Устройство для управления биоэлектрическими протезами

Устройство для управления биоэлектрическими протезами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (И) (51) 4 А 61 F 2/72

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТк

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И. (ЛНРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР (21) 4175584/28-14 (22) 05.01,87 (46) 07.02.89. Бюп,. У 5 (71) Украинский научно-исследова- . тельский институт протезирования, протезостроения,, экспертизы и восстановления трудоспособности инвапидов (72) В.П.Чернышев, Л.Л.Цымбал, Е.А.Яровой и А.В.Богдан (53) 617.576 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1333331, кл. А 61 F 2/72, 1985 ° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ ПРОТЕЭАИИ (57) Изобретение относится к протезированию и протезостроению, Цель изобретения — повышение управляемости протезом. Устройство включает двухканальный блок 1 выделения биоэлектрического управляющего сигнала, сумматор 5, детекторы 4, импульсный преобразователь 6, коммутатор 9,блок

11 исполнительных механизмо в, генератор 24 сигналов обратной связи, блок

26 датчиков обратной связи и многопозиционный переключатель 13. С помощью генератора 24 сигналов обратной связи, блока 26 датчиков обратной связи и многопозиционного переключателя 13 обеспечивается контроль подключения исполнительных органов к системе управления и процесс управления двикением. Это повышает надежность управления протезом. 4 ил.

1456140

Изобретение относится к медицинс-. кой технике, а именно к протезированию, протезостроению, и может быть использовано в многофункциональных протезах верхних конечностей.

Цель изобретения — повышение управляемости протезом путем разделения чувствительных органов инвалида.

На фиг.1 приведена блок-схема уст-1р ройства для управления биоэлектрическими протезами; на фиг.2 — схема многопозиционного переключателя; на фиг. 3 — пример расположения датчи-. ков на теле инвалида; на фиг. 4 — !5 пример расположения многопозиционного переключателя на креплении проте-за.

Устройство содержит двухканальный блок 1 выделения управляющего сигна- 20 ла, каждый канал которого содержит последовательно соединенные систему

2 съема биосигналов, усилитель 3, детектор 4. Выходы детекторов разной полярности, которые .выделяют огибаю- Б щие биосигналов, подключены к входам сумматора 5, выполненного, например, на операционном усилителе и подключенного. к двухканальному импульсному преобразователю 6, включающему в 3Q себя мультивибраторы и усилитель мощности, выполненный по мостовой схеме. Преобразователь 6 через контакты 7 первого канала 8 коммутатора 9у выполненного например» де блока нескольких реле 10, имеющих две группы контактов каждое, соединен с блоком 11 исполнительных механизмов, например электроприводов 12, Устройство включает также много- 4р позиционный переключатель 13 (фиг,2), который содержит несколько (в соответствии с количеством исполнительных механизмов 1?) контактных площадок 14, установленных в корпусе 15, 45 в котором также установлены движущийся шток 16 с закрепленным контактным элементом 17, На штоке 16 закреплена также тяга 18 выборки, а на корпусе 15 . — возвратная пружина 19, которая вторым концом пропущена через паз 20 корпуса 15 и закреплена на контактном элементе 17.

Контактный элемент 17 многопозиционного переключателя 13 соединен с источником 21 (фиг.1) питания, а контактные площадки 14 соответственно с элементами 1П коммутации блока коммутатора 9, в качестве которых могут быть использованы, например, реле,.:имеющие две пары независимых контактов, работающих .на замыкание.

Через одну пару контактов 7 первого канала 8 коммутатора 9 осуществляется связь преобразователя 6 с блоком

11 исполнительных механизмов. Через вторые пары контактов 22 второго канала 23 коммутатора 9 выход генератора 24 сигнала обратной связи соединен с входами датчиков 25, входящих в состав блока 26 датчиков обратной связи, Генератор 24 сигнала обратной связи может быть выполнен, например, в виде автоколебательного блокинггенератора, в частотозадающей цепи которого установлено управляемое сопротивление, например полевой транзистор, выходное сопротивление которого, а следовательно, и период следования импульсов генератора, изменяются обратно пропорционально выходному сигналу сумматора.

Датчики 25 обратной связи установлены в гильзе протеза на различных уровнях культи инвалида, как возможно дальше от электродов 2 отведения управляющих биопотенциалов (фиг.3).

В случае применения в качестве гене-. ратора ?4 обратной связи блокинг-генератора они представляют собой обычные поверхностные электроды. В. случае применения вибратора в качестве генератора 24 сигнала обратной связи используют вибрационные датчики.

Многопозиционный переключатель

13 может быть установлен в любом удобном для инвалида месте, например в межлопаточной области спины (фиг.4).

Устройство работает следующим образом.

Для подключения к системе управления того или иного исполнительнбго механизма 12 из блока 11 исполнительных механизмов инвалид перемещает тягу 18 (фиг.2) и вместе с ней контактный элемент 17 многопозиционного переключателя 13 на определенное расстояние незначительным напряжением мьппц спины (или непротезируемой стороны туловища), подключая при этом к источнику 21 питания ту или иную контактную площадку 14 многопозиционного переключателя 13,При этом срабатывает соответственное реле 10 из блока 9, замыкая соответственно свои пары контактов 7 и 22 и подключая к

35 лов на усилители 3 и детекторы 4 раз- 40

55

14561 преобразователю 6 соответственный электропривод 12, а к генератору 24 сигнала обратной связи — один из дат- чиков 25 блока 26 датчиков обратной связи. Так как генератор 24 работает в автоколебательном режиме, сигнал с его выхода через контакты 22 передается на соответственный датчик

25 блока 26 обратной связи. Ориентируясь на раздражение определенной зоны культи под соответствующим датчиком 25 из блока 26, инвалид коитролирует правильность подключения нужного ему исполнительного механизма.

Например, подключение исполнительного механизма кисти осуществляется следующим образом. Перемещением штока 16 с помощью тяги 18 (фиг.2) многопозиционного переключателя 13 инвалид замыкает контактный элемент

17 и первую контактную площадку 14 (фиг.2), подключая тем самым первое реле 10 из блока 9 коммутатора к источнику 21 питания, При этом срабатывает первая пара контактов 7 первоro канала 8 коммутатора, подключая

1 исполнительный механизм кисти из блока 11 к преобразователю б. Одновременно срабатывает вторая пара контак- ЗО тов 22 того же реле из блока 9, которая подключает генератор 24 сигнала обратной связи к первому датчику- 25 блока 26 датчиков обратной связи. ной полярности, в сумматоре 5 сигналы от электродных систем разных каналов вычитаются и на его выходе появляется сигнал в виде разностной огибающей биосигналов. Этот сигнал передается в импульсный преобразователь 6, где преобразуется в серию им.пульсов, частота и длительность которых изменяются в зависимости от амплитуды входного сигнала. Одновременно сигнал с выхода сумматора 5 ": поступает в блок генератора 24 обратной связи, изменяя частоту следования импульсов блокинг-генератора.Таким образом по изменению раздражения кожи под соответствующим датчиком 25 инвалид получает информацию . о скорости движения исполнительного механизма, в случае подключения

40 им кисти — информацию о силе схвата пальцев кисти.

При изменении движения на управление ротацией предплечья инвалид пе ремещает тягу 18 многопозиционного переключателя 13 в положение, соответствующее замыканию второй снизу пары элементов 17-14 (фиг.2), ориентируясь при этом на раздражение более высокой, по сравнению с зоной раздражения при подключении исполнительного механизма кисти, зоны культи под.соответствующим датчиком 25 (второй снизу на фиг.3), При этом к источнику 21 питания подключается второе реле !О блока коммутатора 9, Первой парой контактов 7 этого реле подключается исполнительный механизм ротации предплечья из блока 11 исполнительных механизмов к импульсному преобразователю 6. Второй парой контактов 22 второго реле 10 блока коммутатора 9 генератор 24 обратной связи соединяется с вторым датчиком 25 обратной связи блока 26. По раздражению кожи культи под этим датчиком инвалид получает информацию о подключении исполнительного механизма рота« ции предплечья.

Управление пронацией †супинацией предплечья осуществляется аналогично управлению схватом — раскрытием кисти, поочередным сокращением управляющих мышц культи плеча. При этом информация о скорости перемещения исполнительного механизма ротации передается инвалиду изменением раздражения кожи под соответствующим .датчиком 25 (второй снизу на фиг.3).

При изменении движения на управление сгибанием-разгибанием в локтевом шарнире {или на любое другое движение) инвалид перемещает тягу 18 многопозиционного переключателя 13, замыкая третью пару контактных элементов

17-14 (фиг.2), Далее работа устройства аналогична описанному выше.

Использование введенного генератора сигнала обратной связи, связанного с выходом сумматора и входами датчиков обратной связи, в совокупности с выбранным расположением их в гильзе протеза на различных уровнях. культи обеспечивает инвалиду непосредственную информацию о подключении определенного исполнительного механизма, а в процессе выполнения . движения — информацию о скорости пе40

Фиг. t

Составитель А,Новиков

Техр ед М, Дидык

Корректор С.Черни

Редактор Н.Тупица

Заказ 7505/6 Тираж 644 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграФическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная 4

14561 ремещения и силовых характеристиках исполнительных механизмов. Таким образом повышается надежность работы протеза, позволяя расширить контингент протезируемых инвалидов, в результате повышается уровень социально-трудовой реабилитации инвалидов с дейектами верхних конечностей.

Формула изобретения10. Устройство для управления биоэлектрическими протезами, содержащее двухканальный блок выделения биоэлектрического управляющего сигнала, 15 каждый канал .которого выполнен в виде последовательно соединенных электродной системы съема биопотенциалов, усилителя и детектора, сумматора и преобразователя, который 20 через контакты первого канала двухканального коммутатора соединен с блоком исполнительных механизмов, многопозиционный переключатель и источник питания, о т л и ч а ю m е ес я тем, что, с целью повышения уп" равляемости протезом путем разделения чувствительных органов инвалида, в него введены генератор, блок датчиков сигналов обратной связи, а многопозиционный переключатель связан с источником питания и двухканальным. коммутатором, выполненным в виде бло. ка реле с двумя группами контактов, причем вход генератора сигнала обратной. связи соединен с выходом сумматора, а выход через контакты второго канала коммутатора — с датчиками обратной связи.