RU2775647C1 - Functional and cosmetic prosthetic hand - Google Patents
Functional and cosmetic prosthetic hand Download PDFInfo
- Publication number
- RU2775647C1 RU2775647C1 RU2021128385A RU2021128385A RU2775647C1 RU 2775647 C1 RU2775647 C1 RU 2775647C1 RU 2021128385 A RU2021128385 A RU 2021128385A RU 2021128385 A RU2021128385 A RU 2021128385A RU 2775647 C1 RU2775647 C1 RU 2775647C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- filler
- prosthesis
- functional
- hand
- reinforcing
- Prior art date
Links
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 230000003014 reinforcing Effects 0.000 claims abstract description 24
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000001131 transforming Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 210000003491 Skin Anatomy 0.000 claims abstract description 3
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims abstract 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 7
- UIMGJWSPQNXYNK-UHFFFAOYSA-N azane;titanium Chemical compound N.[Ti] UIMGJWSPQNXYNK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 claims description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 2
- 230000001070 adhesive Effects 0.000 claims description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 7
- 210000003857 Wrist Joint Anatomy 0.000 description 4
- 238000011068 load Methods 0.000 description 4
- 239000011664 nicotinic acid Substances 0.000 description 4
- 210000001503 Joints Anatomy 0.000 description 3
- 210000001364 Upper Extremity Anatomy 0.000 description 3
- 210000000707 Wrist Anatomy 0.000 description 3
- REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N aluminium(3+) Chemical class [Al+3] REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 2
- 239000000789 fastener Substances 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000000245 Forearm Anatomy 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009114 investigational therapy Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000003183 myoelectrical Effects 0.000 description 1
- 230000000399 orthopedic Effects 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 229910001256 stainless steel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 230000000930 thermomechanical Effects 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к медицине, а именно к протезно-ортопедическим изделиям.The invention relates to medicine, namely to prosthetic and orthopedic products.
При потере верхней конечности ее замещают полным или частичным протезом. Наиболее ответственной его частью является протез кисти, так как к нему предъявляются одновременно требования эстетического качества (как правило, он виден из-под одежды) и функционального характера (кисть должна выполнять сложные функции захвата и удержания предметов и т.п.).If the upper limb is lost, it is replaced with a full or partial prosthesis. The most important part of it is the prosthesis of the hand, since it is subject to both aesthetic quality requirements (as a rule, it is visible from under clothes) and functional nature (the hand must perform complex functions of capturing and holding objects, etc.).
В настоящее время протезы кисти разделяют на косметические и функциональные. Первые воспроизводят форму и структуру поверхности кисти, но неспособны выполнять какие-либо действия. Вторые имеют системы механического или электромеханического управления движением пальцев и способны выполнять простые движения и функции кисти. Существует два основных типа активно-функциональных протезов - тяговые, или механические, и биоэлектрические, или бионические. В современном активном механическом протезе кисти функция схвата осуществляется за счет натяжения тросов, которые связаны с пальцами протеза и фиксируются на предплечье человека без какой-либо электроники. Биоэлектрические (миоэлектрические) или бионические протезы - это протезы с внешним источником энергии. Управление бионическими протезами осуществляется через микропроцессор, преобразующий сигнал датчиков от сохраненных структур в перемещение пальцев и лучезапястного сустава. В некоторых случаях такие протезы отвечают и эстетическим требованиям, воспроизводя внешний вид кисти.Currently, hand prostheses are divided into cosmetic and functional. The former reproduce the shape and structure of the surface of the hand, but are unable to perform any action. The latter have systems of mechanical or electromechanical control of the movement of fingers and are capable of performing simple movements and functions of the hand. There are two main types of active-functional prostheses - traction, or mechanical, and bioelectric, or bionic. In a modern active mechanical prosthesis of the hand, the gripping function is carried out due to the tension of the cables that are connected to the fingers of the prosthesis and are fixed on the human forearm without any electronics. Bioelectric (myoelectric) or bionic prostheses are prostheses with an external energy source. The control of bionic prostheses is carried out through a microprocessor that converts the sensor signal from the stored structures into the movement of the fingers and the wrist joint. In some cases, such prostheses also meet aesthetic requirements, reproducing the appearance of the hand.
Основным недостатком современных активных функциональных протезов является сложность конструкции и, как следствие, высокая цена, что не позволяет их широко использовать. К тому же, бионические протезы не могут эксплуатироваться во влажной среде, а элементы питания, от которых работает протез, необходимо периодически менять или подзаряжать. В этом отношении могут быть более эффективны протезы с пассивной функциональностью, когда изменение положения элементов протеза (сгибание - разгибание пальцев) осуществляется другой рукой. При этом необходимо, чтобы изменение формы протеза происходило с некоторым усилием, которое позволяло бы удерживать новую форму протеза для выполнения определенных функций, например, сгибание пальцев для удержания некоторого груза и т.п. Подобной способностью обладают механические протезы с пассивной функциональностью, которые обеспечивают сгибание пальцев другой рукой посредством различных рычагов, тяг, шарниров и т.п. Но они имеют достаточно сложную механику, которой непросто управлять и, как правило, не обладают эстетическим внешним видом.The main disadvantage of modern active functional prostheses is the complexity of the design and, as a result, the high price, which does not allow them to be widely used. In addition, bionic prostheses cannot be operated in a humid environment, and the batteries that power the prosthesis must be periodically changed or recharged. In this regard, prostheses with passive functionality may be more effective, when the position of the elements of the prosthesis (flexion - extension of the fingers) is changed by the other hand. At the same time, it is necessary that the change in the shape of the prosthesis occurs with some effort, which would allow holding a new shape of the prosthesis to perform certain functions, for example, bending the fingers to hold some load, etc. A similar ability is possessed by mechanical prostheses with passive functionality, which provide bending of the fingers with the other hand through various levers, rods, hinges, etc. But they have fairly complex mechanics that are not easy to manage and, as a rule, do not have an aesthetic appearance.
Косметические протезы для сохранения своей формы иногда армируются проволокой из конструкционных сплавов (нержавеющей стали, алюминиевых или титановых сплавов) [Патент СССР №94359 Опубл. в бюл. №10 1952 г.]. Однако, как показала практика, при попытке изменения формы при осуществлении простейших функций их армирующая проволока деформируется пластически с большими степенями, что приводит к ее усталостному разрушению после нескольких десятков циклов формоизменения.Cosmetic prostheses to maintain their shape are sometimes reinforced with wire made of structural alloys (stainless steel, aluminum or titanium alloys) [USSR Patent No. 94359 Publ. in Bull. No. 10 1952]. However, as practice has shown, when trying to change the shape when performing the simplest functions, their reinforcing wire is plastically deformed to a large extent, which leads to its fatigue failure after several tens of cycles of shape change.
Известен пассивно-функциональный протез [Технологии изготовления протезов верхних конечностей. Авторы: Петров В.Г., Замилацкий Ю.И., Буров Г.Н., Курдыбайло С.Ф. Издательство: Гиппократ, 2008 год, ISBN 5-8232-0260-1] в котором искусственная кисть может выполнять ограниченные сгибания-разгибания пальцев с помощью четырехзвенных шарниров, управляемых здоровой рукой с помощью тросовых приводов. Однако такой протез неудобен в управлении (тросовое управление, как правило, скрыто под одеждой) и функциональность его ограничена сгибанием и разгибанием одновременно сразу нескольких пальцев на определенный угол. Кроме того, протез обладает недостаточно эстетичным внешним видом (необходимо надевать перчатку для того, чтобы скрыть элементы крепления шарниров).Known passive-functional prosthesis [Technology for the manufacture of prostheses of the upper limbs. Authors: Petrov V.G., Zamilatsky Yu.I., Burov G.N., Kurdybailo S.F. Publisher: Hippocrates, 2008, ISBN 5-8232-0260-1] in which the artificial hand can perform limited flexion-extension of the fingers using four-link hinges controlled by a healthy hand using cable drives. However, such a prosthesis is inconvenient to control (cable control, as a rule, is hidden under clothing) and its functionality is limited to flexion and extension of several fingers simultaneously at a certain angle. In addition, the prosthesis has an insufficiently aesthetic appearance (it is necessary to wear a glove in order to hide the hinge fasteners).
Известен [Патент РФ №2102037], принятый за прототип изобретения, протез функционально-косметической кисти со сферическими шарнирами запястья и третьего «сустава» первого пальца, в котором в имитаторах суставов запястья и проксимальном суставе I-го пальца (третий сустав) используются сферические шарниры с бесступенчатой фиксацией вращения вокруг трех осей. В остальных имитаторах суставов пальцев механизма кисти фиксация осуществляется только в сторону раскрытия "ладони". Изменение формы протеза кисти проводится другой рукой, а фиксация и расфиксация имитаторов суставов осуществляется с помощью четырех кнопок-выключателей, расположенных на механизме искусственной кисти. Конструкция может быть дополнена перчаткой или косметической оболочкой с полимерным наполнителем. Однако управление такой достаточно сложной конструкцией требует сложных манипуляций, а большое количество механических фиксаторов повышает риск их поломки, что влечет за собой необходимость технического обслуживания или ремонта. Кроме того, подвижность протеза обеспечивается в конкретных точках расположения шарниров, что неизбежно вызывает чрезмерную точечную деформацию полимерного наполнителя (матрицы), приводящую к необходимости ограничения объема полимера в этих местах, в результате чего ухудшается эстетичность протеза.Known [RF Patent No. 2102037], adopted as a prototype of the invention, a prosthesis of a functional cosmetic hand with spherical joints of the wrist and the third "joint" of the first finger, in which spherical joints are used in the imitators of the wrist joints and the proximal joint of the first finger (third joint) with stepless fixation of rotation around three axes. In other imitators of the joints of the fingers of the mechanism of the hand, fixation is carried out only in the direction of the opening of the "palm". Changing the shape of the hand prosthesis is carried out with the other hand, and fixing and unfixing the joint simulators is carried out using four switch buttons located on the artificial hand mechanism. The design can be supplemented with a glove or a cosmetic shell with a polymer filler. However, the management of such a rather complex structure requires complex manipulations, and a large number of mechanical fasteners increases the risk of breakage, which entails the need for maintenance or repair. In addition, the mobility of the prosthesis is provided at specific points of the location of the hinges, which inevitably causes excessive point deformation of the polymer filler (matrix), leading to the need to limit the volume of the polymer in these places, resulting in deterioration of the aesthetics of the prosthesis.
Итак, недостатками описанных прототипов являются:So, the disadvantages of the described prototypes are:
- в случае косметического протеза, армированного проволокой - отсутствие функциональности, при попытке реализации которой, происходит быстрый выход протеза из строя из-за усталостного разрушения армирующей проволоки;- in the case of a cosmetic prosthesis reinforced with wire - the lack of functionality, when trying to implement it, the prosthesis quickly fails due to the fatigue failure of the reinforcing wire;
- в случае пассивно-функциональных протезов сложность конструкций, необходимость механической фиксации пальцев (сразу нескольких или по одному) в согнутом на определенный угол состоянии, необходимость технического обслуживания и ремонта механизмов, сложность манипуляций при использовании функций кисти и недостаточная эстетичность протеза.- in the case of passive-functional prostheses, the complexity of designs, the need for mechanical fixation of fingers (several or one at a time) in a state bent at a certain angle, the need for maintenance and repair of mechanisms, the complexity of manipulations when using the functions of the hand and insufficient aesthetics of the prosthesis.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка конструкции косметического пассивно-функционального протеза кисти, в полимерной матрице которого, повторяющей форму и внешний вид кисти с высокой степенью эстетичности, расположен армирующий каркас, позволяющий свободно изменять форму кисти (сгибание - разгибание пальцев, ротация в лучезапястном суставе) более 1000 раз с помощью другой руки, и обеспечивающий выполнение некоторых функций кисти (удержание предметов, груза и т.п.).The objective of the invention is to develop a design of a cosmetic passive-functional prosthesis of the hand, in the polymer matrix of which, repeating the shape and appearance of the hand with a high degree of aesthetics, there is a reinforcing frame that allows you to freely change the shape of the hand (flexion - extension of the fingers, rotation in the wrist joint) more 1000 times with the other hand, and providing the performance of some functions of the hand (holding objects, cargo, etc.).
Технический результат заключается в том, что при сохранении высокой эстетичности, характерной для косметических протезов, обеспечивается возможность сгибания (и разгибания) пальцев второй рукой без применения вспомогательных механизмов на угол (между дистальным концом пальцев и плоскостью ладони) не менее 30° в любую сторону от положения в норме (примерно 60°). Кроме того, в согнутом положении кисти протез удерживает груз весом до 3 кг (более высокая нагрузка ограничивается удержанием культи в культеприемнике). Отсутствие механизмов фиксации положений пальцев и кисти исключает необходимость технического обслуживания и ремонта протеза.The technical result lies in the fact that while maintaining the high aesthetics characteristic of cosmetic prostheses, it is possible to bend (and unbend) the fingers with the second hand without the use of auxiliary mechanisms at an angle (between the distal end of the fingers and the plane of the palm) of at least 30° in any direction from positions are normal (approximately 60 °). In addition, in the bent position of the hand, the prosthesis holds a load weighing up to 3 kg (a higher load is limited by holding the stump in the stump). The absence of mechanisms for fixing the positions of the fingers and hand eliminates the need for maintenance and repair of the prosthesis.
Поставленная задача решается за счет того, что армирование полимерного наполнителя протеза проводится проволокой из сплава на основе никелида титана с эффектом памяти формы. Для того, чтобы деформация при формоизменении кисти сохранялась, т.е. была пластической, сплав на основе никелида титана должен обладать температурами обратного мартенситного превращения выше температуры эксплуатации (выше 40°С). Армирование должно обеспечивать необходимый объем движения пальцев протеза. Это достигается выбором диаметра проволоки, в которой при сгибании - разгибании пальцев на угол ±30° относительно исходной формы не должна превышаться критическая деформация материала в мартенситном состоянии [Гусев Д.Е., Коллеров М.Ю., Виноградов Р.Е. Влияние структуры и условий испытаний на критические деформации и напряжения в сплавах на основе никелида титана // Деформация и разрушение материалов. - 2018. - №7. - с. 17-23].The problem is solved due to the fact that the reinforcement of the polymer filler of the prosthesis is carried out with a wire made of an alloy based on titanium nickelide with a shape memory effect. In order for the deformation to be preserved during the shaping of the brush, i.e. was plastic, an alloy based on titanium nickelide must have reverse martensitic transformation temperatures above the operating temperature (above 40°C). Reinforcement should provide the necessary amount of movement for the fingers of the prosthesis. This is achieved by choosing the diameter of the wire, in which, when bending - extending the fingers at an angle of ± 30 ° relative to the original shape, the critical deformation of the material in the martensitic state should not be exceeded [Gusev D.E., Kollerov M.Yu., Vinogradov R.E. Influence of the structure and test conditions on critical deformations and stresses in alloys based on titanium nickelide // Deformation and destruction of materials. - 2018. - No. 7. - With. 17-23].
Достижение необходимого усилия формоизменения протеза кисти, а соответственно, и усилия удержания новой формы, обеспечивается выбором количества армирующих проволок, которые могут быть соединены между собой различными способами. Для того чтобы обеспечить совместную работу армирующей проволоки и наполнителя (матрицы), последний должен обладать хорошей деформируемостью, т.е. позволять упруго или пластически деформироваться на величину не менее критической деформации армирующего материала. При этом его модуль упругости желательно иметь не выше «эффективного» модуля упругости сплава на основе никелида титана в мартенситном состоянии (~5 ГПа). В этом отношении наилучшим образом подходят эластомеры - силиконовая резина, полиуретан в монолитном или пористом состоянии [Коллеров М.Ю., Лукина Е.А., Гусев Д.Е., Борисов А.А. Исследование функциональных свойств композиционного материала никелид титана-силиконовая резина // Материаловедение. - 2018. - № 8. - с. 28-33].Achievement of the required force of the hand prosthesis shape change, and, accordingly, the force of holding a new shape, is ensured by the choice of the number of reinforcing wires, which can be connected to each other in various ways. In order to ensure the joint operation of the reinforcing wire and the filler (matrix), the latter must have good deformability, i.e. allow elastic or plastic deformation by an amount not less than the critical deformation of the reinforcing material. At the same time, it is desirable to have its elastic modulus not higher than the “effective” elastic modulus of an alloy based on titanium nickelide in the martensitic state (~5 GPa). In this regard, elastomers are best suited - silicone rubber, polyurethane in a monolithic or porous state [Kollerov M.Yu., Lukina E.A., Gusev D.E., Borisov A.A. Investigation of the functional properties of the composite material titanium nickelide-silicone rubber // Materialovedenie. - 2018. - No. 8. - p. 28-33].
Для обеспечения ротационной стабильности протеза в области запястья, армирующие элементы отдельных пальцев могут соединяются поперечным элементом. Этот же соединительный элемент может быть использован для фиксации культеприемника или других частей аппарата верхней конечности.To ensure rotational stability of the prosthesis in the wrist area, the reinforcing elements of individual fingers can be connected by a transverse element. The same connecting element can be used to fix the stump or other parts of the apparatus of the upper limb.
Заявленное изобретение поясняется чертежами:The claimed invention is illustrated by drawings:
фиг. 1. Предварительная заготовка армирующего элемента пальца;fig. 1. Preliminary preparation of the reinforcing element of the finger;
фиг. 2 Армирующий элемент пальца;fig. 2 Reinforcing element of the finger;
фиг. 3 Конструкция протеза кисти (1 - чехол, имитирующий кожу, 2 - наполнитель, 3 - армирующие элементы, 4 - соединительный элемент).fig. 3 The design of the prosthesis of the hand (1 - a cover imitating the skin, 2 - a filler, 3 - reinforcing elements, 4 - a connecting element).
Пример.Example.
Был изготовлен функционально-косметический протез кисти. Для этого использовалась проволока диаметром 2,4 мм из никелида титана (Ti-55,7%Ni по массе). Отрезки проволоки двойной длины, отвечающей расстоянию от дистальных концов пальцев до лучезапястного сустава плюс 40÷50 мм, сгибались посередине так, чтобы образовывать шпильку шириной 5÷8 мм с параллельными концами, фиг. 1. Эту процедуру проводили с помощью разогрева середины проволочной заготовки с помощью пламени газовой горелки и ее сгибании в этом месте на угол 180°. Далее шпильке придавалась изогнутая форма, отвечающая изгибу пальцев в ненапряженном состоянии. Угол между концом шпильки и ее прямой части составлял около 60°, фиг. 2. Таким образом, были изготовлены пять армирующих элементов для пальцев протеза кисти. Эти армирующие элементы отжигали при 470°С в течение двух часов для обеспечения температуры начала обратного мартенситного превращения не менее 40°С.A functional and cosmetic hand prosthesis was made. For this, a wire with a diameter of 2.4 mm from titanium nickelide (Ti-55.7% Ni by weight) was used. Pieces of wire of double length, corresponding to the distance from the distal ends of the fingers to the wrist joint plus 40÷50 mm, were bent in the middle so as to form a hairpin 5÷8 mm wide with parallel ends, Fig. 1. This procedure was carried out by heating the middle of the wire blank with the flame of a gas burner and bending it at this point at an angle of 180°. Next, the hairpin was given a curved shape, corresponding to the bending of the fingers in an unstressed state. The angle between the end of the pin and its straight part was about 60°, Fig. 2. Thus, five reinforcing elements for the fingers of the hand prosthesis were made. These reinforcing elements were annealed at 470°C for two hours to ensure the onset temperature of the reverse martensite transformation is not less than 40°C.
Армирующие элементы подвергали полировке галтованием для удаления окисных слоев и покрывали аппретирующим составом для повышения адгезионной прочности с полимерным наполнителем.The reinforcing elements were polished by tumbling to remove oxide layers and coated with a sizing compound to increase the adhesive strength with a polymer filler.
Армирующие элементы были соединены в области запястья с помощью пластины из титанового сплава, в которой были сделаны отверстия с винтовой фиксацией проволоки, фиг. 3.The reinforcing elements were connected in the wrist area using a titanium alloy plate, in which holes were made with screw fixation of the wire, Fig. 3.
Далее силиконовый чехол протеза заполняли, начиная с дистальных концов пальцев, двухкомпонентным мономером силиконовой резины. В еще жидкий мономер помещали армирующие элементы. Через сутки после окончания процесса полимеризации получили заготовку протеза кисти, к соединительному элементу которой в дальнейшем можно крепить приемник культи.Next, the silicone cover of the prosthesis was filled, starting from the distal ends of the fingers, with a two-component silicone rubber monomer. Reinforcing elements were placed in the still liquid monomer. A day after the end of the polymerization process, a hand prosthesis blank was obtained, to the connecting element of which the stump receiver can later be attached.
Протез испытывали на работоспособность, нагружая дистальные концы пальцев для их сгибания и разгибания. Испытания показали, что усилие на сгибание до угла 90° указательного, среднего, безымянного пальцев требует усилий от 15 до 23 Н, а разгибание на угол 30° - от 12 до 20Н. Последующее увеличение (сгибание) или уменьшение (разгибание) угла требует резкого увеличения усилий вследствие как увеличения сопротивления полимерного наполнителя, так и исчерпания облегченной мартенситной деформации армирующего материала [Коллеров М.Ю., Гусев Д.Е., Гуртовой С.И., Бурнаев А.В. Термомеханическое поведение сплавов на основе никелида титана при постоянном противодействии // Металлы. - 2018. - №5. - с. 17-25]. После разгрузки протеза кисти и незначительного упругого восстановления его новая форма сохранялась и требовалось приложение усилий от 10 до 15Н для возвращения ее к исходной форме протеза. Восстановление формы протеза кисти так же было возможно при нагреве до температур выше конца обратного мартенситного превращения (Ак≈50°С). При этом необходима выдержка не менее, 30 мин, для достижения армирующими элементами необходимой температуры из-за низкой теплопроводности наполнителя. Таким образом, технический результат достигнут и техническое решение выполнено.The prosthesis was tested for performance by loading the distal ends of the fingers for their flexion and extension. Tests have shown that the force for bending to an angle of 90 ° of the index, middle, ring fingers requires efforts from 15 to 23 N, and extension to an angle of 30 ° - from 12 to 20 N. The subsequent increase (bending) or decrease (extension) of the angle requires a sharp increase in efforts due to both an increase in the resistance of the polymer filler and the exhaustion of the facilitated martensitic deformation of the reinforcing material [Kollerov M.Yu., Gusev D.E., Gurtovoi S.I., Burnaev A.V. Thermomechanical behavior of alloys based on titanium nickelide under constant counteraction // Metals. - 2018. - No. 5. - With. 17-25]. After unloading the prosthesis of the hand and slight elastic recovery, its new shape was preserved, and efforts from 10 to 15N were required to return it to the original shape of the prosthesis. Restoring the shape of the hand prosthesis was also possible when heated to temperatures above the end of the reverse martensitic transformation (Ac≈50°C). At the same time, an exposure of at least 30 minutes is necessary to achieve the required temperature by the reinforcing elements due to the low thermal conductivity of the filler. Thus, the technical result is achieved and the technical solution is completed.
Claims (5)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2775647C1 true RU2775647C1 (en) | 2022-07-05 |
Family
ID=
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU94359A1 (en) * | 1950-12-29 | 1951-11-30 | В.А. Никонов | Elastic cosmetic prosthesis |
| RU2102037C1 (en) * | 1996-05-21 | 1998-01-20 | Левон Рубенович Киракозов | Prosthesis of functionally-cosmestic hand with spherical hinges of "wrist" and third "joint" of first "finger" |
| JPH11207042A (en) * | 1998-01-26 | 1999-08-03 | Agency Of Ind Science & Technol | Artificial arm |
| JP2004090193A (en) * | 2002-09-02 | 2004-03-25 | Sques:Kk | Actuator and hand device |
| RU2477627C1 (en) * | 2011-07-18 | 2013-03-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ИЛЬКОМ" | Polymer composite |
| RU2559417C1 (en) * | 2014-05-14 | 2015-08-10 | Дмитрий Андреевич Журавлёв | Bionic extremity and method for manufacturing it |
| US9744055B2 (en) * | 2014-04-10 | 2017-08-29 | The University Of Akron | Antagonistically actuated shape memory alloy manipulator |
| US20210205103A1 (en) * | 2019-11-14 | 2021-07-08 | The Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate | Systems and methods of soft robotic actuation with a liquid metal actuator |
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU94359A1 (en) * | 1950-12-29 | 1951-11-30 | В.А. Никонов | Elastic cosmetic prosthesis |
| RU2102037C1 (en) * | 1996-05-21 | 1998-01-20 | Левон Рубенович Киракозов | Prosthesis of functionally-cosmestic hand with spherical hinges of "wrist" and third "joint" of first "finger" |
| JPH11207042A (en) * | 1998-01-26 | 1999-08-03 | Agency Of Ind Science & Technol | Artificial arm |
| JP2004090193A (en) * | 2002-09-02 | 2004-03-25 | Sques:Kk | Actuator and hand device |
| RU2477627C1 (en) * | 2011-07-18 | 2013-03-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ИЛЬКОМ" | Polymer composite |
| US9744055B2 (en) * | 2014-04-10 | 2017-08-29 | The University Of Akron | Antagonistically actuated shape memory alloy manipulator |
| RU2559417C1 (en) * | 2014-05-14 | 2015-08-10 | Дмитрий Андреевич Журавлёв | Bionic extremity and method for manufacturing it |
| US20210205103A1 (en) * | 2019-11-14 | 2021-07-08 | The Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate | Systems and methods of soft robotic actuation with a liquid metal actuator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6379393B1 (en) | Prosthetic, orthotic, and other rehabilitative robotic assistive devices actuated by smart materials | |
| Pan et al. | Soft actuators and robotic devices for rehabilitation and assistance | |
| US9375319B2 (en) | Bio-mechanical prosthetic thumb | |
| CN100542505C (en) | A kind of artificial simulation arm | |
| Kim et al. | Analysis of finger muscular forces using a wearable hand exoskeleton system | |
| Skaramagkas et al. | An experimental investigation of essential hand tremor suppression via a soft exoskeletal glove | |
| Lai et al. | Design and evaluation of a bidirectional soft glove for hand rehabilitation-assistance tasks | |
| US20150290015A1 (en) | Ankle Foot Orthosis Using Shape Memory Alloys for Addressing Drop Foot | |
| Hyeon et al. | Design of a wearable mechanism with shape memory alloy (SMA)-based artificial muscle for assisting with shoulder abduction | |
| Shisheie et al. | Design and fabrication of an assistive device for arm rehabilitation using twisted string system | |
| RU2775647C1 (en) | Functional and cosmetic prosthetic hand | |
| Wedyan et al. | A wearable robotics assistive device: design, technical solutions, and implementation | |
| CN201012138Y (en) | Artificial simulated arm | |
| Gull et al. | Design and performance evaluation of a hybrid hand exoskeleton for hand opening/closing | |
| US10595984B2 (en) | Implanted passive engineered mechanisms and methods for their use and manufacture | |
| EP2865357A1 (en) | Mechanical prosthetic finger device | |
| Park et al. | A lightweight dynamic hand orthosis with sequential joint flexion movement for postoperative rehabilitation of flexor tendon repair surgery | |
| Klug et al. | An Anthropomorphic Soft Exosuit for Hand Rehabilitation | |
| Miro et al. | SMA Actuator Usage in Upper Limb Rehabilitation Technology | |
| Nayak et al. | Introduction to Shape Memory Material: Biomedical, Prosthetic and Orthotic Application | |
| Castillo-Castaneda et al. | Personalized design of a hand prosthesis considering anthropometry of a real hand extracted from radiography | |
| Huat | Customisable soft pneumatic gripper devices | |
| Liu | Shape Memory Alloy Actuators For Design Applications | |
| Abdelbaset et al. | A 3-D biomechanical model for enhancing the performance of artificial hand | |
| CN114603589A (en) | Bionic manipulator for rehabilitation therapy |