Устройство для управления биоэлектрическими протезами

1456140 55 Изобретение относится к медицинс-. кой технике, а именно к протезированию, протезостроении, 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 устройства 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 ла, каждый канал которого содержит последовательно соединенные систему 2 съема биосигналов, усилитель 3, детектор 4. Выходы детекторов разной полярности, которые .выделяют огибаи- Б щие биосигналов, подключены к входам сумматора 5, вьптолненного, например, на операционном усилителе и подключенного. к двухканальному импульсному преобразователи 6, включающему в 30 себя мультивибраторы и усилитель мощности, выполненный по мостовой схеме. Преобразователь 6 через контакты 7 первого канала 8 коммутато- ра 9, выполненного, например, в виде блока нескольких реле 10, имеющих две группы контактов каждое, соединен с блоком 11 исполнительных механизмов, например электроприводов 12,Устройство включает также много позиционный переключатель 13 (фиг,2), который содержит несколько (в соответствии с количеством исполнительных механизмов 12) 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 1 П коммутации блока коммутатора 9, в качестве которых могут быть использованы, например,реле,.:имеющие две пары независимыхконтактов, работающих .на замыкание.Через одну пару контактов 7 первогоканала.8 коммутатора 9 осуществляется связь преобразователя 6 с блоком11 исполнительных механизмов. Черезвторые 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, изменяится обратно пропорционально выходному сигналу сумматора. Датчики 25 обратной связи установлены в гильзе протеза на различныхуровнях культи инвалида, как возможно дальше от электродов 2 отведенияуправляющих биопотенциалов (фиг.3).В случае применения в качестве гене-.ратора 24 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 исполнительного 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 напряжениеммьппц спины (или непротезируемой стороны туловища), подключая при этомк источнику 21 питания ту или иную контактнуи площадку 14 многопозиционного переключателя 13,При этом срабатывает соответственное реле 10 из . блока 9, замыкая соответственно свои пары контактов 7 и 22 и подключая к15 го 25 35 лов на усилители 3 и детекторы 4 раз о50 55 314561 преобразователю 6 соответственныйэлектропривод 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 датчик25 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 осуществляетсяследующим образом. Перемещением штока 16 с помощью тяги 18 (Фиг.2) многопозиционного переключателя 13 инвалид замыкает контактный элемент17 и первую контактную площадку 14(фиг.2), подключая тем самым первоереле 10 из блока 9 коммутатора к источнику 21 питания, При этом срабатывает первая пара контактов 7 первого канала 8 коммутатора, подключаяисполнительный механизм кисти из блока 11 к преобразователю 6. Одновременно срабатывает вторая пара контак- ЗО тов 22 того же реле из блока 9, которая подключает генератор 24 сигнала обратной связи к первому Датчикублока 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 б, где преобразуется в серию им.пульсов, частота и длительность которых изменяются в зависимости отамплитуды 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 исполнительногомеханизма, в случае подключения 40им кисти - информацию о силе схвата пальцев кисти.При изменении движения на управление ротацией предплечья инвалид пе- ремещает тягу 18 многопозиционногопереключателя 13 в положение, соответствующее замыканию второй снизупары элементов 1 7-14 (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.З), При этом к источнику 21 питания подключаетсявторое реле О блока коммутатора 9, Первой парой контактов 7 этого реле подключается исполнительный механизм ротации предплечья из блока 11 исполнительных механизмов к импульсному преобразователю б. 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 ротации предплечья.Управление пронацией всупинацией 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 датчиковобратной связи, в совокупности с выбранным расположением их в гильзе протеза на различных уровнях. культи обеспечивает инвалиду непосредственную информацию о подклю" чении определенного исполнительного механизма, а в процессе выполнения . движения - информацию о скорости пе40 Составитель А,НовиковЗех едМ и ык едактор Н.Тупица р .Лд Корректор С.Ч дписно бретениям и открыти аушская наб., д. 4/ и ГКНТ СС.С роизводственно-полиграфиче предприятие, г. Ужгоро Проектна 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 из обрет ения 10. Устройство для управления биоэлектрическими протезами, содержащее двухканальный блок выделения биоэлектрического управляющего сигнала, 15 каждый канал, которого выполнен в виде последовательно соединенныхэлектродной системы съема биопотенциалов, усилителя и детектора, сумматора и преобразователя, который 20 аказ 7505/6 тираж 644 НИИПИ Государственного комитета по и 113035, Москва, Ж, через контакты первого канала двухканального коммутатора соединен сблоком исполнительных механизмов,многопозиционный переключатель и источник питания, о т л и ч а ю щ 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 связанс 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.