Компрессионно-дистракционный аппарат Советский патент 1993 года по МПК A61B17/60 

Фиг1

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для осуществления остеокинеза.

Целью изобретения является снижение травмирования и улучшение условий регенерации костной ткани путем автоматического регулирования длительности цикла дистракции в зависимости от индивидуальных особенностей пациента.

На фиг. 1 представлен компрессионно- дистракционный аппарат; на фиг. 2 - структурная схема система формирования управляющего сигнала; на фиг. 3- блок-схема алгоритма работы системы.

Компрессионно-дистракционный аппарат содержит опорные кольца 1, дистракто- ры 2, храповой механизм 3, блок 4 измерения усилий, в состав которого входят датчики 5 усилий, источник 6 питания, блок 7 управления, блок 8 коррекции алгоритма, блок 9 сигнализации отказов, управляемый ключ 10, преобразователь 11 информации и приводное устройство 12, состоящее из накопителя 13 энергии, управляемого ключа 14 и исполнительного механизма 15.,

Устройство работает следующим образом.

В основу построения алгоритма функционирования системы формирования управляющего сигнала положен принцип изменения длительности интервалов между моментами подачи управляющих сигналов на приводное устройство 12 в зависимости от результатов измерения усилий датчиками 5, установленными на дистракторах 2.

Приведенный на фиг. 3 алгоритм работы устройства может быть реализован цифровой схемой, например микропроцессором, либо специализированной схемой, вариант которой показан на фиг. 4.

В алгоритме приняты следующие обозначения:

Т - интервал времени между моментами срабатывания приводного устройства 12;

FBH - допустимая внешняя нагрузка на аппарат;

FMin, FMax - соответственно, минимальное и максимальное значения усилий, при которых происходит изменение интервала Т;

С - коэффициент изменения интервала Т.

Перед началом работы в блоке 8 коррекции алгоритма управления устанавливаются величины FBH, FMin, FMax, С и начальное значение интервала То. По истечение этого интервала блоком 7 управления выдается сигнал на управляемый ключ 10, через который подается питание на блок 4 измерения усилий и преобразователь 11. Ключ 10 остается замкнутым некоторое время, необходимое для проведения нескольких измерений усилий. В случае, если величина измеренного усилия Fi FBM, производится повторное

измерение и блокируется срабатывание приводного устройства 12. При Fj FBH выдается разрешающий сигнал на управляемый ключ 14, который подключает накопитель 13 энергии, например конденсатор, к исполнительному механизму (например, соленоид), и происходит дискретное изменение усилия за счет перемещения храпового механизма 3.

По результатам последующих измерений усилий определяется их максимальная величина (экстремум), после чего снимается разрешающий, сигнал с ключа 10. Поиск экстремума происходит путем многократных сравнений величин h и FI+ , где т- выбранная величина задержки.

Запомненное значение экстремума FI сравнивается с заданными значениями FMin и F мах и по результатам производится изменение величины интервала Т.

Блок измерения усилий 4 представляет собой набор датчиков 5 усилий, например, тензорезисторов, соединенных в измерительную схему, регистрирующую суммарное усилие вытяжения. Одним из вариантов

построения блока измерения усилий 4 является мостовая схема из 4-х тензорезисторов, два или три из которых установлены на дистракторах. В этом варианте преобразователь информации 11 представляет собой

операционный усилитель с большим, порядка 1000, коэффициентом усиления в режиме с обратной связью. В качестве такого усилителя могут быть использованы микросхемы К140УД17, К140УД25 или составной усйли-тель по одной из известных схем.

В общем случае преобразователь 11 выполняет функцию согласования формы представления информации между блоком 4 измерения усилий и блоком 7 управления.

Подключение к источнику 6 питания блока 4 измерения усилий и преобразователя 11 производится через управляемый ключ 10 по сигналу блока управления 7. В схеме на фиг. 4 блок 8 коррекции алгоритма содержит

резистивные матрицы R-2R 304ИД1, соединенные с матрицей ключей ВДМ1-8, при помощи которых устанавливаются начальные значения указанных величин.

в состав блока 9 сигнализации отказов входят светодиоды VD1 и VD2 и звуковая сигнализация Гр1. Кроме сигнализации о превышении нагрузки допустимой величины FBH выдается сигнал (одновременное

срабатывание светодиодов VD1 и VD2 и звуковая сигнализация) при,снижении напряжения источника питания б ниже допустимой величины. Для контроля за этим в схеме используются усилители D 23 и D 24 и транзистор VT3. Операции сравнения текущего значения усилия FI с величинами РВн, FMin, Рмах и поиск экстремума FI выполняются компараторами D 26, D 27. D 28 и D 29. реализованными на операционных усилите- лях К140УД6.

Для измерения интервала времени между моментами срабатывания приводного устройства 12 используется счетчик, выполненный на трех микросхемах К155ИЕ7 и реверсивный регистр сдвига К155ИР13. тактовые генераторы на частоты 330 Гц и 1.33 Гц выполнены на логических элементах 2И- НЕ типа ЛА-3.

Для уменьшения расхода энергии ис- точника питания 6 включение питания операционных усилителей схемы производится через аналоговые ключи КР590КН5 по сигналу с триггера ТМ2Д6.2.

По сравнению с прототипом предлагав- мое устройство обеспечивает автоматическое регулирование длительности цикла дистракции в зависимости от индивидуальных особенностей пациента. Совокупность отличительных признаков позволяет сни- зить травмирование и улучшить условия регенерации костной ткани.

Формула изобретения

1. Компрессионно-дистракционный аппарат, содержащий кольца, соединенные с дистракторами, которые снабжены храповым механизмом, соединенным с приводным устройством, а также блок управления и источник питания, отличающийся тем, что, с целью снижения травмирования и улучшения условий регенерации костной ткани путем автоматического регулирования длительности цикла дистракции в зависимости от индивидуальных особенностей пациента, он содержит управляемый ключ, блок коррекции алгоритма, блок измерения усилий, преобразователь, блок сигнализации отказов, причем блок измерения усилий, преобразователь, блок управления и приводное устройство соединены последовательно, блок питания соединен с входами питающих напряжений управляемого ключа, блок сигнализации отказов, блока управ- ления, приводного устройства и блока коррекции алгоритма, второй выход блока управления соединен с входом блока сигнализации отказов, а третий - с управляющим входом управляемого ключа, выходы которых связаны с входами питающих напряжений блока измерения усилий и преобразователя, выход блока коррекции алгоритма соединен с третьим входом блока управления.

2. Аппарат по п. 1,отличающийся тем, что приводное устройство с одержит накопитель энергии, управляющий ключ и исполнительный механизм, соединенные последовательно, причем второй вход управляемого ключа является первым входом приводного устройства, а вход накопителя энергии является входом питающего напряжения приводного устройства.

Изобретение относится к медицинской технике. Сущность: компрессионно-дистракционный аппарат содержит опорные кольца 1, дистракторы 2, храповой механизм 3, блок 4 измерения усилий, в состав которого входят датчик 5 усилий, источник питания, блок формирования управляющих сигналов, блок коррекции алгоритма управления, блок сигнализации отказов, управляемый ключ, преобразователь информации и приводное устройство. Цель изобретения - снижение травматизации и улучшение условий регенерации костной ткани путем автоматического регулирования длительности цикла дистракции в зависимости от индивидуальных особенностей пациента. 1 з.п. ф- лы, 3 ил.

Фиг.З