Trimiterea muncii tale bune la baza de cunoștințe este ușoară. Utilizați formularul de mai jos
Elevii, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și activitatea lor vor fi foarte recunoscători.
În prezent, biomecanica, este secțiunea de Biofizica, are un mare arsenal de funcții metode de cercetare motricitãtii atat statica si dinamica, studiul nu numai imaginea externă a mișcării, dar, de asemenea, mecanismul de control, supraviețuirea organismului, ceea ce face posibilă identificarea unui set de parametri ce caracterizează imaginea motorului. Acest concept include nu numai manifestări mecanice și mișcările și reacțiile mediului înconjurător, dar și condițiile de organizare de control mișcare, activitatea corelată a tuturor organismelor și sistemelor.
Rezultată informații de cercetare biochimice servește drept bază pentru determinarea regulilor permite cuantificarea gradului de afectare a funcției locomotoare în diferite stări patologice. Acesta oferă o evaluare obiectivă a sistemului musculo-scheletice și organizarea sistemului de mișcări și pot fi folosite pentru diagnosticul diferențial metode de justificare de tratament reductiv, creând condițiile prealabile pentru instrumente de dezvoltare protezele concepute pentru a compensa funcțiile pierdute. Baza metodologică a cercetărilor biomecanice este în mod constant îmbunătățită, folosind cele mai recente realizări, în special în domeniul electronicii și tehnologiei informatice.
Una dintre cele mai recente evoluții în domeniul protezelor este așa-numitele proteze bioelectrice ale membrelor superioare, care sunt activate prin intermediul unor electrozi care citesc curentul electric produs de mușchii bastoanelor la momentul contracției lor. Apoi informația este transferată către microprocesor și, ca rezultat, proteza intră în acțiune. Datorită celei mai recente tehnologii, mâinile artificiale vă permit să efectuați mișcări de rotație în mână, să apucați și să țineți obiecte. Protezele bioelectrice fac posibilă utilizarea cu succes a unor astfel de lucruri, cum ar fi o lingură, o furculiță, un pix, etc.
Esența protezelor biomecanice este aceea că, după amputare, ciocul mâinii păstrează rămășițele mușchiului care a atins deja existența. La reducerea lor, se primește un impuls electric de curent alternativ, care este perceput de către electrozii de control ai protezei biomecanice a mâinii situate pe piele. Sistemul de amplificare electronic disponibil în aceste electrozi, chiar și cu o ușoară reducere a țesutului muscular, vă permite să porniți / opriți un motor mic, dar puternic, care mișcă degetul mare și degetul arătător.
Cuplaj electromecanic în mușchi.
Luați în considerare mecanismul contracției musculare utilizând exemplul cardiomiocitelor. Cuplajul electromecanic este o serie de procese secvențiale, începând cu debutul potențialului de acțiune al PD pe sarcolemă (membrana celulară) și terminând cu răspunsul contractil al mușchiului.
Principalele etape ale procesului sunt urmărite în figura 1.
bioprosthetice mușchi de mușchi electrozi
Procesul de reducere a cardiomiocitelor are loc după cum urmează:
1 - când impulsul stimulator este aplicat celulei, se deschid canalele de sodiu rapide (timp de activare de 2 ms), ionii Na + intră în celulă, provocând depolarizarea membranei;
2 - rezultând în depolarizarea membranei plasmatice în ea și în deschiderea T-tubule de canale dependente de tensiune lente de calciu (timp de 200 de viață ms) și Ca2 + ionii care vin din mediul extracelular, unde concentrația de 2 * 10 ^ (- 3) mol / l , în interiorul celulei (concentrația intracelulară de Ca2 + = 10 ^ (-7) mol / l);
3 - calciu, care intră în celulă, activează membrana CP. care este un depozit intracelular al CP, ca rezultat al unui așa numit "volei caltaș". Ca ionii de Ca2 + de la CP intră în complexul actin-miozină din MF, deschid centrele active ale lanțurilor actinice, determinând închiderea podurilor și dezvoltarea ulterioară a forței și scurtarea sarcomerelor;
4 - la sfârșitul procesului de reducere a miofibrilului, ionii de Ca2 + cu pompe de calciu localizați în membrana CP termină activ în interiorul reticulului sarcoplasmic;
5 - procesul de conjugare electromecanică se termină prin faptul că K + trece pasiv din celulă, provocând repolarizarea membranei;
6 - ionii de Ca2 + sunt excretați activ în mediul extracelular prin intermediul sarcoolemiei pompei de calcit.
Astfel, cardiomiocite continuă conjugare electromecanice în două etape: mai întâi un flux mic activeaza de calciu intrare membrană SR, facilitând mai mult eliberarea de calciu din depozitele intracelulare, iar apoi reducerea rezultată în ejectare se produce sarcomer. Procesul de conjugare în două etape descris mai sus este demonstrat experimental. Experimentele au arătat că: a) absența calciului din afara fluxului celular) încetează sarcomeres de reducere, b) într-o cantitate constantă de calciu eliberat din SR calciu schimbarea amplitudinii fluxului duce la o schimbare corelează forța bine contractile. Fluxul de Ca ioni „in celula realizează astfel două funcții: formează o perioadă lungă de timp (200 ms) acțiune cardiomiocitelor potențial platou și este implicat în procesul de cuplare electromecanic.
Trebuie notat că nu în toate celulele musculare ale corpului are loc procesul de conjugare, ca și în cazul unui cardiomiocit. Astfel, în mușchii scheletici ai celulelor cu sânge cald potențialul de acțiune este scurt (2 până la 3 ms) și un flux lent de ioni de calciu în ele este absent. În aceste celule, sistemul T al tubulilor transversali, care sunt aproape de z-discurile direct la sarcomere, este puternic dezvoltat (vezi Figura 1). Schimbările în potențialul membranei în timpul depolarizării prin sistemul T sunt transferate în astfel de celule direct în membrana CP, determinând eliberarea volumetrică a ionilor de Ca2 + și activarea în continuare a contracției (3,4,6). Durata proceselor descrise este prezentată în figură. 1
Frecvente pentru toate celulele musculare este procesul de eliberare a ionilor de Ca2 + și a reticulului depot-sarcoplasmic intracelular și de activare a contracției. Cursul de eliberare a calciului din CP este observat experimental cu ajutorul luminiscentului în prezența ionilor de Ca2 + ai proteinei eqvorin, care a fost izolat din meduze luminoase.
Procesul de relaxare musculară repetă toate etapele numai în ordine inversă.
Proteza unei antebrațe cu două funcții de control bioelectric.
Problema managementului celor două funcții de proteză bioelectrice - flexie și extensie degetul mână artificială și pronație și supinație a manșonului antebraț (cu perii) poate fi rezolvată în moduri diferite. O metodă este de a oferi un sistem de control cu patru canale, în care fiecare canal asigură un control independent al unuia dintre cele de mai sus patru mișcări ale celor două mecanisme (mână și rotația antebrațului a manșonului) a patru muschi de bontul antebrațului. Acest lucru se poate face prin simpla repetare a sistemului conventional de control cu două canale a unei funcții. Avantajele acestui sistem sunt simplitatea relativă a schemelor de construcție și posibilitatea de control simultan și independent de cele două mișcări în diferite combinații: .. Finger flexie cu antebrațul simultană pronație manșon, flexie degetul cu supinație a manșonului antebraț, etc. În plus, un astfel de sistem se potrivește mai îndeaproape controlul finală în normale. Cu toate acestea, acest sistem are o serie de deficiențe semnificative care reduc perspectivele aplicării sale practice practice. Cele mai importante sunt dificultatea de a obține patru semnale independente de mușchi în timpul ciot o largă varietate de leziuni, precum și natura amputare, o creștere semnificativă în mărime totală, greutatea și costul sistemului de control.
O altă modalitate este de a controla patru mișcări succesive ale actuatoarelor semnalelor bioelectrice ale celor două grupe de mușchi ciot - flexori si extensori periile, așa cum este cazul în proteza pe funcția una controlată. Avantajele acestei metode sunt sistemul de mici dimensiuni și controlul greutății, ușurința relativă de administrare, o fiabilitate suficientă a întregului sistem de control, capacitatea de a utiliza un număr limitat de mușchi pentru a controla mișcările multiple, de formare musculare simplitate pentru combinaționale separat și trimiterea de semnale de control. Dezavantajul acestei metode este imposibilitatea efectuării simultane a două mișcări. Esența metodei de control secvențial este că sistemul de control, în anumite condiții, este conectat fie la acționarea periei artificiale, fie la antrenarea mecanismului de rotație.
Comutarea sistemului se face arbitrar, la cererea pacientului. În general, un astfel de sistem de control poate fi reprezentat de o diagramă (Figura 2).
Sistemul de control dual este format din colectorul dispozitivului 1, pre-amplificator 2, traductoare 3, 4 amplificatoare terminale cu o sarcină în formă de releu 5, așa cum este cazul în sistemele de comandă a releului pentru dispozitive protetice cu funcție audio controlabile, descrise anterior. Nu se administrează doar un singur link nou - un dispozitiv de comutare B, având un releu de sarcină RP prin care sistemul poate fi conectat la una dintre cele două motoare electrice Ml sau M2 sau mecanism de antrenare a periei de rotație, respectiv. Inițial, sistemul de control este conectat, de exemplu, cu un control al periei și de acționare se realizează în același mod ca și în proteze cu o singură funcție: semnale de mușchii flexori ale mâinii acționate de îndoire și cu mușchii extensori - degetul inflexibilă mână artificială. Când alimentarea semnal musculare scurt și ascuțite administrarea este declanșat și dispozitivul de comutare utilizat pentru a controla sistemul prin contactele releului este conectat RZ motor de antrenare M2 rotație antebrațului a manșonului. controlul motorului M2 este aceeași ca motorul M1, din același control muscular, la o reducere lentă a lor, decât la comutarea și comutarea polaritatea motorului M2 este ales pentru a controlat flexori pronație și extensori mușchilor - supinație mânecă antebraț. Sistem de comutare spate pentru a controla perie din artificial scurt musculare retrimiterea semnal administrarea bruscă, provocând revine dispozitivului de comutare la starea inițială, adică. E. Contact RH releul M1 este conectat la sistemul de control al motorului. Comutarea este posibilă cu unul sau ambii mușchi de control.
Figura 2. Diagrama bloc a sistemului de control bioelectric al două funcții.
Proteza cu antebrațul bioelectric mișcarea de control al degetului și de rotație perie PR2-37 proteză artificială pentru persoanele cu antebrațul ciot de 6 cm sau mai mult, de la cot și antebraț braț mai scurt conservate prin faptul că nu mai puțin de 8 cm, in absenta musculare sau in timpul restrictie de rotatie de 30 de grade .
Proteza constă din (Figura 3): nodul este o perie artificială cu un sistem de control bioelectric și un sistem de rotație, o manetă antebrațică și o sursă de alimentare. Manșonul de primire nu se încadrează în jos și nu necesită fixare suplimentară. Proiectarea protezei asigură folosirea unui manșon de primire cu alte tipuri de fixare (curea, căpăstru, manșetă TSETIN, manșoane din piele etc.).
Fig.3 Vedere generală: 1 - perie artificială, 2 - amplificator de putere releu, 3 - amplificator biopotențial, 4 - electrod de împământare, 5 - cutie de joncțiune, 6 - antebraț, 9 - sursa de alimentare.
Pensulă și mecanismul de rotație împreună cu amplificatorul terminal și dispozitivul de comutare formează un produs comun nod-semifabricat.
Figura 4. Schema cinematică a sistemului de rotație a periei.
Mecanismul de rotație constă dintr-o cutie de viteze cilindrică cu un motor electric în carcasa sa. Reductorul este alcătuit din două trepte de viteze Z1 și Z2 (figura 4), o pereche de șuruburi autoportante Z3 și un tren de viteze cu angrenaj intern Z4, Z5.
Cuplul maxim al angrenajului este de 0,5 - 5N * m; numărul de viraje - nu mai puțin de 15 rpm; masa protezei nu depășește 1,2 kg.
Sistemul de control este în principiu același ca și pentru proteze cu o funcție controlată. Numai un dispozitiv electronic de comutare a fost adăugat sistemului de control pentru a comuta sistemul de la controlul flexiei și extinderii degetelor la gestionarea pronării și supinației antebrațului și invers. Unitatea de putere din această proteză este utilizată la fel ca într-o proteză cu o funcție controlată. O diagramă bloc a sistemului bioelectric pentru controlul proporțional al flexiei și extensiei degetelor mâinii și rotația antebrațului este prezentată în Figura 5.
Figura 5. Diagrama bloc a sistemului de control proporțional bioelectric al două funcții.
După cum se vede din figură, principiul de funcționare a sistemului de control este același ca și sistemul de control proporțional și perie în proteza de antebraț, iar dispozitivul de comutare este aceeași ca și în proteza antebrațului. Astfel, sistemul de control proporțional funcționează două funcții în același mod ca și sistemul de retransmisie este aceleași funcții de control secvențiale, cu singura diferență că aici viteza executivă corpurile (degete și rotația antebrațului) variază proporțional cu amploarea bioelectrice de intrare (de control) de semnal.
2. "Protetica copiilor cu defecte ale membrelor" editată de profesorul V.I. Filatova, Leningrad "Medicină", 1981
3. "Manualul proteticii" editat de profesorul V.I. Filatova, Leningrad "Medicină", 1978
Găzduit pe Allbest.ru
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: