parcialme nte el conjunto de falanges de cada dedo, y encoger o estirar los dedos total o parcialmente de u na ma nera simu ltánea o independiente; y dichos tercer y cuarto cables al ser accionados permiten el movimiento de los dedos hacia los lados izqu ierdo y derechos , de modo que los dedos tienen todos los grados de libertada de movimiento como lo que ejecuta una mano humana .
2.- La mano protésica mu ltiarticu lada motorizada y controlable completamente por e l usuario, de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizada porq ue d icha mano está conformada por una sección que define la palma de la mano y la otra sección que define el dorso de la mano , adaptadas y configuradas para unirse en su zona perimetral y en ciertas zonas de la superficie interna con medios de fijación y que definen en su superficie interna una pluralidad de canales que forman la pluralidad de conductos por donde se conducen los cuatro cables de accionamiento de cada dedo, y en donde en el borde lateral externo se define el saque adaptado con dos salientes paralelas donde se dispone le perno de fijación del elemento de metacarpio del dedo pulgar.
3. - La mano protésica multiarticulada motorizada y controlable completamente por el usuario, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque dicho primer conducto longitudinal y dicho segundo conducto longitudinal, están dispuestos ambos en el eje vertical; estando dispuesto el primer conducto longitudinal en un primer plano anterior y en segundo conducto longitudinal estando dispuesto en un segundo plano posterior, cuando la mano protésica es vista desde la palma en una vista en planta.
4. - La mano protésica multiarticulada motorizada y controlable completamente por el usuario, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque dicho tercer conducto longitudinal y dicho cuarto conducto longitudinal, están dispuestos ambos en el eje vertical; en donde dicho tercer conducto longitudinal define una trayectoria en un primer plano lateral izquierdo y el cuarto conducto longitudinal define una trayectoria en un segundo plano lateral derecho, cuando la mano protésica es vista desde la palma en una vista en planta.
5.- La mano protésica multiarticulada motorizada y controlable completamente por el usuario, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque los elementos de conexión fijos del borde anterior de la mano y el elemento de conexión fijo del elemento de metacarpio del pulgar, son elementos de conexión macho que constan de u na proyección que definen en su extremo un cuerpo esféricos parcialmente ranurado en la zona superior de su eje central vertical y parcialmente ah uecado en su hemisferio superior que ofrecen u na ligera deformación para facilitar su acoplamiento y conexión articu lado con elementos de conexión hembra de los extremos proximales de las falanges proximales ; además de facilitar la comunicación de los d iferentes conductos entre las secciones de falange , que conducen los cables de accionamiento de los dedos.
6.- La mano protésica mu itiarticu lada motorizada y controlable completamente por el usuario, de acuerdo con la reivindicación 1 , cara cterizada porque d ichas secciones de falange proximal, intermed ia y d istal de los dedos, constan de un cuerpo substancialmente cil ind rico de long itud variada de acuerdo a la long itud deseada en cada dedo, de modo q ue se asemeje a la long itud de los diferentes dedos de u na mano h uman a; en donde el extremo proximal de dichas falanges proximal, intermed ia y distal de los d iferentes dedos co mprenden u n elemento conector hembra substancialmente cilindrico que comprende un saque de acoplamiento que recorre vertica lmente desde la zona del hemisferio inferior hasta la zona frontal , adoptado para recibir y conectar articu ladamente , en el caso de las falanges proximales, los elementos de conexión fijos del borde anterior de la mano protésica y en el caso de las falanges intermedia y distal, elementos de conexión macho d ispuestos en el extremo d istal solo de las falanges proximal e intermedia; y en donde dicho elemento de conexión macho consiste en cuerpos substancial mente esféricos de caras laterales planas y con una ranura frontal q ue recorre desde el hemisférico superior hasta la zona frontal baja, para ofrecer cierta deformación para su acoplamiento articu lado tipo rotula.
7. - La mano protésica multiarticulada motorizada y controlable completamente por el usuario , de acuerdo con las reivind icaciones 1 , 5 y 6 ca racterizada porque la conexiones articuladas tipo rótu la de los dedos, permite la retracción y extensión de las diferentes fala nges hacia el frente para cerrar la mano y hacia atrás para abrir la mano, limita ndo la extensión de los dedos hasta una posición perpendicu lar con respecto al eje de la mano sin que se replieguen hacia la zona dorsal de la mano .
8. - La mano protésica mu ltiarticu lada motorizada y controlable completamente por el usuario, de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizada porque dicho sistema electromecánico está definido por e l ensamble de motores con sus coronas-sinfin y poleas, sensores mioeléctricos q ue envían las seña les recibidas del cuerpo del usuario a filtros analógicos que las pasan a unos convertidores de analógico a d ig ital , cuya señales se procesan posteriormente en e l microcontrolador en donde se comprenden filtros pasa bandas y depend iendo de la señal recibida se mandará la señal de pu lso con modu lación a u n controlador haciendo que el motor respectivo se accione ; mientras más se acerq ue la frecuencia recibida al limite del rango , mayor será la velocidad del dedo y mientras más grande la intensidad de la señal , mayor será la fuerza .
9.- La mano protésica multlarticulada motorizada y controlable completamente por el usuario , de acuerdo con las reivind icaciones 1 y 7 , caracterizada porq ue los motores individuales para cada par de cables de cada dedo se d isponen en un arreglo de motores montados transversamente en estructu ras de soporte lineales que se alojan e n el interior de la sección de antebrazo; en donde en cada flecha de salida de dichos motores de DC se acopla la corona-sinfin para proporcionar el cambio de g iro (g iro de 90°) y en el extremo saliente de dicha flecha se monta la polea donde se fija y se enrolla cada cable .
10.- La mano protésica mu ltiarticu lada motorizada y controlable completamente por el usuario , de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizada porq ue además comprende un par de motores resguardados en dicho antebrazo, adaptados y configurados para recibir y accionar al menos u n par de cables para accionamiento de la mu ñeca, los cuales salen por e l extremo de d icho antebrazo y pasan por una protuberancia d ispuesta en la mu ñeca y se sujetan en perforaciones practicadas en los costados de la palma de la mano para permitir el movi miento arriba y abajo; y para los movimientos laterales, comprende perforaciones en los costados de la rotu la del medio de conexión de muñeca para sujetar otro par de cables operados por el mismo par de motores .
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