Устройство для управления биоэлектрическим протезом

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 0657 би 4 А 61 Г 10 ТОР СНОМ ДЕТЕЛЬСТВ льствоГ 1/06,ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Украинский научно-исследовательский институт протезирования, протезостроения, экспертизы и восстановления трудоспособности инвалидов(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПРОТЕЗОМ, содержащее два канала выделения управляющего сигнала, каждый из которых включает последовательно соединенные электродную систему, усилитель и детектор, последовательно соединенные сумматор, входы которого подключены соответственно к ТЕНИ -, й."у,;-, выходам детекторов, преобразователь, блок коммутации и блок исполнительных механизмов, последовательно соединенные счегчик, дешифратор и блок счетных триггеров, выходы которого подключены соответственно к управляющим входам блока коммутации, инвертор, элемент ИЛИ, формирователь импульсов и ключ питания, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности управления многофункциональным протезом, в него введены кнопочный ключ, подключенный к входу формирователя импульсов, элемент задержки, включенный между входом считывания дешифратора и входом сброса счетчика, счетный вход которого соединен с входом сброса блока счетных триггеров и с выходом формирователя импульсов, и элемент сброса, Ж включенный между ключом питания и выходом элемента задержки, вход которого Цф соединен с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу сумматора и к входу инвертора, а второй вход - к выходу инвертора.Изобретение относится к протезированию и приборостроению, а именно к многофункциональным протезам верхних конечностей.Цель изобретения - упрощение и повышение надежности управления многофункциональным протезом.На чертеже изображена структурная электрическая схема устройства.Устройство для управления биоэлектрическим протезом содержит два канала 1 выделения управляющего сигнала, каждый из которых включает последовательно соединенные электродную систему 2, усилитель 3 и детектор 4, последовател ьно соединенные сумматор 5, входы которого подключены соответственно к выходам детекторов 4, преобразователь 6, блок 7 коммутации и блок 8 исполнительных механизмов, последовательно соединенные счетчик 9, дешифратор 1 О и блок 11 счетных триггеров, выходы которого подключены соответственно к управляющим входам блока 7 коммутации, инвертор 12, элемент ИЛИ 13, формирователь 14 импульсов, к входу которого подключен кнопочный ключ 15, элемент 16 задержки, включенный между входом считывания дешифратора 10 и входом сброса счетчика 9, счетный вход которого соединен с входом сброса блока 11 счетных триггеров и с выходом формирователя 14 импульсов, ключ 17 питания и элемент 18 сброса, включенный между ключом 17 питания и выходом элемента 16 задержки, вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 13, первый вход которого подключен к выходу сумматора 5 и к входу инвертора 12, а второй вход -- к выходу инвертора 12.Предпочтительно выполнять сумматор 5 в виде дифференциального усилителя, преобразователь 6 - в виде двухканального импульсного преобразователя. Блок 8 исполнительных механизмов содержит несколько электроприводов, - по числу выполняемых протезом функций видов движений протеза), а блок 7 коммутации содержит систему реле, включенных своими контактами соответственно между выходами преобразователя 6 и входами электроприводов блока 8 исполнительных механизмов, причем управляющие обмотки реле подключены к выходам соответствующих триггеров блока 11 счетных триггеров. Кнопочный ключ 15 установлен в удобном для инвалида месте, например, в гильзе под торцом культи. Формирователь 14 импульсов может быть выполнен в виде ждущего мультивибратора. Электропитание устройства осуществляется от источника постоянного напряжения (не показан).Устройство для управления биоэлектрическим протезом работает следующим образом.При включении электропитания устройства ключом 17 питания срабатывает элемент5 10 15 20 ЗО 35 40 45 50 55 18 сброса, который устанавливает счетчик 9 в исходное состояние. При управлении протезом инвалид нажимает на кнопочный ключ 15 определенное количество раз, соответствуюшее коду выбранного вида движения протеза, и тем самым передает сигналы на формирователь 14 импульсов, с выхода которого импульсы, количес; во которых соответствует количеству нажатий на кнопочный ключ 15, поступают на вход счетчика 9., который устанавливается в определенное состояние, одновременно триггеры блока 11 счетных триггеров устанавливаются в исходное состояние. Например, при нажатии на кнопочный ключ 15 два раза счетчик 9 устанавливается в двоичное состояние 10, что соответствует десятичному коду 2 ротации кисти протеза. Эта информация поступает на дешифратор 1 О, который формирует соответствуюгций сигнал управления блоком 11 счетных триггеров. После этого устройство готово к выполнению движения, которое осуществляется соответствующим элек троприводом блока 8 исполнительных механизмов, например электроприводом механизма ротации кисти. Для выполнения ротации кисти инвалид сокращает одну из управляющих мышц, биопотенциалы которой проходят по одному каналу 1 выделения управляющего сигнала, поступая через соответствующую элек" родную систему 2 на усилитель 3 и детектор 4, выделяющий биопотенциалы определенной полярности. Хотя инвалид сокращает одну управлявшую мышцу, биопотенциалы меньшей амплитуды обычно наводятся и на мышце-антагонисте. Эти биопотенциалы противоположной полярности выделяются детектором 4 другого канала 1 выделения управляющего сигнала. С выходов детекторов 4 сигналы в виде огибаюгцих биопотенциалов разной полярности подаются в сумматор 5, где вычитаются, и на его выходе появляется сигнал в виде разностной огибающей биопотенциалов, полярность которого зависит от соотношения амплитуд огибающих биопотенциалов управляющей мышцы и мышцы-антагониста. С выхода сумматора 5 сигнал поступает в зависимости от его полярности или через инвертор 12, или непосредственно на соответствующий вход элемента ИЛИ 13, с выхода которого сигнал передается на вход считывания дешифратора 1 О. Сформированный дешифратором 1 О по коду, записанному в счетчике 9, сигнал управления вызывает срабатывание соответствующих триггеров блока 11 счетных триггеров, которые производят подключение (через контакты реле блока 7 коммутации) к преобразователю 6 электроприводов механизма ротации кисти блока 8 исполнительных механизмов.1220657 Составитель Э. БалуевТехред И. Верес Корректор Л. ПатайТираж 659 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Редактор Е. КончаЗаказ 1507/5 Одновременно с выхода сумматора 5 сигнал подается на вход преобразователя 6, в котором он превращается в серию импульсов с изменяющейся в соответствии с амплитудой входного сигнала, длительностью и частотой. При этом в зависимости от полярности поступающего сигнала работает один или другой канал преобразователя 6. Управляющие импульсы через замкнутые контакты реле блока 7 коммутации поступают на подключенный электро- привод механизма ротации кисти, т. е. подключение исполнительного механизма к системе управления производится одновременно с приходом биопотенциалов управляющих мышц. С выхода элемента ИЛИ 13 сигнал через элемент 16 задержки поступает на вход сброса счетчика 9, который устанавливается в исходное состояние, При этом управление выбранным исполнительным механизмом может производиться как угодно долго до тех пор, пока инвалид не подаст нажатием на кнопочный ключ 15 новый сигнал на переключение исполнительного механизма, который установит блок 1) счетныхтриггеров в исходное состояние,Аналогично описанному производится5управление другими движениями протеза.Для этого нажатием на кнопочный ключ15 производится набор кода, соответствующего выбранному движению, в счетчик 9,а затем посредством биопотенциалов мышцосуществляется управление этим движением.1 О Устройство для управления биоэлектрическим протезом благодаря разделению источников сигналов, работающих на переключение и на управление исполнительных механизмов, упрощает для инвалида процессуправления многофункциональным протезом,а следовательно, расширяет контингент инвалидов, которые могут использовать многофункциональные искусственные конечности.Тактильная чувствительность при кнопочномуправлении способствует повышению надежности правильного подключения исполнительных механизмов к системе управления, что уменьшает количество ошибок приуправлении протезом.