Tous les matériaux ne se prêtent pas aux dispositifs
prothétiques. Les matériaux utilisés pour les prothèses sont caractérisés par 3
critères essentiels : leur bio-compatibilité (bonne tolérance par l'organisme
humain), leur résistance à la corrosion et leurs propriétés mécaniques.
Le bras bionique est composé de biomatériaux.
Les biomatériaux se définissent comme étant des matériaux conçus pour interagir avec les systèmes biologiques. Ils sont produits en associant la médecine, la biologie, la chimie et les sciences des matériaux. Ces biomatériaux sont utilisés dans le cadre de la médecine et notamment en matière de bionique. Ils peuvent être naturels ou synthétiques.
Dans le cas de la prothèse bionique, il s’agit de varier la composition des éléments en utilisant différents matériaux dans le but d’imiter de la meilleure façon le bras humain. Les matériaux sont donc choisis en fonction de leur comportement face aux tissus humain notamment au niveau du raccord entre le corps et la prothèse. En effet il ne faut pas que ces matériaux puissent avoir des effets néfastes au niveau de la peau ou du corps du patient. Ces biomatériaux permettent donc de remplacer un membre manquant de façon à respecter au mieux la liaison entre le corps et la prothèse.
Les matériaux utilisés sont également flexibles, résistants et légers pour ne pas gêner le patient.
Des matériaux différents en fonction des parties du corps.
On ne peut pas utiliser les mêmes matériaux pour toutes les parties du corps. Nous allons évoquer trois types de matériaux utilisés : La gomme de silicone, les métaux, et La fibre de carbone
-La gomme de silicone.
C’est un matériau composé de silicone, le silicone contient des atomes de silicium, de carbone, d’hydrogène et d’oxygène. Ce matériau a de nombreux avantages dont une bonne résistance aux températures extrêmes (-55°C à +300°C).Il s’agit également d’un matériau inerte chimiquement ce qui lui permet d’être qualifié de bio matériau.
- Les métaux
Les métaux peuvent présenter de nombreuses qualités puisque ce sont de matériaux qui sont résistants sur la durée et qui possèdent une grande flexibilité avant la casse. L’inconvénient des métaux se trouve dans le fait que ceux-ci sont sensibles à la corrosion. On doit donc d’utiliser des métaux qui sont résistants à l’oxydation pour la conception du membre bionique. Parmi ces métaux on retrouve :
Les aciers inoxydables
L’acier est un alliage métallique à base de fer et de Carbone. On limite le pourcentage de Carbonne dans l’alliage à 1.7% .Au-delà de ce pourcentage, il peut se former du carbure, un matériau oxydable. Si on ajoute 10.5% de chrome dans la solution, l’acier devient inoxydable.
L’acier inoxydable présente donc l’avantage de résister à l’érosion mais c’est également un matériau qui possède une bonne durabilité dans le temps ainsi qu’une bonne résistance aux chocs et aux efforts.
Les alliages de titane
Les alliages de titanes sont également employés car ils sont résistants à la corrosion (ils sont recouverts d’une couche de Ti02), ils sont biocompatible avec le corps et ils sont neutres chimiquement. Ils sont également utilisés car leur masse volumique se rapproche de celle de la structure osseuse de l’homme ce qui permet de reconstituer au mieux le membre. Leur poids est en conséquence relativement faible. Ils ne permettent pas en revanche de constituer une structure solide du fait de leur faible résistance. Ils sont très employés dans les implants dentaires.
L’aluminium
L’aluminium a l’avantage d’être relativement malléable (ductile). C’est également un matériau léger. Sa densité est en effet trois fois plus faible que celle de l’acier. Il est également inoxydable ce qui est du à la formation d’alumine de formule Al2O3 qui le rend imperméable lorsqu’il est en contact avec l’air.
- La fibre de carbone
Les fibres de carbones sont très fines. Elles ont un diamètre compris entre 5 et 15 microns. Des cristaux de carbone se fixent le long de la fibre. Cet alignement de cristaux permet à la fibre de devenir très résistante par rapport à l’épaisseur de la couche employée. Ces fibres présentent l’avantage d’être très flexibles d’avoir une faible densité et une forte résistance la traction. C’est également un matériau chimiquement inerte.
On constate donc que les matériaux utilisés pour la conception d’un membre bionique diffèrent en fonction de leurs propriétés physiques, de leur adaptation à l’environnement et de leur compatibilité avec le corps humain le but étant de recréer au mieux le bras humain réel.
On constate donc que les matériaux utilisés pour la conception d’un membre bionique diffèrent en fonction de leurs propriétés physiques, de leur adaptation à l’environnement et de leur compatibilité avec le corps humain le but étant de recréer au mieux le bras humain réel.
La répartition des matériaux.
Ce schéma permet de représenter une possible répartition des différents matériaux sur la prothèse bionique.
Le bras bionique est composé de biomatériaux.
Les biomatériaux se définissent comme étant des matériaux conçus pour interagir avec les systèmes biologiques. Ils sont produits en associant la médecine, la biologie, la chimie et les sciences des matériaux. Ces biomatériaux sont utilisés dans le cadre de la médecine et notamment en matière de bionique. Ils peuvent être naturels ou synthétiques.
Dans le cas de la prothèse bionique, il s’agit de varier la composition des éléments en utilisant différents matériaux dans le but d’imiter de la meilleure façon le bras humain. Les matériaux sont donc choisis en fonction de leur comportement face aux tissus humain notamment au niveau du raccord entre le corps et la prothèse. En effet il ne faut pas que ces matériaux puissent avoir des effets néfastes au niveau de la peau ou du corps du patient. Ces biomatériaux permettent donc de remplacer un membre manquant de façon à respecter au mieux la liaison entre le corps et la prothèse.
Les matériaux utilisés sont également flexibles, résistants et légers pour ne pas gêner le patient.
Des matériaux différents en fonction des parties du corps.
On ne peut pas utiliser les mêmes matériaux pour toutes les parties du corps. Nous allons évoquer trois types de matériaux utilisés : La gomme de silicone, les métaux, et La fibre de carbone
-La gomme de silicone.
C’est un matériau composé de silicone, le silicone contient des atomes de silicium, de carbone, d’hydrogène et d’oxygène. Ce matériau a de nombreux avantages dont une bonne résistance aux températures extrêmes (-55°C à +300°C).Il s’agit également d’un matériau inerte chimiquement ce qui lui permet d’être qualifié de bio matériau.
- Les métaux
Les métaux peuvent présenter de nombreuses qualités puisque ce sont de matériaux qui sont résistants sur la durée et qui possèdent une grande flexibilité avant la casse. L’inconvénient des métaux se trouve dans le fait que ceux-ci sont sensibles à la corrosion. On doit donc d’utiliser des métaux qui sont résistants à l’oxydation pour la conception du membre bionique. Parmi ces métaux on retrouve :
Les aciers inoxydables
L’acier est un alliage métallique à base de fer et de Carbone. On limite le pourcentage de Carbonne dans l’alliage à 1.7% .Au-delà de ce pourcentage, il peut se former du carbure, un matériau oxydable. Si on ajoute 10.5% de chrome dans la solution, l’acier devient inoxydable.
L’acier inoxydable présente donc l’avantage de résister à l’érosion mais c’est également un matériau qui possède une bonne durabilité dans le temps ainsi qu’une bonne résistance aux chocs et aux efforts.
Les alliages de titane
Les alliages de titanes sont également employés car ils sont résistants à la corrosion (ils sont recouverts d’une couche de Ti02), ils sont biocompatible avec le corps et ils sont neutres chimiquement. Ils sont également utilisés car leur masse volumique se rapproche de celle de la structure osseuse de l’homme ce qui permet de reconstituer au mieux le membre. Leur poids est en conséquence relativement faible. Ils ne permettent pas en revanche de constituer une structure solide du fait de leur faible résistance. Ils sont très employés dans les implants dentaires.
L’aluminium
L’aluminium a l’avantage d’être relativement malléable (ductile). C’est également un matériau léger. Sa densité est en effet trois fois plus faible que celle de l’acier. Il est également inoxydable ce qui est du à la formation d’alumine de formule Al2O3 qui le rend imperméable lorsqu’il est en contact avec l’air.
- La fibre de carbone
Les fibres de carbones sont très fines. Elles ont un diamètre compris entre 5 et 15 microns. Des cristaux de carbone se fixent le long de la fibre. Cet alignement de cristaux permet à la fibre de devenir très résistante par rapport à l’épaisseur de la couche employée. Ces fibres présentent l’avantage d’être très flexibles d’avoir une faible densité et une forte résistance la traction. C’est également un matériau chimiquement inerte.
On constate donc que les matériaux utilisés pour la conception d’un membre bionique diffèrent en fonction de leurs propriétés physiques, de leur adaptation à l’environnement et de leur compatibilité avec le corps humain le but étant de recréer au mieux le bras humain réel.
On constate donc que les matériaux utilisés pour la conception d’un membre bionique diffèrent en fonction de leurs propriétés physiques, de leur adaptation à l’environnement et de leur compatibilité avec le corps humain le but étant de recréer au mieux le bras humain réel.
La répartition des matériaux.
Ce schéma permet de représenter une possible répartition des différents matériaux sur la prothèse bionique.
On
remarque que les métaux sont utilisés au niveau des rotateurs de la
prothèse et des articulations car ces pièces doivent présenter une
grande résistance.
Les pièces qui remplacent l’avant-bras et l’humérus sont constituées des matériaux qui s’adaptent le mieux à la reproduction de la structure osseuse comme le titane ou les fibres de Carbonne mais ils sont solidifiés à l’aide de pièces métallique au niveau du point fragile.
Le silicone est employée pour fabriquer une matière permettant de recouvrir la prothèse et de mimer la forme de la peau. Ce matériau peut donc être employé dans un but cosmétique.
Ce sont les biomatériaux qui assurent la compatibilité matérielle de la prothèse avec le corps humain. Ils doivent être résistants à la corrosion et sont choisis selon des critères comme la solidité, la légèreté ou la ressemblance avec la peau.
Les pièces qui remplacent l’avant-bras et l’humérus sont constituées des matériaux qui s’adaptent le mieux à la reproduction de la structure osseuse comme le titane ou les fibres de Carbonne mais ils sont solidifiés à l’aide de pièces métallique au niveau du point fragile.
Le silicone est employée pour fabriquer une matière permettant de recouvrir la prothèse et de mimer la forme de la peau. Ce matériau peut donc être employé dans un but cosmétique.
Ce sont les biomatériaux qui assurent la compatibilité matérielle de la prothèse avec le corps humain. Ils doivent être résistants à la corrosion et sont choisis selon des critères comme la solidité, la légèreté ou la ressemblance avec la peau.