Устройство для управления биоэлектрическим протезом плеча

 

Изобретение относится к медицинской технике. Цель изобретения - повышение быстродействия протеза. Устройство содержит блок 1 вьщеления управляющих сигналов, включающий электроды 2, 3, усилители 4, 5 биопотенци лов. Выходы схем 6, 7 выделения огибающих подключены к входам блока 8 преобразования, включающего сумматор 9. Формирователи 10, 11 управляющего сигнала вьшолнены как ждущие мультивибраторы. Формирователи 10, 11 соединены с усилителем 12мощности, который соединен с электроприводом 15 кисти. К второй паре контактов реле 14 подключен электропривод 16 локтя, а к контактам реле 13подключен электропривод 17 ротации предплечья. Для упрощения освоения инвалидом системы управления протезом плеча алгоритм управления может быть представлен графически в виде треугольника, в углах которых состояния системы управления соответствуют одному подключенному электроприводу . Переход из одного состояния в следующее осуществляется только по часовой стрелке однократным одновременным напряжением мышц. 2 ил. (Л фиг .J

СО)ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ . РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (SI) 4 А 61 F 2/72

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3941409/28-14 (22) 07 ° 08.85 (46) 15.10.87. Июл, Ы - 38 (71) Украинский научно-исследовательский институт протезирования; протезостроения, экспертизы и восстановления трудоспособности инвалидов (72) Л.Л .Цымбал, В.П.Чернышев и Г,В.Красюк (53) 615.475(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 822405, кл. А 61 F 2/72, 1980, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПРОТЕЗОИ ПЛЕЧА (57) Изобретение относится к медицинской технике. Цель изобретения— повышение быстродействия протеза, Устройство содержит блок 1 выделения управляющих сигналов, включающий электроды 2, 3, усилители 4, 5 биопотенциалов. Выходы схем 6, 7 выделе1 ния огибающих подключены к входам блока 8 преобразования, включающего сумматор 9. Формирователи 10, 11 управляющего сигнала выполнены как ждущие мультивибраторы. Формирователи 10, 11 соединены с усилителем

12 мощности, который соединен с электроприводом 15 кисти, К второй паре контактов реле 14 подключен электропривод 16 локтя, а к контактам реле

13 подключен электропривод 17 ротации предплечья. Для упрощения освоения инвалидом системы управления протезом плеча алгоритм управления может быть представлен графически в виде треугольника, в углах которых состояния системы управления соответствуют одному подключенному электроприводу. Переход из одного состояния в следующее осуществляется только по часовой стрелке однократным одновременным напряжением мышц. 2 ил.

1344351

50

Изобретение относится к медицине, точнее к протезированию и протезостроению, и может быть использовано в многофункциональных протезах предплечья и плеча.

Целью изобретения является повышение быстродействия протеза путем уменьшения времени на выбор и подключение исполнительных механизмов.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства; на фиг.2 — мнемоническая схема алгоритма управления протезом плеча.

Устройство содержит блок 1 выделения управляющих сигналов, включающий последовательно соединенные электроды 2, 3 отведения биопотенциалов, усилители 4, 5 биопотенциалов и схемы 6, 7 выделения агибащих, выполненные, например, в виде диодо-емкостных интеграторов. Выходы схем 6, 7 выделения огибающих подключены к входам блока 8 преобразования, включающего сумматор 9, выполненный, например, на операционном усилителе К140УД12,подключенный к формирователям 10, 11 управляющего сигнала, выполненным как управляемые ждущие мультивибраторы, частота и длительность импульсов которых пропорциональна амплитуде входного сигнала. Формирователи 10, 11 соединены с мостовым оконечным каскадом— усилителем 12 мощности, который одним своим выходом через нормально замкнутые контакты реле 13 и нормально замкнутые контакты реле 14 соединен с первым исполнительным механизмом — электроприводом 15 кисти. К второй паре нормально разомкнутых контактов реле 14 подключен второй исполнительный механизм — электро-. привод 16,локтя, а к второй паре нормально разомкнутых контактов реле 13 подключен третий исполнительный механизм — электропривод 17 ротации предплечья, Второй выход усилителя 12 мощности соединен с общей точкой трех исполнительных механизмов 15, 16, 17 — электроприводов соответственно кисти, локтя, ротации предплечья, входящих в состав блока 18 исполнительных механизмов.

Устройство включает также формирователи 19, 20 сигнала команды, выполненные, например, по схеме ждущих мультивибраторов с низким порогом срабатывания, соединенные с входами блока 21 подключения исполнительных механизмов, т.е. с входами двухвходового элемента И 23, вы5 ход которого соединен с первыми входами трехвходовых элементов И 23-27

Вторые входы трехвходовых элементов

И 23, 24 подключены к Q-выходу JK10 триггера 26, второй вход трехвходового элемента И 25 подключен к Q-выходу триггера 26. Третьи входы трехвходовых элементов 23, 25 подключен к Q-выходу,Ж-триггера 27, а третий

15 вход трехвходового элемента И 24 к Я-выходу триггера 27. Выход элемента И 23 соединен с К-входом и через линию 28 задержки с С-входом триггера 27. Выход элемента И 24 со2О единен с Л-входом и через линию 29 задержки с С-входом триггера 27, а, также соединен с К -входом и через линию 30 задержки с С-входом триггера 26. Выход элемента И 25 соеди25 нен с J-входом и через линию 31 задержки с С-входом триггера 26. Sвходы триггеров 26 и 27 соединены с формирователем 32 импульса положительной полярности, который соединен

g0 с источником 33 питания, Первый выход (Q) триггера 27 соединен с ключевым каскадом 34 блока 35 коммутации, к входу второго ключевого каскада 36 блока 35 коммутации подключен пер35 вый Q-выход триггера 26. Выходы ключевых каскадов 34, 36 подключены к реле 14 и 13 соответственно блока 35 коммутации.

Устройство работает следующим об40 разом.

При включении питания на выходе формирователя 32 импульса положительной полярности формируется короткий импульс положительной полярности, который, поступая íà S-входы триггеров 26 и 27, устанавливает их в состояние "1". При этом нормально замкнутыми контактами реле 14 и реле 13 будет подключен электропривод 15 кисти. Поочередно сокращая управляющие мьппцы, инвалид посылает биосигналы через электроды 2, 3, усилители

4, 5 биопотенциалов, схемы 6, 7 выделения огибающих в сумматор 9, на выходе которого появляется разность огибающих сигналов, которая в формирователях 10, 11 управляющих сигналов преобразуется в серию импульсов, частота и длительность которых изменя1344 ется пропорционально амплитуде вход— ного сигнала. Эти импульсы через усилитель 12 мощности и нормально замкнутые контакты реле 13, 14 передаются на исполнительный механизм— электропривод 15 кисти, которым осуществляется схват либо раскрытие кисти.

Для упрощения освоения инвалидом системы управления протезом плеча .ал-10 горитм управления может быть представлен графически в виде треугольника (фиг.2), в углах которого состояния системы управления соответствуют одному подключенному электро- 15 приводу. Войти в этот треугольник состояний можно включением питания, при этом подключается электропривод кисти. Переход из данного состояния в следующее состояние осущест- 20 вляется только по часовой стрелке однократным одновременным напряжением мышц. При необходимости перехода из одного состояния в другое, минуя близлежащее, требуется осуществить двукратное напряжение мышц.

Для подключения электропривода 16 локтя (после привода кисти) инвалид подает однократный сигнал от совмест-30 ного напряжения управляющих мышц, При этом единичный сигнал со схемы И 23 подается на К-вход триггера 27, опрокидывая его в состояние "0".

При этом срабатывает ключевой каскад 35

34 блока 35 коммутации, перебрасывая контакты реле 14 и подключая тем самым электропривод 16 локтя. Управление движением привода 16 локтя осуществляется аналогично управлению приводом кисти.

Для осуществления перехода с привода 16 локтя на привод 17 ротации подается один одновременный сигнал 45 с управляющих мышц. Состояния триггеров (триггер 26 находился в состоянии "1", а триггер 27 — в состоянии

"0") путем управления сигналом "1" с элемента И 24 по J-входу триггера

27 и К-входу триггера.26 изменяются на противоположные. Ключевой каскад отключает реле 14, а ключевой каскад 36 подает напряжение питания на обмотку -реле 13, в результате под-55 ключается привод 17 ротации, а цепь связи усилителя мощности с электроприводами 15, 16 кисти и локтя оказывается разомкнутой, 351 4

Для подключения привода 15 кисти после привода 17 ротации необходим однократный совместный сигнал от управляющих мышц. При подаче этого сигнала на выходе элемента И 25 появится сигнал "1", которым триггер

26 по J-входу устанавливается в состояние "1". Состояние "1" триггеров 26, 27 соответствует закрытым ключевым каскадам 34, 36, т.е, на обмотки реле 14, 13 не подано напряжение, что означает, что нормально замкнутыми контактами реле 14 будет подключен электропривод 15 кисти.

Ввиду того, что наиболее часто при работе искусственной руки необходимы движения: схват — раскрытие пальцев и сгибание — разгибание локтя, а затем — ротация предплечья, предлагаемым устройством они реализуются в указанной последовательности, Для подключения электропривода

17 ротации (после привода кисти) необходимо двукратное одновременное напряжение управляющих мышц. При этом одним однократным сигналом триггер 27 будет установлен в положение

"0", а триггер 26 остается в состо- . янии "1". Вторым импульсом с элемента И 22 через элемент И 24 сигнал

"1" подается на 1-вход триггера 27, опрокидывая его в состояние " 1", и на K-вход триггера 26, опрокидывая его в состояние "0". При этом ключевой каскад 34 не включен, а ключевой каскад 36 блока коммутации включает реле 13, контактами которого подключается электропривод 17 ротации, Управление ротацией предплечья осуществляется аналогично управлению схватом — раскрытием кисти, Для подключения привода 15 кисти после привода 16 локтя необходимо подать два одновременных сигнала от управляющих мышц. Первым импульсом с выхода элемента И 22 получим сигнал

"1" на выходе элемента И 24, этот сигнал по J-входу триггера 27 перебросит его в состояние "1", а по

К-входу этот же сигнал перебросит триггер 26 в состояние "0". Вторым импульсом со схемы И 22 через элемент

И 25 по Л-входу триггер 26 будет установлен в состояние " 1". Таким образом, состояние .триггеров будет: триггер 27 — "1", триггер 26 — "1" (это соответствует закрытым ключевым

1344351

В результате триггер 27 находится в состоянии "0", т,е. включен ключевой каскад 34 и контактами реле

14 подключен привод 16 локтя, а триггер 26 находится в состоянии

"1" и реле 13 не включено (контакты его нормально замкнуты).

2S формула изобретения

Устройство для управления биоэлек30 трическим протезом плеча, содержащее блок выделения управляющих сигналов, включающий Последовательно соединенные электроды отведения биопотенциалов, усилители биопотенциалов, схе-, 35 мы выделения огибающих, выходы кото-. рых подключены к входам сумматора, подключенного к формирователям управляющего сигнала, соединенным с усилителем мощности, который через блок 40 коммутации, состоящий из последовательно соединенных ключей и реле, соединен с блоком исполнительных механизмов, а также формирователи командных сигналов, соединенные с выхокаскадам 34 36), и нормально замкнутыми контактами реле 14 и реле 13 будет подключен электропривод 15 кисти.

Для осуществления перехода с привода 17 ротации на привод 16 локтя необходимо также подать два одновременных сигнала с управляющих мышц, Первым сигналом "1" с выхода элемента И 25 триггер 26 IIo J-входу будет 10 переброшен в состояние "1", триггер

27 останется в прежнем состоянии.

Следующим импульсом с элемента И 22 будет получен импульс "1" на выходе элемента И 23, который подается на 15

К-вход триггера 27 и перебрасывает его в состояние "0". Состояние триггера 26 не изменяется, оставаясь н11 -м

20 дами схем выделения огибающих, источник питания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия протеза путем сокраще- ния времени на выбор и подключение исполнительных механизмов, в нем установлены два JK-триггера и три трехвходовых элемента И, один двухвходовой элемент И, четыре линии задержки и формирователь импульса положитель— ной полярности,при этом выходы формирователей командных сигналов соединены с входами первого двухвходового элемента И, выход которого подключен к первым входам трехвходовых элементов И, S-входы JK-триггеров через формирователь импульса положительной полярности связаны с источником питания, Я-выход первого JKтриггера соединен с вторыми входами первого и второго трехвходовых элементов И и с первым ключом блока коммутации, Q-выход первого ЕК-триггера подключен к второму входу третьего трехвходового элемента И, (выход второго ZK-триггера. соединен с третьими входами первого и третьего трехвходовых элементов И и с вторым ключом блока коммутации, à Q-выход его подключен к третьему входу второго трехвходового элемента И, выход первого трехвходового элемента И соединен с К-входом и через первую линию задержки с С-входом второго триггера, выход второго трехвходового элемента И соединен с Jвходом и через вторую линию задержки с С-входом второго ZK-триггера,, а также с К-входом и через третью линию задержки с С-входом первого

ZK-триггера, выход третьего трех входового элемента И подключен к

J-входу и через четвертую схему задержки к С-входу первого ZK-триггера.

1344351

Ломоте

Яис ть

Рющщу

bemu+rruw

nv rruA

Составитель В.Ваганов

Редактор М.Келемеш Техред А.Кравчук Корректор С. Черни

Заказ 4870/5 Тирах 594 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ухгород, ул.Проектная,4

Устройство для управления биоэлектрическим протезом плеча Устройство для управления биоэлектрическим протезом плеча Устройство для управления биоэлектрическим протезом плеча Устройство для управления биоэлектрическим протезом плеча Устройство для управления биоэлектрическим протезом плеча 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к медицинской технике

Изобретение относится к способу миоэлектрического пропорционального управления приводимой от электродвигателя искусственной конечностью, в частности протезом кисти

Изобретение относится к медицинской технике а именно к протезированию и протезостроению

Изобретение относится к управляемым приводам для преобразования электрической энергии в механическую и может быть использовано в машиностроении, робототехнике, медицине для создания протезов конечностей

Изобретение относится к области коммуникации мозга человека с компьютером и предназначено для ЭЭГ регистрации, анализа и интерпретации сигналов головного мозга для управления внешними исполнительными устройствами

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к системам управления протезом от культи

Изобретение относится к протезированию и может быть использовано в протезах суставов

Изобретение относится к медицине, к протезированию и протезостроению

Изобретение относится к области медицины, точнее к протезированию и протезостроению

Изобретение относится к медицине. Предложен бандаж, содержащий стенку, выполненную для плотного охвата части тела, с электрически не проводящим материалом и с формой, согласованной с частью тела или согласующейся на основании эластичности стенки. Стенка прилегает к коже части тела внутренней стенкой. Внутренняя стенка снабжена по меньшей мере одним электрически проводящим участком, который размещен для передачи электрических сигналов от кожи или к коже части тела через электрически не проводящий материал стенки. Электрически проводящий участок покрыт электрически не проводящим материалом и соединен по меньшей мере с одним проводником, проходящим через электрически не проводящий материал. Изобретение обеспечивает простую конструкцию, пригодную для передачи электрических сигналов. 12 з.п. ф-лы, 11 ил.
Наверх