Биоуправляемые протезы предплечья. Протез предплечья с устройством обратной связи (стр. 2 из 2)

Таким образом, подавая попеременно на входы каналов системы управления биоэлектрические сигналы величиной выше порога срабатывания, можно управлять движением пальцев кисти протеза в ключевом режиме, т.е. по принципу включено-выключено. Блок питания представляет собой батарею из 10 последовательно соединенных аккумуляторов типа ЦНК-0,45. Номинальное напряжение батареи составляет 12,5 В. Блок питания соединяется с усилителем биопотенциалов посредством гибкого кабеля и электрического двухштыревого разъема и при ношении протеза размещается в карманах одежды или на поясе инвалида.

Косметическая оболочка (перчатка) на кисть изготовляется в основном из вспененного поливинилхлорида по специальным формам.Масса протеза (без усилится и блока питания) составляет в среднем 0,8-0,9 кг, масса усилителя —0,12 кг , масса блока питания —0,32 кг; габаритные размеры—138x78x18 мм. Сила схвата на концах пальцев искусственной кисти — не менее 20 Н.

Протез предплечья с устройством обратной связи

Протез предназначен для больных после ампутации предплечья на уровне, не превышающем 6 см от локтевого сустава. Укорочение предплечья должно быть не менее 7,5 см по сравнению с нормой. Таким образом, протез может быть назначен больным с культей предплечья на уровне средней трети.

Особенностью данной конструкции протеза является возможность управления скоростью перемещения пальцев искусственной кисти и величиной силы схвата. Управление скоростью перемещении н силой схвата осуществляется изменением амплитуды биоэлектрического сигнала, подаваемого па вход системы управлении, т. с. изменением степени сокращении (напряжения) управляющих мышц культи. Скорость перемещения пальцев кисти находится в прямой зависимости от степени напряжения мышц культи, а сила схвата — от времени подачи (продолжительности) управляющего сигнала на вход системы управления.Протез состоит из следующих основных узлов: кисти 9 (рис. 5) с электромеханическим приводом, усилителя мощности с преобразователем и узлом обратной связи 8, электромагнитного вибратора 7, гильзы предплечья б, электрода «Масса» 5, усилителей напряжения 4, распределительной коробки 3, соединительного кабеля 2, блока питания 1, датчика давления 10.Принцип действия протеза с устройством обратной связи существенно отличается от принципа действия описанных ранее протезов, в которых система управления работает в ключевом режиме. Управление протезом может быть пояснено с помощью блок-схемы (рис. 6). Биоэлектрические сигналы отводятся с помощью поверхностных электродов 1 с мышц культи, предварительно усиливаются по амплитуде в усилителях 2 напряжения, детектируются и усиливаются по току в интеграторах 3, затем преобразовываются частотно-импульсным преобразователем 4 в последовательность прямоугольных импульсов, изменяющихся по длительности и частоте пропорционально амплитуде отводимого с мышц управляющего сигнала. Далее преобразованный сигнал поступает в усилитель мощности 5, в нагрузке которого через коммутаторы б включен электродвигатель привода кисти 7. При сокращении управляющей мышцы, напримерсгибателей кисти, биоэлектрический сигнал через усилитель 2 и интегратор 3 одного из каналов вызывает первоначально срабатывание коммутатора б в данном канале системы, в результате чего электродвигатель 7 привода подключается к усилителю мощности 5, а затем срабатывает преобразователь 4 и через усилитель мощности сигнал вызывает сгибание пальцев искусственной кисти.

Рис. 5 Протез предплечья с блоком обратной связи.

Рис. 6. Блок-схема управления протезом с устройством обратной связи.

Аналогично работает и второй канал, управляющий разгибанием пальцев кисти от мышц-разгибателей. Плавно изменяя амплитуду сигнала с мышцы, можно плавно изменять скорость движения пальцев кисти.Система обратной связи состоит из датчика давления 8, расположенного в 1 пальце кисти, усилителя 9, усиливающего сигналы датчика давления, звена 10, ограничивающего время работы преобразователя 11, преобразующего непрерывный сигнал датчика в импульсные дискретные сигналы, усилителя мощности 12 и электромагнитного вибратора 13, сердечник которого при надетом протезе касается кожи культи.При схвате предмет воздействует на датчик, который изменяет свое электрическое сопротивление при сдавливании и воздействует в свою очередь па преобразователь 11, генерирующий прямоугольные импульсы, частота следования которых прямо пропорциональна силе, действующей па датчик.

Прямоугольные импульсы снова усиливаются по мощности и приводят в действие электромагнитный вибратор 13, включенный в качестве нагрузки Ц, усилителе 12. Колебания сердечника вибратора воспринимаются человеком через кожу культи, и по частоте вибрации сердечника определяется сила схвата на концах пальцев искусственной кисти. Чтобы у человека не возникала адаптация к вибрационному раздражению культи, информация о силе схвата поступает не постоянно, а через звено 10, которое ограничивает по времени вибрационное раздражение. Установлено, что промежуток времени, равный 1,5—3 с, достаточен для распознавания величины силы схвата.

ЛИТЕРАТУРА

1. Белова А.Н. Нейрореабилитация.-М. Антидор, 2000 г. – 568с.

2. Прикладная лазерная медицина. Под ред. Х.П. Берлиена, Г.И. Мюллера.- М.: Интерэкспорт, 2007г.

3. Александровский А.А. Компьютеризованная кардиология. Саранск; "Красный Октябрь" 2005: 197.

4. Разработка и постановка медицинских изделий на производство. Государственный стандарт Республики БеларусьСТБ 1019-2000.

5. Штарк М.Б., Скок А.Б. Применение электроэнцефалографического биоуправления в клинической практике. М. - 2004 г

6. Боголюбов В.М., Пономаренко Г.Н. Общая физиотерапия. М.,СПб.: СЛП, 2008.

7. Ультрафиолетовое излучение в профилактике инфекционных заболеваний./ А.Л. Вассерман, М.Г. Шандала, В. Г.Юзбашев. М. 2003г.