Prix de l'inventeur européen

Les prothèses du 21e siècle

David Gow, inventor of the world’s first bionic hand

David Gow, inventeur de la première main bionique au monde

C'est un épisode de l'émission de la BBC Tomorrow's World (le monde de demain) qui a poussé  David Gow à quitter son emploi dans une entreprise écossaise sous-traitante de l'armée. Cette émission, diffusée en 1980, présentait des scientifiques travaillant à la création de membres artificiels électriques. Lorsque David Gow la vit, il sentit renaître son ancienne fascination pour les prothèses, remontant à ses études, lorsqu'il faisait des croquis de bras et de jambes bioniques.

Retour rapide au présent : David Gow s'est désormais forgé une solide réputation en tant qu'inventeur de l'une des prothèses brevetées les plus sophistiquées au monde.

Prosthetic hand

Des décennies de dévouement

Certaines anomalies congénitales, ou la perte d'un membre lors d'un accident, peuvent avoir un impact très lourd dans la vie quotidienne. Fort heureusement, grâce aux progrès technologiques réalisés dans le domaine des composants et matériaux, les prothèses sont aujourd'hui plus légères et plus résistantes que jamais.

En outre, les utilisateurs de prothèses sont les premiers bénéficiaires de l'ingéniosité des inventeurs tels que David Gow, qui leur offrent plus d'indépendance et une vie plus active.

Après avoir obtenu son diplôme à l'Université d'Édimbourg en 1979 et après un bref passage dans une entreprise sous-traitante de l'armée, David Gow s'est porté candidat à un poste d'ingénieur au centre de bio-ingénierie de l'hôpital Princess Margaret Rose d'Édimbourg, en 1981.

Plus d'une décennie de dévouement et de dur labeur dans ce centre lui ont finalement valu une reconnaissance internationale pour la création en 1993 d'un système de main partielle et en 1998 de la première épaule électrique.

David Gow s’est forgé une solide réputation en tant qu’inventeur de l’une des prothèses brevetées les plus sophistiquées au monde.

Créer une main prosthétique fonctionnelle

Au début de l'année 2003, Gow a fondé l'entreprise Touch EMAS. Passer de la direction d'un organisme public au sein du système de santé publique écossais au statut d'entrepreneur privé lui a permis d'attirer les capitaux nécessaires au financement de la poursuite de ses recherches. En 2005, son entreprise a été rebaptisée Touch Bionics ; en 2007, elle dévoilait la première main bionique totalement articulée, la main iLIMB.

La main iLIMB est commandée par les signaux électriques créés par son utilisateur lorsqu'il actionne les muscles de son bras, principe qui avait été commercialisé dès 1964 par des scientifiques russes.

Lorsque la personne utilisant la main iLIMB contracte un muscle, de légers signaux électriques sont transmis à un ordinateur placé dans la prothèse, qui interprète ces signaux pour activer les moteurs adéquats et produire le mouvement voulu de la main. Le châssis externe est en aluminium léger, que l'on peut recouvrir d'un matériau qui ressemble à de la peau et auquel on donne la couleur naturelle de la peau de son utilisateur.

En 2008, la main iLIMB a été couronnée comme l’une des 50 principales innovations de l’année par Time Magazine.

Une motorique modulaire

Initialement, Gow s'était basé sur la méthode classique, qui consiste à utiliser un système de moteur centralisé pour commander les nombreux gestes et mouvements différents qu'une prothèse de main doit réaliser. Toutefois, cette approche ne lui a pas permis d'obtenir le mouvement complexe qu'il recherchait et qui permettrait l'articulation complexe de chaque doigt. De plus, il est difficile de réduire un moteur centralisé suffisamment pour l'insérer à une prothèse de main suffisamment petite pour être portée par un enfant.

C'est lorsque Gow a renoncé définitivement au concept de moteur centralisé, pour équiper chaque doigt de son propre moteur, que ses recherches ont pris un nouvel élan.

Liberté de prise

Les utilisateurs de la main modulaire iLIMB disposent d'une plage de mouvement bien plus vaste grâce à leur prothèse. Des positions de prise précédemment impossibles à obtenir sont désormais réalisables grâce à cette prothèse totalement articulée.

L'invention de Gow apporte une amélioration significative comparativement aux prothèses plus anciennes, qui bien souvent étaient trop lourdes et relativement voyantes du fait de leur fonctionnalité limitée.

« Nous avons réussi à franchir une barrière importante : nous fabriquons une prothèse de main qui ne ressemble pas à un appareil médical », souligne Gow.

Bien que cette nouvelle approche modulaire ne soit pas sans causer quelques nouvelles difficultés - notamment concernant les engrenages, la conception du moteur et le logiciel de commande spécialisé nécessaire au fonctionnement de la prothèse - le design innovant créé par Gow s'est avéré populaire. La croissance de Touch Bionics a dépassé 100 % entre 2008 et 2009 et, seulement trois ans après sa commercialisation, la main iLIMB a déjà été adoptée par plus de 1 400 patients dans le monde.

Donald McKillop est l'un de ces utilisateurs de la main iLIMB. Cet homme, qui a perdu un bras droit lors d'un accident domestique il y a 35 ans, a été l'un des premiers à adopter une main iLIMB en 2007. Voici comment il résume tout simplement l'impact de la main iLIMB sur sa vie : « C'est la main que je pensais tout simplement ne jamais pouvoir récupérer ».

« Nous avons réussi à franchir une barrière importante : nous fabriquons une prothèse de main qui ne ressemble pas à un appareil médical »

Estime internationale

La technologie mise au point par Gow a rapidement été reconnue au niveau mondial. En 2008, la main iLIMB a été couronnée comme l'une des 50 principales innovations de l'année par Time Magazine. Depuis, Touch Bionics a dévoilé ses doigts bioniques et acquis l'entreprise américaine LIVINGSKIN, spécialiste des revêtements de prothèse en silicone mimant parfaitement la peau.

Tandis que Touch Bionics reste leader sur ce segment de marché spécifique des prothèses, en écoulant environ 500 mains iLIMB chaque année, une autre entreprise britannique, RSLSteeper, a lancé sa propre main bionique en novembre de cette année et prétend que cette prothèse est la main bionique la plus avancée au monde.

D'autres concurrents se disputant avec Touch Bionics et RSLSteeper les 4 000 à 5 000 prothèses de mains vendues chaque année dans l'Union européenne, en Amérique du nord et au Japon sont les entreprises allemandes Otto Bock et Vincent Systems.

L'obtention d'un brevet était donc vitale pour préserver les réalisations technologiques de Gow. « Le processus de dépôt de brevet que nous avons suivi ces dix à douze dernières années s'est révélé vital pour protéger l'avenir de la main iLimb et pour s'assurer que l'entreprise puisse la mener jusqu'à sa commercialisation », souligne ce dernier.

Dévoué à la cause

David Gow a quitté Touch Bionics en 2009 pour prendre la tête de SMART Services au sein du NHS Lothian, où il est chargé des services de technologie de rééducation pour la région Sud-Est de l'Écosse. Son invention a toujours un impact sur les technologies développées par Touch Bionics et sur les patients dont elle a amélioré la vie.

« J'ai consacré ma carrière à créer une chose concrète qui serait véritablement bénéfique aux hommes, au-delà de la théorie. Quand j'y pense maintenant, cela me réchauffe le cœur », déclare Gow.


« Le processus de dépôt de brevet que nous avons suivi ces dix à douze dernières années s’est révélé vital pour protéger l’avenir de la main iLimb et pour s’assurer que l’entreprise puisse la mener jusqu’à sa commercialisation ».

Prosthetic hand

Comment ça marche

Globalement, on classe les membres artificiels dans trois catégories : les prothèses cosmétiques, les prothèses mécaniques et les prothèses myoélectriques.

Seules les prothèses appartenant aux deux derniers groupes sont des prothèses fonctionnelles que le porteur peut faire bouger activement et utiliser. Les prothèses mécaniques ou à câbles, qu'on utilise pour les membres supérieurs, sont fixées au corps par un harnais. Les mouvements de prise - ou les mouvements inverses - sont obtenus grâce à un mouvement physique transmis par un câble à l'extrémité de la prothèse.

De leur côté, les prothèses myoélectriques utilisent un système motorisé, un système d'engrenage et une source de courant pour commander les mouvements ; ces prothèses sont donc relativement plus lourdes que les prothèses cosmétiques ou mécaniques.

L'idée révolutionnaire de Gow consistait à modulariser le système de moteur d'une prothèse de main au lieu d'utiliser un seul moteur centralisé. Chaque doigt contient un module autonome comprenant un moteur à courant continu (CC) qui utilise l'électricité fournie par une pile intégrée afin de fournir un couple.

De plus, un système d'engrenage innovant, assurant une prise puissante et des mouvements rapides, est inclus. Un système de détection de blocage intégré détecte le moment où chaque doigt applique une prise suffisante et stoppe son moteur pour supprimer toute consommation superflue d'énergie et allonger la durée de vie de la pile.

Le porteur de la prothèse apprend à déclencher dans son bras les mouvements musculaires qui envoient les impulsions électriques captées par des électrodes placées sur la peau. Il est possible de programmer différentes associations de ces impulsions pour produire des combinaisons de prise spécifiques qui permettent au patient de commander les mouvements sophistiqués des prothèses.

« C’est la main que je pensais tout simplement ne jamais pouvoir récupérer ».

Prises principales

Les positions de prise disponibles incluent la « pince », qui rapproche le pouce et l'index pour pouvoir saisir un objet, comme une carte de crédit ou une clé pour ouvrir une serrure, une « prise large » pour tenir des objets de grande taille ou de forme inhabituelle, une « prise de précision » pour des tâches fines, comme saisir des objets très petits, une position « index pointé » qui étend un seul doigt pour utiliser un clavier, ou un distributeur automatique, et une position « pouce replié », qui replie le pouce sur le côté de la main étendue, ce qui permet par exemple à l'utilisateur de la prothèse d'enfiler une chemise.

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