UNIVERSITATEA DE STUDIU BELARUSIAN DE INFORMATICĂ ȘI RADIO ELECTRONICĂ
REZUMAT pe tema:
Proteze biocontrolate ale antebratului. Proteza antebraț cu dispozitiv de feedback »
Odată cu problema creării de dispozitive de acționare cu un grad ridicat de eficiență și găsirea unor surse de alimentare adecvate care să îndeplinească cerințele moderne în ceea ce privește dimensiunile globale și intensitatea energetică, este foarte important să se controleze aceste proteze. Proteza poate fi controlată prin intermediul unor contacte electrice (sau dispozitive electronice fără contact). În aceste cazuri, persoana cu handicap gestionează numai, iar funcțiile de alimentare sunt efectuate de dispozitivele de acționare datorită unei surse externe de alimentare.
Din punct de vedere fiziologic, este mai util să se folosească controlul cel mai apropiat de cel natural. Este cel mai fiziologic de control bioelectric în care semnalul de control sunt potențiale electrice care apar în timpul contracției musculare. Orice contracție (tensiune) a mușchilor scheletici este însoțită de apariția activității electrice în ele. Intensitatea acestei activități este mai mare, cu atât contracția musculară este mai puternică. Potențialele bioelectrice ale mușchilor pot fi înregistrate prin intermediul unor electrozi introduși în interiorul mușchiului sau subcutanat, sau prin intermediul electrozilor de suprafață aplicat pe piele peste mușchii relevanți. În acest din urmă caz, se înregistrează potențialul total al multor fibre musculare. Pe abducție suprafață bioelectrice inimei elecromiogramei reprezintă un complex de amplitudine și frecvență spectrul alternativ semnal electric. Se constată că, în funcție de gradul de contracție a mușchilor amplitudinile semnalului bioelectrice poate varia de la câțiva microvolți la mai multe milivolți, iar banda de frecvență de câteva sute de hertzi. De asemenea, sa constatat că pentru a controla proteze sunt practic suficiente amplitudinea semnalului bioelectrice de 20 mV și 30 de mai sus, iar intervalul de funcționare de frecvență 100-400 semnal Gts.Moschnost bioelectrice este foarte mic, astfel încât utilizarea sa practică să fie consolidate. În acest scop, amplificatoare electronice, prin care nivelul mușchilor semnalului bioelectrice se ridica la valoarea dorită și este transformată într-o formă adecvată pentru controlul organelor de acționare proteza.Takim sistemului de control al bioelectrice mod include un colector (o alunecare) dispozitiv, pre-amplificator, convertor, amplificator terminal, actuator și sursă de alimentare.
În proteze cu control miotonic al flexiei și extinderii degetelor unei perii artificiale, se folosește efectul creșterii perimetrului ciocului cu contracția mușchilor. Odată cu contracția mușchilor bontului, este apăsat un senzor special, semnalul din care prin sistemul electronic controlează mișcarea degetelor periei artificiale, rotirea periei.
În prezent, sunt fabricate comercial diferite modele de proteze de membre superioare cu surse externe de energie. Acestea sunt protezele antebrațului și ale umărului, echipate cu mecanisme electromecanice, cu comenzi bioelectrice, electrocontacte și miotonice; proteza umărului cu un dispozitiv de acționare cu perie electromecanică, controlat de biopotențialii mouse-ului pentru șocul umărului și controlul tracțiunii articulației cotului.
Antebraț protetic biocontrolat
În practica îngrijirii ortopedice pacienților după amputarea următoarele tipuri de proteze cu surse de alimentare externe sunt nivelul antebrațului second-hand: Proteza cu comanda bioelectrica si proteze cu un control miotonic. Au fost, de asemenea, dezvoltate proteze cu relee bioelectrice și sisteme de control proporțional și un dispozitiv de reacție pentru forța de prindere, precum și controlul bioelectric al două funcții.
Proteza antebrațului cu sistem integrat de control bioelectric. Proteza este concepută pentru a furniza pacienților după amputare la nivelul antebrațului, la o înălțime mai mică de 6 cm față de articulația cotului, cu o scurtare a cuțitelor de cel puțin 6 cm față de antebrațul sănătos.
Proteza constă din următoarele părți principale: mâna 9 (Fig 1.) unui dispozitiv electromecanic, bucșa a antebrațului 6, un mecanism de rotire pasiv perii 7, un amplificator de tensiune cu un dispozitiv de colectare curent 3, amplificatorul de putere 8. „greutate“ regulator de tensiune la electrodul 5, sursa de alimentare /, fixarea protezei 4, carcasa cosmetică 2.
Pensulă cu acționare electromecanică constă dintr-un corp de plastic 5 (Figura 2). carcasele mobile II-IV ale degetelor 2 și 4
Fig.1 Proteză a antebrațului cu sistem de control bioelectric încorporat.
Fig. 2. Perie cu un dispozitiv electromecanic.
I degetul Microelectromotoare 9 cu reductor 8, un sistem de pârghii 4, 6 soedinyayuschihpolzun perechi de viteze elicoidale cu o perie de degete. Degetele roti vokrugosey perie 7 și 3. Când direcția de rotație a periei motorului armătură dvizheniepaltsev este inversată, astfel încât, prin controlul rotației armăturii, mozhnovypolnyat paltsev.Izmenenie flexie și extensie a armăturii în direcția de rotație a acestui model este realizată putem.Izmeneniya polaritatea tensiunii furnizată motorului de la alimentarea cu energie electrică.
Mecanismul de acționare este alcătuit dintr-un motor electric 1 (fig. 3), cuplaj flexibil 2, un reductor 3 format din roți dințate Zi-Z4 de viteze elicoidale care constau din toate fost trehzahodny șurub 8 și glisant 9, pârghiile de ghidare 11 a cursorului 9, upornogopodshipnika b depasiri, ambreiaj 7. lagărul axial b și manșonul 7 trecere au închis într-o carcasă 5. rotirea axului motorului 1 prin intermediul unui cuplaj flexibil 2 este transmisă la roțile dințate Z / -Z * și prin ele - pentru cuplare secvențială depășire trehzahodny șurub 7 și 8. Când șurubul 8 se rotește glisant 9 efectuează o mișcare translatoare în ghidajul relativ tije 11 și deplasează sistemul de pârghii 10 de degete pivotantă conectate la slide 9. Degetele face astfel, flexor sau extensor mișcare în funcție de direcția de rotație a arborelui motorului.
Fig. 3. Schema cinematică a mecanismului pensulei.
Cuplarea depășire 7 servește pentru schimbarea automată a lagărului de alunecare axial, oferind autoblocare în transmiterea mișcării de la motor la glisorul, rulmentul de rulare 6, ceea ce permite obținerea unui randament ridicat în transmiterea mișcării de la motor la glisorul.
În cazul în care cu șurub 8 se rotește într-o direcție corespunzătoare degetului de strângere (mișcarea pe gripper) și transmisia puterii de la motor la șurub, șurubul 5 în carcasa 5 datorită cuplajului 8 și liber derulați spre lagărul depășirea limitei de tracțiune, în acest caz, este cuplajul sferic rulment 7. Atunci când puterea de transmisie depășire de la elice la motor și prin rotirea șurubului în direcția opusă se rotește carcasa 5. în acest caz, lagărul axial este un glisant format de suprafața frontală a carcasei 5. în degetul dezvăluirea datorită elektrodvigat rotației Rolul ator Lagăr axial poartă mingea care poartă 4. Când obiectul perie apucând degetele pas glisează 9 există o forță îndreptată de-a lungul axei șurubului la degete. Această forță prin șurubul 8 presează capătul corpului 5 al ambreiajului peste mal la carcasa angrenajului 3 și unitatea creează o condiție de frânare datorită forței de frecare. Șurubul 8 în acest caz, este fixat împotriva rotirii prin intermediul a două bile de cuplare 7 și depasire degajări speciale oblic în carcasa 5, care blochează degetul când mâna antebrațului skhvate.Gilza tipic realizate dintr-un laminat dintr-un puf de gips individual din matriță și a avut loc pe butuc prin atașament remeshkovogo sau prin utilizarea shinno - manșetă din piele, numit manșon de umăr, fabricate și individual. În ultimii ani, practica de protezare pe scară largă așa-numitul manșon antebraț nespadayuschaya (vezi. Fig. 1).
Această fixare eliberează dispozitive suplimentare pentru a ține proteza pe ciuc. Aparent, maneta de dormit datorită avantajelor sale ar trebui să fie preferată în fabricarea protezelor antebrațului, deoarece experiența arată că poate fi utilizată cu succes în majoritatea cazurilor de proteză.
Mecanismul rotației pasive a mâinii servește ca o lungime a conexiunii mobile și detașabile a mâinii cu manșonul antebrațului și permite setarea pasivă a periei în poziția dorită atunci când se utilizează proteza. Mecanismul constă din două inele din plastic, dintre care unul are caneluri distribuite neuniform de-a lungul marginii interioare și este conectat la manșonul antebrațului. Un alt inel are protuberanțe de-a lungul marginii exterioare, care corespunde exact cu locașurile primului inel și se conectează la corpul periei.
Figura 4. Diagrama bloc a controlului protezei.
Când conectați manșonul la perie, inelul cu proeminențele este introdus în inel cu locașurile și se rotește în el pentru o jumătate de viraj. Datorită neuniformitatea inelelor circumferențial locația n protuberanțe nișă perie ferm și, în același timp, cu un anumit manșon torym frecare cuplat mobil la antebraț, permițând pronație pasivă și perie supinație.
Astfel, stabilind alternativ la intrările sistemelor de control canal semnale bio-electrice peste valoarea de prag, este posibil să se controleze mișcarea protezei degetelor în modul cheie, adică prin principiul on / off. Unitatea de alimentare este o baterie de 10 baterii conectate la seria de tip ZNK-0.45. Tensiunea nominală a bateriei este de 12,5 V. Alimentarea cu energie este conectat la amplificatorul biopotential printr-un cablu flexibil și un conector electric cu doi pini și atunci când poartă proteza este situat în buzunare sau curea dezactivate.
cochilie cosmetică (mănușă) pe perie este alcătuită în principal din PVC expandat la proteza speciala formam.Massa (si nu amplifica sursa de alimentare) este în medie de 0,8-0,9 kg amplificator -0.12 kg greutate. masa unității de putere -0,32 kg; dimensiunile globale sunt de 138x78x18 mm. Forța de prindere la capetele degetelor unei perii artificiale este de cel puțin 20 N.
Antebraț de proteză cu dispozitiv de feedback
Proteza este destinată pacienților după amputarea antebrațului la un nivel care nu depășește 6 cm de articulația cotului. Scurtarea antebrațului ar trebui să fie de cel puțin 7,5 cm față de normă. Astfel, proteza poate fi prescrisă pacientului cu cotul antebrațului la nivelul treilea mijloc.
O caracteristică a acestui design al protezelor este capacitatea de a controla viteza de mișcare a degetelor unei perii artificiali și cantitatea de forță de apucare. forță de control al vitezei dl cleștele în mișcare este efectuată prin schimbarea amplitudinii semnalului bioelectric a furnizat sistemul de management pas de intrare, m. P. o schimbare în gradul de contracție (tensiune) a mușchilor bontului. Viteza de deplasare a degetelor este direct proporțional cu gradul de tensiune musculară la nivelul membrelor și forța graifărul - din timpul de curgere (durata) a semnalului de intrare de control al sistemului upravleniya.Protez este alcătuit din următoarele componente principale: o perie 9 (Figura 5.) Cu un amplificator de acționare electromecanic un convertor de putere și o unitate de feedback 8, un vibrator electromagnetic 7, manșon antebrațului b, electrod „greutate“ 5, amplificatoare de tensiune 4, cutia de joncțiune 3, cablul de conectare 2, unitatea de alimentare 1, senzorul de presiune 10 . Principiul acțiunii protezei cu un dispozitiv de feedback substanțial diferit de cel al protezelor descrise anterior, în care sistemul de control funcționează în modul de comutare. Controlul protezei poate fi explicat folosind o diagramă (Figura 6). Semnalele bioelectrice evacuate prin intermediul electrozilor de suprafață 1 din mușchii reziduali amplificate anterior în amplificatoare de amplitudine sunt detectate și amplificate de curentul în integrator 3 2 tensiune și apoi convertite convertor de frecvență-puls 4 într-o secvență de impulsuri dreptunghiulare care variază în durată și frecvență proporțională cu sângerării amplitudinii de la mușchii semnalului de control. Apoi, semnalul convertit intră în amplificatorul de putere 5, în care sarcina prin comutatorul b este pornit motorul de antrenare al periei 7. În mușchi de control de reducere a semnalului bioelectrice perie naprimersgibateley printr-un amplificator 2 și un integrator 3, unul dintre canale este declanșată inițial comutatorul utilizat în sistemul de canal, prin care motorul de acționare 7 este conectat la amplificatorul de putere 5, apoi funcționează invertorul 4 și prin semnalul amplificator de putere determină curbarea degetelor iskuss Twain perie.
Fig. 5 Proteza antebratului cu bloc de reacție.
Fig. 6. Schema bloc a controlului protezei cu un dispozitiv de feedback.
Cel de-al doilea canal, care controlează extensia degetelor mâinii de la mușchii extensor, funcționează într-un mod similar. schimbarea Smoothly amplitudinea semnalului de la mușchi, se poate schimba lin feedback-ul de viteza degetelor kisti.Sistema constă dintr-un senzor de presiune 8 dispus în perie degetul 1, amplificatorul 9, ranforsare semnalele senzorului de presiune, legătura 10, limitând în același timp funcționarea convertorului 11, care convertește semnalul continuu semnale în impulsuri senzor discrete, amplificatorul de putere 12 și vibrator electromagnetic 13, miezul care atunci când poartă proteza atinge pielea kulti.Pri prinderea unui obiect pe senzor, care se schimbă urlând rezistența electrică atunci când sunt strivite și acționează în pas rândul său convertor 11, care generează impulsuri dreptunghiulare, frecvența de repetiție care este direct proporțională cu forța care acționează asupra senzorului.
impulsuri dreptunghiulare sunt din nou amplificate în putere și activează vibrator electromagnetic 13, este inclusă ca sarcină C, miezul amplificatorului 12. Oscilațiile vibratorul percepute prin pielea umană a bontului, iar frecvența de vibrație este determinată de puterea miezului la capetele degetelor graifăr perie artificială. Că persoana nu a aparut adaptarea la stimularea vibratorie a bontului, cu privire la informațiile furnizate de putere nu este tong constantă, și printr-o legătură 10, care limitează timpul o stimulare vibratorie. Se stabilește că un interval de timp de 1,5-3 s este suficient pentru a recunoaște magnitudinea forței de prindere.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: