Протез плеча с тремя управляемыми функциями. Ортопедический аппарат на верхнюю конечность

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

кафедра ЭТТ

РЕФЕРАТ на тему:

«Протез плеча с тремя управляемыми функциями. Ортопедический аппарат на верхнюю конечность »

МИНСК, 2008

Протез плеча с тремя управляемыми функциями

Протез предназначен для больных после ампутации верхней конечности на уровне не ниже средней трети плеча. Культя плеча должна быть при этом не короче 6 см от края подмышечной впадины. Протез может быть назначен после односторонней пли двусторонней ампутации.

Конструкция состоит из следующих основных узлов: кисти 1 (рис. 1) с электромеханическим приводом и лучезапястным шарниром 2, гильзы предплечья 3, механизма активной ротации гильзы предплечья 4, механизма локтевого шарнира 5 с электромеханическим приводом, механизма пассивной ротации гильзы плеча 6, гильзы плеча 7, системы биоэлектрического управления 8 и блока питания 9.

Рис. 1. Протез плеча с биоэлектрическим управлением тремя функциями.

Кисть с электромеханическим приводом заимствована от ранее описанных конструкций протезов предплечья и плеча с электроприводами и оснащена шаровым лучезапястным шарниром с клиновым фиксатором. Гильза предплечья изготовляется из полиэтилена. В гильзе предплечья размещаются механизм ротации и двухканальный усилитель мощности системы управления с двумя переключающими устройствами. Механизм ротации гильзы предплечья заимствован от протеза предплечья с двумя управляемыми функциями.Конструкция локтевого шарнира содержит несколько устройств: привод, состоящий из редуктора 1 (рис. 2) и электродвигателя 9, механизма фиксации локтевого шарнира 2 и уравновешивающего механизма 5, компенсирующего момент силы тяжести предплечья с кистью относительно оси локтевого шарнира.

Рис. 2. Схема локтевого шарнира с электроприводом.

Редуктор состоит из четырех ступеней цилиндрических зубчатых колес Zl – Z8, причем первые две ступени ZI — Z 4 содержат прямозубые, а две последние Z5—Z ₈ — косозубые колеса. Общее передаточное отношение составляет округленно 1: 590. Электродвигатель имеет поминальную мощность 5 Вт при номинальном напряжении 12 В. Электродвигатель связан с входной ступенью редуктора механизмом фиксации, состоящим из фрикционного диска 4 с полумуфтой и кулачковой полумуфты 11, жестко закрепленной на валу электродвигателя. Фрикционный диск 4 прижат к вкладышу 12 корпуса редуктора пружиной 3 и обеспечивает тормозной момент на входном валу редуктора при выключенном электродвигателе. Механизм фиксации работает следующим образом. При подаче на двигатель напряжения питания в соответствующей полярности кулачки 10 полумуфты 11, скользя по наклонным плоскостям полумуфты фрикционного диска 4, отжимают пружину 3 и фрикционный диск 4 от вкладыша 12 корпуса редуктора. Крутящий момент двигателя передается на редуктор через шестерню Zl , жестко закрепленную на входном валу. При отключении двигателя от источника питания пружина 3 возвращает в первоначальное положение фрикционный диск 4 и прижимает его к вкладышу 12 корпуса, проворачивая якорь двигателя, и обеспечивает этим фиксацию входного вала.

На выходном валу 6редуктора укреплены с одного конца, но уравновешивающего механизма 5, а с другого — рычагом к шпонке 8, внутри которой установлены пружины. Рычаг с помощью винтов соединяется с гильзой предплечья или плеча в зависимости от сборки протеза и при вращении выходного обеспечивает движение гильзы предплечья с кистью относительно, локтевого шарнира, осью которого является этот выходной.

Уравновешивающий механизм выполнен в виде четырехзнака, звено 12 (рис. 3) которого жестко закреплено на выходном валу редуктора и соединено посредством шарниров и серьги 13 с рычагом 10. В качестве упругого элемента использована пружина 11 кручения. При разгибании в локтевом шарнире звено 12 поворачивается вокруг оси по движению часовой стрелки, воздействует через шарнирное соединение на серьгу 13 и через нее на рычаг 10 и заводит пружину 11.

Рис. 3. Общий вид локтевого механизма с электроприводом.

При последующем сгибании в локтевом шарнире сила заведенной пружины 11 создает относительно оси локтевого шарнира момент, компенсирующий с достаточной полнотой момент силы тяжести звена предплечье — кисть.

Кроме сгибания и разгибания в локтевом шарнире приводобеспечивает также в определенных пределах свободные колебания (качания) звена предплечье — кисть. Для перехода из режима активного сгибания и разгибания в режим свободных колебаний не­обходимо с помощью привода выполнить полное разгибание в локтевом шарнире. При этом шпонка 3, достигнув упора б, переместится внутрь шпоночного паза вала 4, сожмет пружины 2 и удержится в этом положении упором 6, разъединив таким образом выходной вал 4 редуктора и рычаг 1, соединяющий привод с гильзой предплечья. В данном случае рычаг 1 и вместе с ним звено предплечье — кисть могут свободно прокручиваться относи­тельно вала 4. В момент выхода шпонки из паза рычага пружинный ограничитель 7 сгибает проте