SU766594A1 - Протез предплечь с биоэлектрическим управлением дл детей - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к медицине а именно к протезированию и протезостроению и касаетс  протезов верхних конечностей с биоэлектрическим 5 управлением.

Известен .протез предплечь  с .биоэлектрическим управлением, содержащий искусственную кисть с электроприводом и косметической оболочкой, Ю механизм пассивной ротации, гильзу предплечь , токосъемное устройство в виде потенциальных электродов и электрода масса, электронный блок управлени , включающий усилители биопотенциалов и импульсный преобразователь ij .

Однако известный протез предплечь  не может выть использован дл  протезировани  детей, особенно младиаего , 20 возраста, так как не дает возможности производить замену приемной гильзы с изменением размеров культи предплечь  вызванным ростом ребенка и, кроме того, требует значитель- 25 ных энергозатрат ребенка при пользовании протезом.

Целью изобретени   вл етс  обеспечение возможности протезировани  в услови х ускоренного роста костных 0

и мышечных тканей культи, а также повышение нгщежности отведени  биопотенциалов со слабых и аномально расположенных мышц предплечь  при врожденных недоразвити х конечности и, кроме того, снижение энергозатрат ребенка.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что гильза предплечь  выполнена из двух частей - несущей- и приемной гильз, электрода установлены на приемной гильзе о помощью регулиро- вочных прокладок из синтетического материала и раздельно закреплены винтами с Гс1йкс1ми и металлическими лепестками, причем косметическа  оболочка выполнена в виде съемной краги из синтетического материала, а несуца  гильза соединена с приемной гильзой и механизмом ротации телескопически с помощью винтов.

Claims (1)

1. Кроме того, в электронный блок управлени  введена врем задающа  цепочка , состо ща  из параллельно соединенных резист6ра1 и конденсатора, включенных в эмиттерную цепь первого транзистора импульсного преобразовател , а также конденсатор, включенный между базой второго и эмиттером третьего транзистора импульсного преобразовател  . На фиг. 1 изображен предлагаемый протез, общий вид; на фиг. 2 - разрез Л-А на фиг. 1; на фиг, 3 - принципиальна  электрическа  схема элект ронного блока управлени  протезом. Протез содержит искусственную кисть 1 с электроприводом 2, механиз 3 пассивной ротации, гильзу предплечь , выполненную из двух чадтей - не сущей гильзы 4 и приемной гильзы 5, косметическую оболочку 6, выполненную в виде съемной краги из поливинилхлоридной пленки, токосъемное уст ройство в виде потенциальных электро дов 7 и электрода 8 масса, укреп ленных раздельно при помощи винтов 9 которые с наружной стороны приемной гильзы 5 укреплены гайками 10 .с установленными под ними металлическими лепестками 11, электронный блок 12 управлени , включающий в себ  усилители 13 и 14 биопотенциалов и импульсный преобразователь 15. Причем электронный блок 12 управлени  содержит врем задающую цепочку, состо щую из параллельно соединенных резистора 16 и конденсатора 17, включенных в эмиттерную цепь первого транзистора 18 импульсного преобразо вател  15, и конденсатор 19, включен ный между базой второго транзистора 20и эмиттером третьего транзистора 21импульсного преобразовател  15. Кроме того, несуща  гильза 4 предплечь  соединена с механизмом 3 пассивной ротации и с приемной гильзой 5 винтами 22, а токосъемное устройст во содержит регулировочные прокладки 2 3 различной толщины из полиэтилена . Протез предплечь  работает следующим образом. Поскольку электронный блок 12 .управлени  состоит из двух идентичных каналов, предназначенных дл  усилени  и преобразовани  биоэлектрических сигналов, отводимых с мышц сгибател  и разгибател  кисти, описание его работы приведено дл  случа  отведени  сигнала с мышцы-сги бател . При отведении сигналов с мышцы-разгибател  протекают аналоги ные процессы во втором канале. Управл ющий биоэлектрический сиг нал, отводимый с лглицы-сгибател  ки ти, посредством токосъемного устрой ва усиливаетс :усилителем 13 биопот циалов,выполненным на интегральной . микросхеме 24 и транзисторе 25, и поступает на вход импульсного преоб разовател  15, где при помощи актив ного детектора, выполненного на дио де 26 и транзисторе 18, преобразует в последовательность однопол рвых импульсов. Последние поступают на вход триггерас одним устойчивымсо то нием - транзисторы 20 и 21. В исходном состо нии транзистор 20 открыт, транзистор 21 закрыт, а конденсатор 19 полностью зар жен, причем его положительна  обкладка приложена к базе транзистора 20. В момент по влени  на коллекторе транзистора 18 отрицательных импульсов конденсатор 19 начинает разр жатьс  по следующей цепи: открытый транзистор 18, резисторы 16 и 27. Уменьшение положительного потенциала на.базе тпанзистора 20 приводит к его закрыванию, что, в свою очередь, вызывает ла)инообразное открывание транзистора 21, т.е. происходит переброс триггера из одного состо ни  в другое. На выходе триггера (эмиттер транзистора 21) формируетс  последовательность пр моугольных импульсов, частота следовани  и длительность которых пропорциональны частоте следовани  и длительности импульсов входного биоэлектрического сигнала на уровне, определ емом порогом срабатывани  импульсного преобразовател  15. Порог срабатывани  последнего определ етс , главным образом, параметрами активного детектора. Оба канала импульсного преобразовател  15 имеют одинаковые пороги срабатывани , что позвол ет ограничиватьс  лишь одной врем задающей цепочкой, состо щей из конденсатора 17 и резистора 16 дл  обоих каналов сразу. После прекращени  подачи биоэлект рического сигнала транзистор 18 закрываетс , и начинаетс  процесс перезар да конденсатора 19 в исходной пол рности по следующей цепи: плюс источника питани , резистор 28, конденсатор 19, резистор 27, минус источника питани . До тех пор, пока положительный потенциал на конденсаторе 19 (т.е. на базе транзистора 20) не станет достаточным дл  отпирани , триггер находитс  в переброшенном состо нии, т.е. на его выходе сохран етс  премоугольный импульс. Последовательность положительных пр моугольных импульсов с выхода триггера (эмиттер транзистора 21) поступает на базу усилител  мощности (транзистор 29), Усиленные по мощности импульсы с коллектора транзистора 29 поступают на вход транзисторного моста (транзисторы 30-33),.Транзисторы 30 и 31 открываютс , что обеспечивает подключение электропривода 2 к источнику питани  в определенной пол рности , т.е, происходит схват кисти. При подаче на вход второго канала управл ющего биоэлектрического сигнала , отводимого с мышцы-разгибател  кисти, происход т аналогичные процессы ., но электропривод 2 подключаетс  к источнику питани  в противоположной пол рности, т.е. происходит раскрытие кисти. Весьма важной особенностью такой схемы  вл етс  использование конден сатора 19. Как указывалось выше, тр тер находитс  в переброшенном состо нии дэ тех пор, пока не закончитс  процесс перезар да конденсатора 19 до исходного значени . Поскрльку вр м  перезар да конденсатора 19 определ етс  в основном большой величиной резистора 28, задний фронт импу сов будет несколько зат нут. Это об то тельство приводит к тому, что пе реброс триггера в исходное состо ни происходит не сразу после окончани  действи  входного биоэлектрического импульса, а с некоторой задержкой, т.е. импульсы, поступающие на элект ропривод 2 кисти 1 имеют длительност превышающую длительность импульсов входного.биоэлектрического сигнала. В данной системе управлени  в качест ве управл ющего параметра используетс  среднее врем  превышени  биоэлектрическим сигналом определенного уровн . Известно, что в пределах 50% максимальной биоэлектрической активности мышцы (что соответствует диапазону пропорционального управле ни ) этот параметр линейно нарастает т.е. большей активности соответству ет большее среднее врем  превышени  Очевидно, что дл  получени  максимальной скорости движени  исполнительного механизма, в случае применени  среднего времени превышени  в качестве управл ющего параметра, необходимо приложить активность, близкую с максимальной. Использование же конденсатора 19 позвол ет получить максимальную скорость перемещени  и силу схвата пальцев кисти при значительно меньшем уровне актив ности мышц, т.е. позвол ет св зать с рость перемещени  пальцев кисти и активность мышцы большим коэффициентом пропорциональности. Учитыва  специфику протезировани  детей, это обсто тельство следует признать весь ма важным, поскольку энергозатраты оператора (ребенка) значительно уменьшаютс . Применение конденсатора 19 имеет еще одно преимущество. Благодар  своим частотно зависиьмм свойствам он позвол ет из всего частотного спектра биоэлектрического сигнала выбрать достаточно узкий интервал, на котором обеспечиваетс  наиболее широкий динамический диапазон управлени . Подбором величины емкости конденсатора 19 осуществл етс  изме нение наклона регулировочной характеристики , т.е. изменение упом нутого выше коэффициента пропорциональности . Врем зсшающа  цепочка, включающа  конденсатор 17 и.резистор 16, пред назначеиа дл  ограничени  времени потреблени  электроприводом 2 тока от источника питани . При подаче на вход биоэлектрического сигнала большей амплитуды (соответствующей максимальной скорости перемещени  пальцев кисти)электропривод переходит в режим работы на посто нном токе,т.о коэффициент заполнени  выходных импульсов становитс  равным единице. При длительном удержании такого сигнала на входе, в цепи электропривода будет протекать максимальный ток. Врем  полного схвата и раскрыти  кисти , составл ет около одной секунды. Поэтому врем  зар да конденсатора 17 в lj5-2 раза больше в случае протекани  через транзистор 18 максимального значени  среднего тока. В момент отпирани  транзистора 18 конденсатор 17 начинает зар жатьс  по следующей цепи; источник питани , резистор 28, транзистор 18, конденсатор 17. Если на входе действует биоэлектрический сигнал с малым коэффициентом заполнени , то конденсатор 17 успевает разр жатьс  в паузах между импульсами через резистор 16. Если е коэффициент заполнени  входных биоэлектрических импульсов близок к единице, то через 1,5-2 секунды конденсатор 17 полностью зар дитс ,что практически приведет к разрыву цепи питани  транзистора 18, т.е. к прекращению работы всего канала,а следовательно , к обесточиванию электропривода . При прекращении подачи на вход большого биоэлектрического сигнала конденсатор 17 очень быстро разр жаетс  через малое сопрСТивление резистора 16 и схема возвращаетс  в исходное состо ние. Таким образом, в результате вышеизложенного выполнени  протеза предплечь  обеспечивает возможность протезировани  в услови х ускоренного роста костных и мышечных тканей культи , повышаетс  надежность отведени  биопотенциалов со слабых и аномально расположенных мышц предплечь  при врожденных недоразвити х конечности и достигаетс  снижение энергозатрат ребенка. Формула изобретени  1. Протез предплечь  с биоэлектрическим управлением дл  детей, содержащий искусственную кисть с электроприводом и косметической оболочкой, механизм пассивной ротации, гильзу предплечь , токосъемное устройство в виде потенциальных электродов и электрода масса, электронный блок управлени , включающий усилители биопотенциалов и импульсный преобразователь , отличающийс  тем, что, с целью обеспечени  возможности протезировани  в услови х ускоренного роста костных и мышечных