SU1344351A1 - Устройство дл управлени биоэлектрическим протезом плеча - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к медицинской технике. Цель изобретени  - повышение быстродействи  протеза. Устройство содержит блок 1 вьщеле- ни  управл ющих сигналов, включающий электроды 2, 3, усилители 4, 5 био- потенци лов. Выходы схем 6, 7 выделени  огибающих подключены к входам блока 8 преобразовани , включающего сумматор 9. Формирователи 10, 11 управл ющего сигнала вьшолнены как ждущие мультивибраторы. Формирователи 10, 11 соединены с усилителем 12мощности, который соединен с электроприводом 15 кисти. К второй паре контактов реле 14 подключен электропривод 16 локт , а к контактам реле 13подключен электропривод 17 ротации предплечь . Дл  упрощени  освоени  инвалидом системы управлени  протезом плеча алгоритм управлени  может быть представлен графически в виде треугольника, в углах которых состо ни  системы управлени  соответствуют одному подключенному электроприводу . Переход из одного состо ни  в следующее осуществл етс  только по часовой стрелке однократным одновременным напр жением мышц. 2 ил. (Л фиг .J

Description

Изобретение относитс  к медицине, точнее к протезированию и протезо- строению, и может быть использовано в многофункциональных протезах предплечь  и плеча.

Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  протеза путем уменьшени  времени на выбор и подключение исполнительных механизмов.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства; на фиг.2 - мнемоническа  алгоритма управлени  протезом плеча.

Устройство содержит блок 1 вьще- лени  упра1вл ющих сигналов, включающий последовательно соединенные электроды 2, 3 отведени  биопотен- одалов, усилители 4, 5 биопотенциалов и схемы 6, 7 вьщелени  оги- бащих, выполненные, например, в виде диодо-емкостных интеграторов. Выходы схем 6, 7 выделени  огибающих подключены к входам блока 8 преобразовани , включающего сумматор 9, выполненный, например, на операционном усилителе К140УД12,подключенный к формировател м 10, 11 управл ющего сигнала, вьшолненным как управл емые ждущие мультивибраторы, частота и длительность импульсов которьк пропорциональна амплитуде входного сигнала. Формирователи 10, 11 соединены с мостовым оконечным каскадом - усилителем 12 мощности, который одним своим выходом через нормально замкнутые контакты реле 13 и нормально замкнутые контакты реле 14 соединен с перв ым исполнительным механизмом - электроприводом 15 кисти. К второй паре нормально разомкнутых контактов реле 14 подключен второй исполнительный механизм - электрод- привод 16 локт , а к второй паре нормально разомкнутых контактов реле 1 3 подключен третий исполнительный механизм - электропривод 17 ротации предплечь . Второй выход усилител  12 мощности соединен с общей точкой трех исполнительных механизмов 15, 16, 17 - электроприводов соответственно кисти, локт , ротации предплечь , вход щих в состав блока 18 исполнительных механизмов.

Устройство включает также формирователи 19, 20 сигнала команды, выполненные, например, по схеме ждущих мультивибраторов с низким порогом срабатывани , соединенные с входами блока 21 подключени  исполнительных механизмов, т.е. с входами двухвходового элемента И 23, выход которого соединен с первыми входами трехвходовых элементов И 23-2/. Вторые входы трехвходовых элементов И 23, 24 подключены к р-выходу JK- триггера 26, второй вход трехвходо- вого элемента И 25 подключен к Q-вы- ходу триггера 26. Третьи входы трехвходовых элементов 23, 25 подключен к Q-выхбду JK-триггера 27, а третий

вход трехвходового элемента И 24 - к Q-выходу триггера 27. Выход элемента И 23 соединен с К-входом и через линию 28 задержки с С-входом триггера 27. Выход элемента И 24 со- единен с J-входом и через линию 29 задержки с С-входом триггера 27, а также соединен с К-входом и через линию 30 задержки с С-входом триггера 26. Выход элемента И 25 соединен с J-входом и через,линию 31 задержки с.С-входом триггера 26. S- входы триггеров 26 и 27 соединены с формирователем 32 импульса положительной пол рности, который соединен

с источником 33 питани . Первый выход (Q) триггера 27 соединен с ключевым каскадом 34 блока 35 коммутации, к входу второго ключевого каскада 36 блока 35 коммутации подключен пер- вьй Q-выход триггера 26. Выходы ключевых каскадов 34, 36 подключены к реле 14 и 13 соответственно блока 35 коммутации.

Устройство работает следующим образом .

При включении питани  на выходе формировател  32 импульса положительной пол рности формируетс  короткий импульс положительной пол рности, который , поступа  на S-входы триггеров 26 и 27, устанавливает их в состо ние 1. При этом нормально замкнутыми контактами реле 14 и реле 13 будет подключен электропривод 15 кисти . Поочередно сокраща  управл ющие мьшцы, инвалид посылает биосигналы через электроды 2, 3, усилители 4, 5 биопотенциалов, схемы 6, 7 выделени  огибающих в сумматор 9, на выходе которого по вл етс  разность огибающих сигналов, котора  в формировател х 10j 11 управл ющих сигналов преобразуетс  в серию импульсов, частота и длительность которых измен етс  пропорционально амплитуде входного сигнала. Эти импульсы через усилитель 12 мощности и нормально замкнутые контакты реле 13, 14 передаютс  на исполнительный механизм - электропривод 15 кисти, которым осуществл етс  схват либо раскрытие кисти .

Дл  упрощени  освоени  инвалидом

Дл  подключени  привода 15 кисти после привода 17 ротации необходим однократный совместный сигнал от управл ющих мышц. При подаче этого сигнала на выходе элемента И 25 по витс  сигнал 1, которым триггер 26 по J-входу устанавливаетс  в состо ние 1. Состо ние 1 триггеров 26, 27 соответствует закрытым

системы управлени  протезом плеча .ал-Ю ключевым каскадам 34, 36, т.е. на обмотки реле 14, 13 не подано напр жение , что означает, что нормально замкнутыми контактами реле 14 будет подключен электропривод 15 кисти.

горитм управлени  может быть представлен графически в виде треугольника (фиг.2), в углах которого состо ни  системы управлени  соответствуют одному подключенному электроприводу . Войти в этот треугольник состо ний можно включением питани , при этом подключаетс  электропривод кисти. Переход из данного состо ни  в следующее состо ние осуществл етс  только по часовой стрелке однократньш одновременным напр жением мьшц. При необходимости перехода из одного состо ни  в другое, мину  близлежащее, требуетс  осуществить двукратное напр жение мышц.

25 обходимо двукратное одновременное напр жение управл ющих мышц. При этом одним однократным сигналом триггер 27 будет установлен в положение О, а триггер 26 остаетс  в состоДл  подключени  электропривода 16 локт  (после привода кисти) инвалид ,, подает однократный сигнал от совмест- О  нии 1 . Вторьм импульсом с элемен- ного напр жени  управл ющих мышц. При 22 через элемент И 24 сигнал этом единичный сигнал со схемы И 23 подаетс  на К-вход триггера 27, опрокидыва  его в состо ние О. При этом срабатывает ключевой каскад 35 в состо ние О. При этом ключе- 34 блока 35 коммутации, перебрасыва  ° каскад 34 не включен, а ключевой

1 подаетс  на J-вход триггера 27, опрокидыва  его в состо ние 1, и на К-вход триггера 26, опрокидыва 

каскад 36 блока коммутации включает реле 13, контактами которого подключаетс  электропривод 17 ротации. Уп- 40 равлениё ротацией предплечь  осуществл етс  аналогично управлению схватом - раскрытием кисти.

контакты реле 14 и подключа  тем самым электропривод 16 локт . Управление движением привода 16 локт  осуществл етс  аналогично управлению

приводом кисти. 1

Дл  осуществлени  перехода с привода 16 локт  на привод 17 ротации подаетс  один одновременный сигнал с управл ющих мьш1ц. Состо ни  триггеров (триггер 26 находилс  в состо нии 1, а триггер 27 - в состо нии О) путем управлени  сигналом 1 с элемента И 24 по J-входу триггера 27 и К-входу триггера.26 измен ютс  на противоположные. Ключевой каскад отключает реле 14, а ключевой каскад 36 подает напр жение питани 

на обмотку .реле 13, в результате под-55 И 25 по J-входу триггер 26 будет ус- ключаетс  привод 17 ротации, а цепь тановлен в состо ние 1. Таким об- св зи усилител  мощности с электро- разом, состо ние триггеров будет: приводами 15, 16 кисти-и локт  оказываетс  разомкнутой.

триггер 27 - 1, триггер 26 - 1 (это соответствует закрытым ключевым

Дл  подключени  привода 15 кисти после привода 17 ротации необходим однократный совместный сигнал от управл ющих мышц. При подаче этого сигнала на выходе элемента И 25 по витс  сигнал 1, которым триггер 26 по J-входу устанавливаетс  в состо ние 1. Состо ние 1 триггеров 26, 27 соответствует закрытым

ключевым каскадам 34, 36, т.е. на об

мотки реле 14, 13 не подано напр жение , что означает, что нормально замкнутыми контактами реле 14 будет подключен электропривод 15 кисти.

Ввиду того, что наиболее часто При работе искусственной руки необходимы движени : схват - раскрытие пальцев и сгибание - разгибание локт , а затем - ротаци  предплечь ,

предлагаемым устройством они реализуютс  в указанной последовательности .

Дл  подключени  электропривода 17 ротации (после привода кисти) необходимо двукратное одновременное напр жение управл ющих мышц. При этом одним однократным сигналом триггер 27 будет установлен в положение О, а триггер 26 остаетс  в состо ,,  нии 1 . Вторьм импульсом с элемен- 22 через элемент И 24 сигнал в состо ние О. При этом ключе- ° каскад 34 не включен, а ключевой

,,  нии 1 . Вторьм импульсом с элемен- 22 через элемент И 24 сигнал в состо ние О. При этом ключе- ° каскад 34 не включен, а ключевой

1 подаетс  на J-вход триггера 27, опрокидыва  его в состо ние 1, и на К-вход триггера 26, опрокидыва 

,, О  нии 1 . Вторьм импульсом с элемен- 22 через элемент И 24 сигнал 35 в состо ние О. При этом ключе- ° каскад 34 не включен, а ключевой

каскад 36 блока коммутации включает реле 13, контактами которого подключаетс  электропривод 17 ротации. Уп- 40 равлениё ротацией предплечь  осуществл етс  аналогично управлению схватом - раскрытием кисти.

Дл  подключени  привода 15 кисти 45 после привода 16 локт  необходимо подать два одновременных сигнала от управл ющих мьш1ц. Первым импульсом с выхода элемента И 22 получим сигнал 1 на выходе элемента И 24, этот 50 сигнал по J-входу триггера 27 перебросит его в состо ние 1, а по К-входу этот же сигнал перебросит триггер 26 в состо ние О. Вторым импульсом со схемы И 22 через элемент

И 25 по J-входу триггер 26 будет ус- тановлен в состо ние 1. Таким об- разом, состо ние триггеров будет:

триггер 27 - 1, триггер 26 - 1 (это соответствует закрытым ключевым

каскадам 34j 36), и нормально замкнутыми контактами реле 14 и реле 13 будет подключен электропривод 15 кисти .

Дл  осуществлени  перехода с привода 17 ротации на привод 16 локт  не обходимо также подать два одновременных сигнала с управл ющих мышц. Первым сигналом 1 с выхода элемента И 25 триггер 26 по J-входу будет переброшен в состо ние триггер 27 останетс  в прежнем состо нии. Следующим импульсом с элемента И 22 будет получен импульс 1 на выходе элемента И 23, который подаетс  на К-вход триггера 27 и перебрасывает его в состо ние О, Состо ние триггера 26 не измен етс , остава сь

,.

1

В результате триггер 27 находитс 

в состо нии О, т.е, включен ключевой каскад 34 и контактами реле 14 подключен привод 16 локт , а триггер 26 находитс  в состо нии 1 и реле 13 не включено (контакты его нормально замкнуты).

Claims (1)

1. Формула изобретени

   Устройство дл  управлени  биоэлек трическим протезом плеча, содержащее блок вьщелени  управл ющих сигналов, включающий Последовательно соединенные электроды отведени  биопотенциалов , усилители биопотенциалов, схемы выделени  огибающих, выходы кото-, рых подключены к входам сумматора, подключенного к формировател м управл ющего сигнала,соединенным с усилителем мощности, которьй через блок коммутации, состо щий из после- довательно соединенных ключей и реле , соединен с блоком исполнительных механизмов, а также формирователи командных сигналов, соединенные с выхо

   5

   0

   дами схем выделени  огибающих, источник питани , отличающеес  тем, что, с целью повышени  быстродействи  протеза путем сокращени  времени на выбор и подключение исполнительных механизмов, в нем установлены два JK-триггера и три трех- входовых элемента И, один двухвходо- вой элемент И, четыре линии задержки

   O и формирователь импульса положительной пол рности при этом выходы формирователей командных сигналов соединены с входами первого двухвходо- вого элемента И, выход которого под5 ключен к первым входам трехвходовых элементов И, S-входы JK-триггеров через формирователь импульса положительной пол рности св заны с источником питани , Q-выход первого JK0 триггера соединен с вторыми входами первого и второго трехвходовых элементов И и с первым ключом блока коммутации, Q-выход первого ZK-триг- гера подключен к второму входу тре5 тьего трехвходового элемента И, Q- выход второго ZK-триггера соединен с третьими входами первого и третьего трехвходовых элементов И и с вторым ключом блока коммутации, а Q-вы0 ход его подключен к третьему входу второго трехвходового элемента И, выход первого трехвходового элемента И соединен с К-входом и через первую линию задержки с С-входом второго триггера, выход второго трехвходового элемента И соединен с J- входом и через вторую линию задерл - ки с С-входом второго ZK-триггера, , а также с К-входом и через третью линию задержки с С-входом первого ZK-триггера, выход третьего трехвходового элемента И подключен к J-входу и через четвертую схему задержки к С-входу первого ZK-триггера ,

   OMomtt

   flff/rTCft t//r

   l/CfTTffv f/ff /7U/rrOffCfJt

   Редактор М.Келемеш

   Составитель В.Баганов

   Техред А.Кравчук Корректор С.Черни

   Заказ 4870/5 Тираж 594Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35 Раушска  наб.,д. 4/5

   г

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна ,4

   Фиг2