Разработка протеза кисти с блоком тактильной обратной связи
Протез - это искусственная часть тела, изготавливаемая для замены утраченной природной. Среди всех протезов особое место занимают протезы верхних конечностей. Потеря руки значительно влияет на трудоспособность и качество жизни человека, именно поэтому в случае её потери так важно хотя бы частично компенсировать функциональность утерянной конечности установкой протеза. По данным ЮНЕСКО за 2011 год было продано 8684 протеза руки на общую сумму 238 млн. рублей. Помимо косметического эффекта наличия конечности, данные протезы выполняют и важные функции сохранения осанки и правильного распределения нагрузок на позвоночник, а функциональные протезы, способные выполнять схваты, способны значительно повысить комфортность быта ампутанта, возвращая ему возможность выполнения некоторых повседневных действий. В настоящее время на российском рынке присутствует ряд функциональных протезов кистей рук, в том числе и российского производства. Однако, существенным недостатком современных протезов является отсутствие обратной связи. По имеющейся информации, на российском рынке отсутствуют устройства, обладающие обратной связью, то есть сколько-нибудь восполняющие утерянную осязательную функцию.У здорового человека осязательная функция складывается из механорецепции кожи и кинестетических ощущений (проприоцепция, "мышечная чувствительность", формируемая мышечными веретенами и рецепторами в суставах) . Осязательная функция необходима для двигательного контроля.Аналогично расстройствам в афферентных системах, вызывающим нарушения движения атактического типа (расстройство координации), отсутствие в протезе обратной связи приводит к усложнению управления. В случае отсутствия обратной связи и невозможности зрительного контакта, контроль над положением и действиями протеза становится невозможным. Поэтому, для восполнения утраты осязательной функции необходимо наличие в протезе системы обратной связи.Восприятие формы, плотности и упругости удерживаемого объекта осуществляется за счет ощущения положения пальцев в пространстве в момент касания, а также давления на кожу. Поэтому в рамках данного проекта планируется создание протеза с системой обратной связи, передающей величину развиваемого протезом усилия и текущего положения пальцев на кожу предплечья ампутанта.Считывание усилий осуществляется с помощь датчика, установленного в одном центральном звене кинематической цепи, являющимся общим для всех пальцев и расположенном внутри механизма протеза. Так как протез обладает одной степенью свободы, то данное расположение датчика является оптимальным и позволяет регистрировать взаимодействие по всей поверхности пальцев, в отличии от расположения датчиков на поверхности пальцев, и, кроме того, уменьшает вероятность повреждения. При этом, механизм протеза, за счет передаточных отношений звеньев кинематической цепи, позволяет добиться большей чувствительности при данном варианте регистрации сигнала.Считывание положения пальцев осуществляется за счет подсчета числа оборотов двигателя электро-механического привода протеза, находящегося в прямой связи с шириной раскрытия протеза. Данный метод обеспечивает точность, хорошо удовлетворяющую условиям решаемой задачи.Передачу информации пользователю решено осуществлять путем искусственного тактильного стимулирования участков кожи. Предполагается располагать элементы,осуществляющие тактильное воздействие, в районе мышц лучевого сгибателя запястья и плечелучевой мышцы или поверхностного сгибателя пальцев и локтевого сгибателя запястья. Данные мышцы редко удаляются при ампутации кисти, а мягкие ткани, каковыми являются мышцы, позволят добиться плавной работы давящего тактильного элемента. Кроме того, установка воздействующих тактильных элементов в районе этих мышц позволяет добиться более высоко пространственного разрешения стимулов за счет большого радиуса предплечья в этой области.
Производитель: ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "МИОЛИМБ"
Ссылка
Направление
Здравоохранение, медицина, фармацевтика
