Протез верхней конечности Советский патент 1991 года по МПК A61F2/56 

Изобретение относится к медицине, а именно к области протезирования и протезо- строения, и может быть использовано в протезах предплечья.

Цель изобретения - повышение надежности и расширение показаний к назначению протеза путем обеспечения бесконтактною управления позиционированием исполнительного механизма.

На фиг. I изображена функциональная схема системы управления протезом верхней конечное и (одного канала управления одной парой движения); на фиг. 2 - протез предплечья со встроенным в приемную гильзу блоком управления; на фиг. 3 - блок управления, псперечное сечение; на фиг. 4 - протез при размещении блока управления в разрыве крепления, общий вид; на фиг. 5- блок управления, осевое сечение.

Протез содержит искусственную кисть 1, прикрепленную к несущим элементам протеза, выполненным в виде гильзы 2 пред- плечья, соединенной локтевым шарниром 3 с гильзой 4 плеча, снабженной наплечником 5. креплением 6 и приемной гильзой 7. Протсм имеет также систему управления, выполненную из -следующих узлов: позиционные датчики отроны 8, 9 управления соответственно прямым и обратным ходом электропривода К) исполнительного механизма II искусственной кисти 1, узла 12 ротации, локтевого механизма 13 или плечевого узла 14 последовательно соединены через согласующие делители 15, 16 с входами блока 17 сравнения, выполненного, например, на операционном усилителе К140Д12, выходы которого через соответствующие импульсньк- преобразователи 18, 19, выполненные в виде мультивибраторов, соединены с входами усилителя 20 мощности, включенного по мостовой схеме, в диагональ которой включен электропривод 10 одного из исполни i ельных механизмов 11.

Опгроны 8 и 9 установлены в корпусе 21, где закреплены и у;злы системы управления. Отражающие пластины 22 и 23 оптронов 8, 9 соответственно посредством пружин 24 и 25 установлены в несущих элементах, например в приемной гильзе 7 или в разрыве крепления 6, и имеют возможность перемещения под воздействием мышц сгибателей-разгибателей предплечья,плеча или плечевого пояса, при этом отражающие пластины переме- щакмся в отверстии 26 корпуса 21.

От роны 8, 9, встроенные в корпус 21 вместе с узлами системы управления, обра- пют блок управления.

Питание системы управления осуществляется от источника 27 постоянного напряжения, который через контакты микропереключателя 28 подключен к шинам питания (не показаны).

Протез работает следующим образом.

При включении источника 27 постоянного напряжения и микропереключателя 28, уста

5

5

0

0 5

0

5

0

0

5

новленного, например, в тяге (не указана) крепления 6, запитывается система управления. При сокращении мышцы сгибателя предплечья, соответствующемпрямому

движению протеза, например схвату, через пружину 24 приводится в движение отражающая пластина 22 оптрона 8, которая перемещается в сторону отверстия окна оптрона 8 внутрь отверстия 26, увеличивая интенсивность светового потока и изменяя сопротивление оптрона 8. Оптрон 9, установленный на мышце-антогонисте (разгибатель предплечья), в это время не изменяет своего сопротивления и дисбаланс, отрегулированный на соответствующее сопротивление согласующими делителями 15 и 16, усиливается балансным блоком 17 сравнения и поступает в импульсный преобразователь 18, генерирующий импульсы, частота которых пропорциональна амплитуде входного сигнала. С выхода импульсного преобразователя 18 сигнал передается в одно из плеч мостового усилителя 20 мощности, а затем поступает на обмотку электропривода 10 исполнительного механизма 1 I искусственной кисти 1 (или другого исполнительного механизма), который выполняет схват со скоростью и силой, пропорциональной объему сокращения мышцы сгибателя. При усилении сокращения мышцы отражающая пластина 22 приближается к соответствующему оптро- ну 8, увеличивая дисбаланс и увеличивая сигнал, проходящий через блок 17 сравнения. Частота подачи импульсов с импульсного преобразователя 18 увеличивается, увеличивается и сила схвата.

Для выполнения обратного движения, например, раскрытия искусственной кисти 1, необходимо вызвать сокращение мышцы- антагониста. При этом происходит перемещение отражающей пластины 23 оптрона 9, управляющего противоположным движением. Дисбаланс сигнала передается на второй вход блока 17 сравнения, далее на импульсный преобразователь 19 и второе плечо усилителя 20 мощности, заставляя электропривод 10 исполнительного механизма 11 искусственной кисти 1 отрабатывать обратное движение со скоростью, пропорциональной сокращению мышцы, предварительно заданной согласующим делителем 16. Таким же образом осуществляется управление с помощью мышц культи плеча или натяжением тяг (на чертеже не показаны) при вычленении плеча.

Предлагаемый протез позволяет инвалиду, используя физиологически свойственные ему навыки сокращения мышц-антогонистов бесконтактным способом выполнять движения исполнительных механизмов протезов с параметрами, пропорциональными степени сокращения мышц, повышая тем самым надежность системы управления и исключая влияние электромагнитных полей на ее работу Это повышает функциональность протеза . расширяет контингент про езируемых инва лидов Система управления значительно упрощается

Формула изобретения

Протез верхней конечности, содержащий искусственную кисть и несущие элементы в виде гильз предплечья, плеча, наплечника, крепления и приемной гильзы, а также уста новленные в одном из несущи элементов последовательно соединенные позиционные датчики, блок сравнения, импульсные преобразователи и усилитель мощности, к выходу

которою подключен этек, роприво i иинн питейною механизма, от гичающшн. ч тем что, с щ-лью повышения на южное т и и рас ширения показании к назначению протеза путем обеспечения бесконтактною пр,ш ления позиционирования исполнительною механизма в нею введены tor ысмощие делители i позиционные ытчики иыпо тени в виде отронов хправк ния прямым и об ратным хо юм этектронриво ы IKIIOIHIIU is ного механизма, по IK цоченных через «.or ia сующие делитети к вхоым б юка сравнения и снабженных отражающими гпас i ииами упруго установленными в несущих ie ментах

Изобретение относится к медицине, а именно к протезированию и протезострое- нию Цель изобретения - повышение надежности и расширение показаний к назначению протеза путем обеспечения бесконтактного управления позиционированием 21 исполнительного механизма Протез содержит искусственнчю кисть 1, гильзы предплечья 2 и плеча 4, наплечник 5 и крепление 6. а также систему управления, вклю следующие последовательно соединенные злы: оптроны управления прямым и обратным ходом электропривода исполни кмыюго механизма II искусственной кисти, узла ротации 12, локтевою мех.шш- ма 13 или плечевого узла 14, блок сравнения, импульсные преобра ювателм и cii.ni кмь мощности, к выходу которого подключен электропривод исполнительного механипы, например искусственной кисти 1 Отражаю щие пластины оптронов имеют вошожносгь перемещений под воздействием мышц пива лида. Оптроны вмесче с узлами системы управления размешены в корпусе 2 иовленном, например, ния 6. 5 ил. в разрыве крем: ie Ј (Л 05 го J го 13 3 Фиг Ц

i 22

jz-H

(7 7Л -ГЧ.

F-У IB 1

11

№

Фиг. 2

22 № 8

6

Фиг 3

Фиг. 5