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 stabilit că amplitudinile semnalului bioelectric de la 20-30 μV și mai mare și intervalul de frecvență de operare de 100-400 Hz sunt practic suficiente pentru controlul protezelor. Puterea semnalului bioelectric este foarte mică, deci pentru utilizarea practică trebuie să fie consolidată. Pentru a face acest lucru, se folosesc amplificatoare electronice, cu care nivelul semnalului bioelectric din mușchi se ridică la valoarea necesară și se transformă într-o formă potrivită pentru controlul organelor executive ale protezei. Astfel, sistemul de control bioelectric include un dispozitiv de colectare a curentului, un pre-amplificator, un convertor, un amplificator terminal, un dispozitiv de acționare și o 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, glisorul de conectare pereche de viteze elicoidale 6 cu degetele. degetele se rotesc în jurul axelor 7 și 3. La schimbarea direcției mișcării de rotație a motorului armăturii degetelor este inversată, astfel încât prin controlul rotirea armăturii, este posibil să se efectueze de îndoire și degetul intransigent. Schimbarea direcției de rotație a ancorei în această construcție este efectuată de către. Modificări ale polarității tensiunii furnizate la motor de la sursa de alimentare.
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 cuprinzând șurub trehzahodny 8 și glisiera 9, pârghiile de ghidare 11 a cursorului 9, lagărul axial utilizat, depășire a ambreiajului 7. lagărul de împingere 7 b și ambreiajul depășire închise 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. în timpul rotației șurubului Glisorul 9 face mișcare transversală tnositelno tijele de ghidare 11 și deplasează sistemul de pârghii 10 de degete pivotantă conectate la slide 9. astfel, degetele face flexor sau mișcarea extensor 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 caneluri oblice speciale devansarea 5 în carcasă care blochează degetele când prinderea. Manșonul este de obicei realizată dintr-un antebraț laminatului pe un ciot ipsos individuale și un fum pe butuc este menținut cu ajutorul fixare sau remeshkovogo prin shinno - piele manșetă manșon numit umăr, de asemenea, fabricate în mod 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.
Covorul cosmetic (mănușă) pe perie este realizat în principal din clorură de polivinil spumă sub formă specială. Greutatea protezei (fără amplificare și unitate de putere) este în medie 0,8-0,9 kg, masa amplificatorului este de -0,12 kg. 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 în comparație cu norma. Astfel, proteza poate fi prescrisă pacientului cu cotul antebrațului la nivelul treilea mijloc.
O caracteristică a acestui model a protezei este abilitatea de a controla viteza de mișcare a degetelor și magnitudinea forței artificiale cu clește de prindere de mână. 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 dependentă de gradul de stres rezidual mușchii și forța graifărul - din timpul de curgere (durata) a sistemului de control al semnalului de intrare de control. Proteza este alcătuit din următoarele componente principale: o perie 9 (Figura 5.) Cu un dispozitiv electromecanic, amplificatorul de putere cu transmițătorul și o unitate de feedback 8, un vibrator electromagnetic 7, antebrațele electrod manșon b „greutate“ 5, tensiune 4 amperi, cutia de joncțiune 3, cablu de conectare 2, unitatea de alimentare 1, senzorul de presiune 10. principiul de funcționare al dispozitivului de protezare cu principiul feedback-ul diferă în mod esențial de proteze 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. mușchi de control al reducerii, flexor de exemplu, semnalul bioelectrice printr-un amplificator 2 și un integrator 3, unul dintre canale este declanșată inițial comutatorul utilizat în sistemul de canale , prin care motorul de acționare 7 este conectat la amplificatorul de putere 5, apoi funcționează invertorul 4 și prin intermediul amplificatorului de putere a semnalului cauzează degete încordat chin Twain perie.
Fig. 5 Proteza antebratului cu bloc de reacție.
Fig. 6. Diagrama 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, puteți schimba lin viteza de mișcare a degetelor. Sistemul de feedback include un senzor de presiune 8 dispusă într-un deget al mâinii, amplificatorul 9, ranforsare semnalele senzorului de presiune, link-ul 10 restricționează momentul convertorului 11, care convertește semnalul continuu senzor pentru semnale discrete de impulsuri, un amplificator de putere 12 și vibrator electromagnetic 13, miezul care, atunci când poartă o proteză, atinge pielea bățului. Când te apuca un obiect pe senzor, care se schimbă rezistența electrică atunci când sunt strivite și afectează, la rândul său, traductorul PA 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.
Mai multe de la Medicină și sănătate:
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: