Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ АКТИВНЫХ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРОТЕЗОВ ПЛЕЧА РАЗРАБОТЧИКОМ СО ЗДОРОВЫМИ РУКАМИ

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к протезированию и протезостроению.

Известно «Устройство для исследования движений сегментов верхней конечности при управлении протезом» по а.с. A61F 1/06 №663398.

Устройство содержит жилет, тягу управления, датчик контроля, а также накладные шины плеча и предплечья, соединенные шарниром.

Недостатком известного устройства является то, что оно предназначено для исследования только согласованных движений плеча и предплечья в плоскости сгибания плеча и предплечья, но не позволяет контролировать свободные компенсаторные перемещения плеча и надплечья.

Известно также «Устройство для исследования движений при управлении протезом верхней конечности» по а.с. A61F 1/06 №888987, которое частично устраняет этот недостаток.

Устройство содержит наплечник, охватывающий надплечье, шину плеча и предплечья с датчиком угла сгибания предплечья.

Данное устройство обеспечивает возможность учета управляющих движений надплечья в комплексе с движениями плеча и предплечья, тем самым осуществляя исследование соответствующих групп синергий.

Недостатком известного устройства является то, что оно позволяет исследовать управляющие движения надплечья в комплексе с движениями плеча и предплечья только в сагиттальной плоскости, но не позволяет регистрировать свободные интуитивно-компенсаторные перемещения плеча и надплечья в условиях максимально приближенных к реальным, а именно после ампутации верхней конечности в пределах плеча.

Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства для сравнительных испытаний систем управления активным многофункциональным протезом плеча разработчиком со здоровыми руками в условиях приближенных к реальным, исключая посредника между разработчиком протезов верхних конечностей и проектируемой им конструкцией путем обеспечения ему возможности самому управлять спроектированным им протезом плеча, в частности, для исследования возможности использования при управлении протезом интуитивно-компенсаторных движений культи плеча и надплечья для формирования сочетанных движений протеза подобных синергиям при самообслуживании инвалида и при трудовых действиях.

Технический результат поставленной задачи достигается тем, что в устройство для сравнительных испытаний систем управления активных многофункциональных протезов плеча разработчиком со здоровыми руками в условиях приближенных к реальным, содержащее наплечник, охватывающий надплечье, и датчик угла сгибания плеча предлагается: ввести разъемную приемную гильзу, охватывающую плечо с максимально согнутым предплечьем, причем наплечник, охватывающий надплечье, сформировать как часть приемной гильзы и снабдить в передней части рукояткой с возможностью захвата кистью испытателя, а также ввести дополнительно неподвижный наплечник, фиксируемый на корпусе испытателя и подвижно соединенный с приемной гильзой плеча-предплечья, обеспечивающий свободное перемещение надплечья в сгиттальной плоскости, при этом датчик угла сгибания плеча разместить на приемной гильзе плеча-предплечья, также ввести и разместить на этой приемной гильзе датчики угла отведения плеча и горизонтального перемещения надплечья, обеспечив связь указанных датчиков с неподвижным наплечником, кроме того ввести датчик управления схватом кисти и разместить его на рукоятке, причем в передней части приемной гильзы плеча-предплечья неподвижно закрепить кронштейн, на котором укрепить, совместив в горизонтальной плоскости оси сгибания локтевого шарнира и сгибания естественного локтевого сустава разработчика, активный многофункциональный имитатор протеза плеча, содержащий последовательно прикрепленные друг к другу исполнительные механизмы с самотормозящими приводами ротации плеча, сгибания предплечья, ротации предплечья, сгибания кисти, оснащенные датчиками угла поворота этих сегментов, а также активную искусственную кисть и блок управления активными шарнирами, размещенный на приемной гильзе, при этом датчики угла поворота сегментов имитатора, привода исполнительных механизмов, привод искусственной кисти и датчики угла отведения плеча, сгибания плеча, горизонтального движения надплечья в сагиттальной плоскости, а также датчик управления схватом кисти соединить с блоком управления.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена структурно-функциональная схема устройства для сравнительных испытаний систем управления активных многофункциональных протезов плеча разработчиком со здоровыми руками.

Устройство содержит приемную гильзу 1 плеча-предплечья с рукояткой 2, закрепленной в передней части наплечника приемной гильзы, охватывающего надплечье, неподвижный наплечник 3, фиксируемый на корпусе оператора, датчики угла сгибания плеча 4, отведения плеча 5 и горизонтального перемещения надплечья 6, размещенные на приемной гильзе плеча-предплечья 1 и датчик 7 управления схватом, размещенный на рукоятке 2. На приемной гильзе 1 плеча-предплечья закреплен кронштейн 8 с овальными отверстиями мест его закрепления, позволяющими обеспечить регулировку размещения активного многофункционального имитатора 9 протеза плеча вдоль приемной гильзы 1 плеча-предплечья. Активный многофункциональный имитатор протеза плеча содержит последовательно прикрепленные друг к другу исполнительные механизмы ротации плеча 10, сгибания предплечья 11, ротации предплечья 12, сгибания кисти 13, а также активную искусственную кисть 14. При этом блок управления 23 активными шарнирами размещен на приемной гильзе 1 плеча-предплечья. Все исполнительные механизмы оснащены соответственно самотормозящими приводами 15, 17, 19, 21 и датчиками угла поворота 16, 18, 20, и 22 сегментов активного многофункционального имитатора протеза плеча. При этом датчики угла поворота сегментов активного многофункционального имитатора протеза плеча, привода исполнительных механизмов, привод искусственной кисти и датчики угла отведения плеча, сгибания плеча, горизонтального движения надплечья, а также датчик управления схватом кисти соединены с блоком управления 23.

Устройство для сравнительных испытаний систем управления активных многофункциональных протезов плеча разработчиком со здоровыми руками работает следующим образом. В исходном положении гильза плеча 1 с закрепощенным предплечьем и закрепленным на ней имитатором 9 протеза плеча установлена в вертикальное положение с искусственной кистью 14 вниз. Разработчик по заранее сформированной методике с использованием степеней подвижности плеча и надплечья выполняет тестовые действия по управлению ориентацией икусственной кисти в пространстве рабочей зоны естественного плеча с имитатором многофункционального активного протеза плеча. Метод управления может предусматривать как сочетанные, так и раздельные движения искусственных суставов имитатора протеза плеча. Данный подход позволяет формировать систему непрерывного, близкого к естественному, управления степенями подвижности звеньев протеза плеча с организацией позиционной обратной связи управляемых звеньев.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в создании устройства с новыми функциональными возможностями - обеспечением сравнительных испытаний различных систем управления при различных уровнях функциональности многофункциональных протезов плеча разработчиком со здоровыми руками.

Новые функциональные возможности достигаются путем формирования самим разработчиком раздельного и сочетанного управления звеньями протеза плеча с использованием интуитивно-компенсаторного метода координирования движений искусственной руки в целом, на основе системы позиционной обратной связи при непрерывном управлении исполнительными механизмами имитатора активного многофункционального протеза плеча с обеспечением необходимой точности координирования движений. Приобретаемый опыт управления новым устройством, в том числе на основе интуитивно-компенсаторного метода, позволит повысить уровень функциональности протезов рук при самообслуживании инвалида и при трудовых действиях.