Опис роботи:
Тип роботи: реферат
Основні характеристики протеза з пристроєм зворотного зв'язку. Протез передпліччя з біоелектричних управлінням двома функціями. Протез передпліччя з міотоніческім управлінням пензлем і електроконтакта управлінням пензлем. Біоуправляемая протези плеча.
Завантажити безкоштовно Протез передпліччя з біоелектричних управлінням двома функціями. Біоуправляемая протези плеча
Завантажити Протез передпліччя з біоелектричних управлінням двома функціями. Біоуправляемая протези плеча
Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки
Реферат на тему:
«Протез передпліччя з біоелектричних управлінням двома функціями. Біоуправляемая протези плеча »
Основні характеристики протеза з пристроєм зворотного зв'язку
Поріг спрацьовування системи управління рухами пальців кисті 20-30 при нормальних кліматичних умовах на частоті вхідного сигналу 100 Гц, мкВ.
Швидкість вільного переміщення пальців кисті змінюється плавно при - плавній зміні величини керуючого сигналу
Межі регулювання сили схвата - 30Н.
Мінімальна величина зміни сили схвата 1 -1,5Н.
Час досягнення сили схвата до величини 30 Н, не більше 3 с.
Мінімальна частота вібрації, відповідна мінімальній силі 2-3 схвата, Гц
Максимальна частота вібрації, відповідна максимальній силі 40-50 схвата, Гц
Час роботи вібратора після припинення подачі керуючого сигналу, з 1,5-3 Час безперервної роботи протеза за умови, що число циклів згинання-розгинання пальців кисті не перевищує 500 в день, за один цикл заряду-розряду блоку живлення, не менше 8 год.
Струм в спокої, не більше 22 мА.
Напруга джерела живлення 12,5 В.
Протез передпліччя з біоелектричних управлінням двома функціями
Питання про біоелектричної управлінні двома функціями протеза - згинання та розгинання пальців штучної кисті і пронація і супінація гільзи передпліччя (кисті) може бути вирішене різними способами. Один спосіб полягає в створенні чотирьохканальної системи управління, в якій кожен канал забезпечує незалежне управління одним із зазначених вище чотирьох рухів двох механізмів (кисті і ротації гільзи передпліччя) від чотирьох м'язів кукси передпліччя. Це може бути зроблено простим повторенням звичайної двоканальної системи управління однією функцією. Перевагами такої системи є відносна простота побудови схеми і можливість одночасного і незалежного управління двома рухами в різних поєднаннях: згинання пальців з одночасною пронацією гільзи передпліччя, згинання пальців з супінацією гільзи передпліччя і т. Д. Крім того, така система більш повно відповідає управлінню кінцівкою в нормі. Однак ця система має низку істотних недоліків, що знижують перспективність її широкого практичного застосування. Основними з них є складність отримання чотирьох незалежних сигналів з м'язів кукси при великій різноманітності травм, і характеру ампутації, істотне збільшення габаритних розмірів, маси і вартості системи управління.
Інший спосіб полягає в послідовному управлінні чотирма рухами виконавчих механізмів від біоелектричних сигналів двох груп м'язів кукси - згиначів і розгиначів кисті, як це має місце в протезах з однієї керованої функцією. Перевагами такого способу є невеликі габаритні розміри і маса системи управління, відносна простота управління, достатня надійність роботи всієї системи управління, можливість використання обмеженого числа м'язів для управління декількома рухами, простота тренування м'язів на роздільну та комбінаційну посилку керуючих сигналів. Недолік цього способу - неможливість виконання одночасно двох рухів. Суть способу послідовного управлінні полягає в тому, що система управління за певних умов підключається або до приводу штучної кисті, або до приводу механізму ротації.
Перемикання системи проводиться довільно, за бажанням хворого. У загальному випадку подібна система управління може бути представлена блок-схемою (рис. 1).
Двоканальна система управління складається з токоз'ємного пристрою 1, попередніх підсилювачів 2, перетворювачів 3, кінцевих підсилювачів 4 з навантаженням у вигляді реле 5, як це має місце в системах релейного управління для протезів з однієї керованої функцією, описаних раніше. Тут вводиться лише одне нове ланка - перемикаючий пристрій б, має в навантаженні реле РЗ, за допомогою якого система може бути з'єднана з одним з двох електродвигунів Ml або М2 приводів кисті або механізму ротації відповідно. У початковому стані система управління з'єднана, наприклад, з приводом кисті і управління здійснюється так само, як і в протезах з однією функцією: сигнали з м'язів-згиначів кисті управляють згинанням, а з м'язів-розгиначів - разгибанием пальців штучної кисті. При подачі короткочасного і різкого сигналу з керуючою м'язи спрацьовує перемикаючий пристрій б і до системи управління через контакти реле РЗ підключається електродвигун М2 приводу ротації гільзи передпліччя. Управління електродвигуном М2 здійснюється так само, як і двигуном Ml, від тих же керівників м'язів, по більш повільним скороченням їх, ніж при перемиканні, причому полярність включення двигуна М2 вибирають такий, щоб м'язи-згиначі управляли пронацією, а м'язи-розгиначі-супінацією гільзи передпліччя. Перемикання системи знову на управління штучної пензлем проводиться повторної посилкою короткочасного різкого сигналу з керуючою м'язи, в результаті чого перемикаючий пристрій повертається в початковий стан, т. Е. Контакти реле РЗ підключають до системи управління електродвигун Ml. Перемикання можливо як з однієї, так і з обох керуючих м'язів.
Мал. 1. Блок-схема системи біоелектричного управління двома функціями.
Протез призначений для інвалідів після ампутації передпліччя па рівні не нижчому від середньої третини. Протез складається з наступних основних вузлів: кисті 1 (рис. 2) з електромеханічним приводом, механізму активної ротації 2 з електроприводом, гільзи передпліччя 5, системи управління, що складається з попередніх підсилювачів 3 зі стабілізатором живлення 4, крайового підсилювача б, перемикає пристрої 7.
Крайовий підсилювач і перемикаючий пристрій розташовані в дистальної частини гільзи передпліччя. Протез забезпечений блоком живлення. Кисть і механізм ротації разом з крайовим підсилювачем і переключающим пристроєм утворюють один загальний вузол-напівфабрикат.
Механізм ротації складається з редуктора циліндричної форми, в корпусі якого розміщений електродвигун. Редуктор складається з двох ступенів зубчастої передачі Zi і Z2 (рис. 3), самогальмується гвинтової пари Z3 і зубчастої передачі з внутрішнім зачепленням Z4, Z5.
Мал. 2 Протез передпліччя з біоелектричних управлінням з двома функціями
Максимальний крутний момент приводу становить 0,5 - 5 Н * м; число поворотів - не менше 15 об / хв; маса протеза не перевищує 1,2 кг.
Мал. 3. Кінематична схема приводу ротації кисті.
Система управління в основному така ж, як і для протезів з однієї керованої функцією. У систему управління додано лише електронне перемикаючий пристрій для комутації системи з управління згинанням н разгибанием пальців кисті па управління пронація і супінація передпліччя і назад. Блок живлення в даному протезі використовується такий же, що і в протезі з однієї керованої функцією. Блок-схема біоелектричної системи пропорційного управління згинання та розгинання пальців кисті і ротації передпліччя представлена на рис. 4.
Мал. 4. Блок-схема системи біоелектричного пропорційного управління двома функціями.
Як видно з малюнка, принцип дії системи управління той же, що і системи пропорційного управління пензлем в протезі передпліччя, а перемикаючий пристрій таке ж, як в протезі передпліччя. Таким чином, система пропорційного управління двома функціями діє так само, як і релейний система послідовного управління цими ж функціями, з тією лише різницею, що тут швидкість виконавчих органів (пальців кисті і ротації передпліччя) змінюється пропорційно величині вхідного біоелектричного (керуючого) сигналу.
Протез передпліччя з міотоніческім управлінням пензлем
Протез призначений для постачання хворих після односторонньої або двосторонньої ампутації передпліччя на рівні не вище 7 см від ліктьового суглоба. Особливістю даного протеза є так звана міотонічна система управління, в якій ефект збільшення периметра скорочених м'язів кукси використовується для впливу на електронну систему управління через датчик, розташований над керуючими м'язами.
Протез складається зі штучної кисті 1 (рис. 5) з електромеханічним приводом, гільзи передпліччя 2, системи управління 3 з датчиком 4, розташованих в спеціальних гніздах па гільзі передпліччя, і блоку живлення 5. У комплект протеза входять також другий блок живлення, зарядний пристрій і запасна косметична оболонка на кисть.
Мал. 5. Протез передпліччя з міотоніческім управлінням пензлем.
Кисть з електроприводом, блоки живлення та зарядні пристрої до них застосовуються ті ж, що і в протезах з біоелектричних управлінням. Гільза передпліччя виготовляється з поліетилену або з шаруватого пластику, як і в протезах з біоелектричних управлінням, за індивідуальним гіпсовим зліпком. Кріплення протеза також звичайне, ремешковие або у вигляді неопадающіх гільзи. Система управління складається з електронного блоку і датчика. У датчику в якості перетворювача механічного ефекту м'язів, що скорочуються в електричний сигнал застосовані микропереключатели 7 (рис. 6), укладені в обойму 2 і скріплені гвинтами 6. Обойма 2 з'єднана з основою 4 датчика пружиною 3.
Зусилля від групи керуючих м'язів передається на микропереключатели через кнопку 1 і пружину 8. Початкове положення кнопки щодо кукси регулюється гвинтом 5. Для того щоб виключити строго одночасне спрацьовування обох мікропереключателей, один перемикач паралельно зміщений відносно іншого.
Система управління працює наступним чином. При натисканні м'язами кукси на кнопку датчика відбувається послідовне перемикання контактів мікропереключателей, з'єднаних з різними ланцюгами блоку управління і відповідно з виконавчим реверсивним електродвигуном.
Мал. 6. Датчик миотонической системи управління пензлем.
Згинання або розгинання пальців штучної кисті визначається проміжком часу між спрацьовуванням перемикачів.
Характеристики протеза в основному ті ж, що і в протезах з біоелектричних управлінням, так як кисть і блок живлення в них однакові. Різниця в масі також незначна через малу різницю мас систем управління.
Біоуправляемая протези плеча
Протезування хворих після ампутації на рівні плеча являє собою більш складне завдання, ніж протезування на рівні передпліччя. Про підвищенням рівня ампутації необхідно відшкодування більшого числа втрачених функції, а число джерел командних сигналів з м'язів при цьому зменшується. Крім того, створення приводів для відшкодування втраченої функції ліктя, ротації на рівні плеча, функції плечового суглоба являє собою окрему складну технічну проблему. Приводи повинні мати малі габаритні розміри і масу, достатню потужність для відтворення необхідної функції з відповідним навантаженням, високий ККД і т. Д. Системи управління протезами плеча повинні забезпечувати мінімальну фізичну і психологічне навантаження на людину і мінімальні компенсаторні руху під час керування протезом, а джерела зовнішнього енергії повинні забезпечувати денний витрата енергії при користуванні протезом. В даний час в практиці протезування застосовуються протези з біоелектричних і електроконтакта управлінням. Проводиться протезування протезами плеча з біоелектричних управлінням двома функціями і протезами з біоелектричних управлінням трьома функціями, а також ортопедичними апаратами па верхню кінцівку з біоелектричних управлінням кістедержателем і ліктьовим шарніром.
Протез плеча з біоелектричних управлінням пензлем
Протез призначений для постачання хворих після ампутації на рівні плеча в середній третині. Кукса повинна бути при цьому не коротше 6 см від переднього краю пахвової западини і на 6 см повинна бути коротше плеча здорової руки. У протезі передбачено біоелектричний управління від м'язів кукси згинання та розгинання пальців штучної кисті і тягове управління згинання та розгинання, в ліктьовому шарнірі з пасивної ротацією гільзи передпліччя (або кисті). Для біоелектричного управління пензлем використовуються м'язи плеча: біцепс - для управління згинанням пальців, трицепс - для управління їх розгинанням. Згинання в ліктьовому шарнірі здійснюється вибіркою тяги за рахунок руху кукси плеча вперед, а відкривання і закривання замка в ліктьовому шарнірі - рухом кукси уздовж поздовжньої осі. Протез складається з наступних основних частин: кисті з електромеханічним приводом 1 (рис. 7), механізму пасивної ротації кисті 2, гільзи передпліччя 3, ліктьового шарніра 4, механізму пасивної ротації плеча 5, гільзи плеча 6, кріплення з двома тягами 7, системи управління 8 і блоку живлення.
Кисть з електромеханічним приводом і механізм пасивної ротації кисті використані ті ж, що і в протезі передпліччя.
Система біоелектричного управління, струмознімальних пристрій і блок живлення ті ж, що і в протезі передпліччя. Загальна маса протеза не перевищує 1,6-1,8 кг.
Протез плеча з електроконтакта управлінням пензлем
Протез призначений для хворих після виокремлення плеча і після виокремлення плеча з видаленням частини ключиці і лопатки, якщо є можливість скорочувати м'язи. Протез може бути призначений також при недорозвитку верхніх кінцівок, якщо сила м'язів рудиментів перевищує 1 Н. Особливістю даної конструкції протеза є наявність електроконтактні системи управління електромеханічного приводу механізму штучної кисті.
Протез складається з наступних основних вузлів: кисті 1 (рис. 8) з електромеханічним приводом, гільзи передпліччя 2, ліктьового механізму 3, гільзи плеча 4, механізму пасивної ротації плеча 5, плечового шарніра 7, надплечніка 8 з кріпленням 9, системи управління 12 з елсктроконтактним датчиком 11, керуючої тяги 10, блоку харчування б. На кисть надаватися косметична оболонка (рукавичка), виготовлена з полівінілхлориду. Гільзи передпліччя і плеча взяті від серійно випускаються протезів з тяговим управлінням. Плечовий шарнір і ліктьовий механізм запозичені також від тягових протезів. Останній оснащений пристроєм для компенсації моменту сили тяжіння передпліччя з кистю щодо осі ліктьового шарніра.
Мал. 7 Протез плеча з біоелектричних управлінням пензлем.
Мал. 8. Протез плеча з електроконтакта управлінням пензлем.
Система управління в даному протезі використовується та ж, що і в протезі передпліччя з міотоніческім управлінням.
Управління згинання та розгинання пальців кисті здійснюється послідовним замиканням контактів мікропереключателей за допомогою рухів надплечья, скорочення керуючих м'язів або зусиль рудиментів недорозвиненою кінцівки в залежності від виду ампутації або порушення функцій верхньої кінцівки.