Устройство для управления коленным механизмом протеза бедра

 

Изобретение относится к медицинской технике. Цель изобретения - приближение ходьбы на протезе к естественной . Устройство содержит датчик 1 углового перемещения коленного шарнира, датчик 2 углового перемещения стопы. Датчики 1, 2 подключены к фильтрам 3, 4 и к формирователям 5, 6 импульсов, выполненным в виде триггеров Шмитта на инверторах 7-10. Выход первого формирователя 5 с (Л со со со со со со IS

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

{51)4 A 61 F 2/70

КГr;r r(FC>%%fan и

Ц, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A ВТОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3994183/28-14. (22) 21.10.85 (46) 30.08.87. Бюл. - 3? (71) Украинский научно-исследовательский институт протезирования, протезостроения, экспертизы и восстановления трудоспособности инвалидов и

Специальное конструкторско-технологическое бюро технической механики

АН УССР (72) А.Н.Панченко и Л.П.Пасичнык (53) 615.475(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1175471, кл. А 61 F 2/60, 1984.

„„SU» 1333333 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ КОЛЕНHbIM MEXAHH3M0N ПРОТЕЗА БЕДРА (57) Изобретение относится к медицинской технике. Цель изобретения приближение ходьбы на протезе к естественной. Устройство содержит дат чик 1 углового перемещения коленного шарнира, датчик 2 углового перемещения стопы. Датчики 1, 2 подключены к фильтрам 3, 4 и к формирователям 5, 6 импульсов, выполненным,в виде триггеров Имитта на инверторах

7-10. Выход первого формирователя 5

13333 соединен с входом элемента ll ИЛИ-НГ, а через инвертор 1? — с входом элемента 13 ИЛИ-НЕ. Выход второго формирователя 6 через инвертор 14 соединен с вторым входом элемента l1 ИЛИ-НЕ. Первый выход D-триггера

15 через ключевой усилитель 16 мощности, выполненный на транзисторах

17, 18, соединен с электроприводом

19, приводящим в действие фиксатор коленного шарнира 20. Устройство позволяет фиксировать коленный шарнир, сохраняя его подкосоустойчивость. 1 ил.

Изобретение относится к медицине, а именно к протезированию, и может быть использовано в протезах бедра с внешним источником энергии.

Целью изобретения является приближение ходьбы на протезе к естест-венной путем обеспечения углового перемещения коленного шарнира по фазам шага.

На чертеже показана функциональная схема устройства.

Устройство для управления коленным шарниром протеза содержит датчик

1 углового перемещения коленного шарнира, датчик 2 углового перемещения стопы, установленный на пяточной области. Датчики 1 и 2 выполнены, например, в виде нормально разомкнутых микрокнопок и подключены к фильт-, рам 3 и 4 соответственно, выполненным в виде RC-цепочек, и к формирователям 5, 6 импульсов, выполненным, например, в виде триггеров Ымитта по типовой схеме на инверторах 7, 8 и

9, 10. Выход первого формирователя 5 соединен с первым входом элемента

ИЛИ-НЕ 11, а через инвертор 12 — с первым входом элемента ИЛИ-НЕ ",3.

Выход второго формирователя 6 через инвертор 14 соединен с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ 11, с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ 13 и R-входом D-триггера 15. Первый выход D òðèããåðà 15 через ключевой усилитель 16 мощности, выполненный на транзисторах 17 и 18, ЗБ включенных по схеме Дармингтона, соединен с электроприводом 19, приводящим в действие фиксатор коленного шарнира 20, а .второй выход D-триггера 15 подключен к третьему входу ао третьего элемента ИЛИ-НЕ 11.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии при обесточенном электроприводе 19 коленный шарнир зафиксирован замком исполнительного механизма. При включении питания, полной опоре на стопу и выпрямленном колене датчики 1 и 2 разомкнуты. В начале движения фаза переката на стопе начинается с отрыва пятки, колено при этом выпрямлено.

В результате датчик 2 замыкается, датчик 1 разомкнут. Сигнал с датчика 2 передается на формирователь 6, где преобразуется в прямоугольный импульс, который через инвертор 14 поступает на Н-вход D òðèããåðà 15, т.е. íà Q-выходе его на время замыкания датчика 2 держится потенциал логической единицы. В результате этого ключевой усилитель 16 мощности включается и передает сигнал на электропривод 19, который приводит в действие замок исполнительного механизма. Коленный шарнир выводится из состояния фиксации и получает угловую подвижность, т.е. с фазы переката голень начинает сгибаться относительно бедра, как и у здоровой конечности. При этом датчик 1 на некоторый угол сохраняет разомкнутое положение, поэтому на опорном входе элемента ИЛИ-НЕ 11 положительным потенциалом с инвертора 14 держится потенциал логической единицы, на первом его входе положительным потенциалом с формирователя 5 также держится потенциал логической единицы, а на третьем — потенциалом с выхода Dтриггера 15 держится потенциал логического нуля. В то же время на первом входе элемента ИЛИ-НЕ l3 отрицательным потенциалом с инвертора 12 держится потенциал логического нуля, а положительным потенциалом с инверто1333333

20 ра 14 на втором его входе держится потенциал логической единицы, т.е. на С и S-входы D-триггера 15 сигналы не поступают.

По достижении коленным узлом некоторого угла замыкается датчик 1 колена. Это приводит к появлению на первом входе элемента ИЛИ-НЕ 11 потенциала логического нуля, а на l0 первом входе элемента ИЛИ-НЕ 13 потенциала логической единицы. Поскольку на вторых входах элементов 11 и 13 с инвертора 14 держится потенциал единицы, то изменений в состоянии исполнительного механизма не происходит, т.е. электропривод 19 удерживает коленный шарнир в расфиксированном положении, сохраняя угловую подвижность и в фазу переноса конечности. Поэтому датчик 1 в результате выпрямления колена снова размыкается. На первом входе элемента 11 снова появляется логическая единица, а на первом входе элемента 25

13 — логический нуль. Состояние системы на изменяется, т.е. коленный шарнир остается расфиксированным.

При касании пяткой опоры размыкается датчик 2. На второй вход эле- 30 мента 11 и íà R âõîä триггера 15 поступают потенциалы логического нуля, но в начальный момент состояние триггера 15 не изменяется. Коленный шарнир угловую подвижность не теряет и начинает подгибаться.

Снова срабатывает датчик 1 колена.

На первом входе элемента 11 появляется потенциал логического нуля, поскольку на двух остальных его входах 40 держатся такие же сигналы, на его выходе появляется потенциал логической единицы, которая, поступая на

S-вход триггера 15, опрокидывает его.

На Q-выходе появляется потенциал логического нуля, который, запирая ключевой усилитель 16 мощности, обеспечивает электропривод 19, что приводит к срабатыванию фиксатора кОленного шарнира 20 и запиранию коленного механизма. Ha Q-выходе триггера

15 появляется потенциал логической единицы, который передается на третий вход элемента ИЛИ-НЕ 13 и устанавливает его в "0", поступающий на

S-вход триггера 15.

В то же время от срабатывания датчика 1 колена на первом входе элемента 13 появляется потенциал логической единицы, а на его выходе появляется логический нуль.

Если при опоре на пятку происходит выпрямление колена и срабатывание датчика i, то на первый вход элемента 13 поступает логический нуль, который вместе с логическим нулем на втором входе дает на выходе элемента

13 логическую единицу. По переднему фронту этой единицы триггер 15 опрокидывается, и на g выходе появляется логическая единица, которая вызывает срабатывание электропривода 19 и расфиксацию коленного механизма.

Коленный механизм заперт при опоре на пятку и появлении угла в колеином шарнире и разомкнут при отрыве пятки или опоре на пятку и выпрямленном коленном шарнире. Реакция устройства управления на появление угла в коленном шарнире при опоре стопы на пятку обеспечивает безопасность ходьбы инвалида, так как при этом обеспечивается фиксация коленного шарнира.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет в нужные моменты фиксировать коленный шарнир, сохраняя его подкосоустойчивость, а при переходе из фазы опоры в фазу переноса, начинающуюся отрывом пятки от опоры, обеспечивает угловую подвижность в коленном шарнире, сохраняя естественность движения, так как компенсаторные движения инвалида при этом отсутствуют. формула изобретения

Устройство для управления коленным механизмом протеза бедра, включающее датчик углового перемещения стопы и механизм управления фиксатором, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью приближения ходьбы на протезе к естественной путем обеспечения углового перемещения коленного шарнира по фазам шага, оно дополнительно содержит два формирователя импульсов, два фильтра, D-триггер, соединенный через ключевой усилитель мощности с электроприводом механизма управления фиксатором, и датчик углового перемещения шарнира, который через последовательно соединенные первый формирователь импульсов и инвертор подключен к входу элемента ИЛИ-НЕ, выход первого формирователя подключен к

Составитель В.Баганов

Техред Л.Сердюкова, Корректор В.Бутяга

Редактор А.Маковская

Тираж 594 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3860/5

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

5 1 входу второго элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с S-входом Dтриггера, датчик стопы при этом через второй формирователь импульсов соединен с вторым инвертором, выход которого подключен к второму входу первого элемента ИЛИ-НЕ, к второму входу второго элемента ИЛИ-НЕ и к К333333 входу D-триггера, а выход второго элемента ИЛИ-HE соединен с С-входом

D-триггера, второй выход которого подключен к третьему входу первого элемента ИЛИ-HE первый и второй фильтры соединены с выходами датчиков перемещения коленного сустава соответственно.