RU236967U1 - Блок управления бионическим протезом - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к блоку управления бионическим протезом и может быть использована в медицинской отрасли промышленности. Сущность полезной модели заключается в блоке управления бионическим протезом, содержащем вычислительный модуль и средства для подключения внешних периферийных устройств, при этом средства для подключения внешних периферийных устройств представлены элементами для подключения электромиографического и многоканального оптомиографического датчика, а вычислительный модуль выполнен с возможностью обработки сигналов, получаемых от упомянутых датчиков. Технический результат заключается в повышении точности управления бионическим протезом за счет обеспечения возможности обработки вычислительным модулем сигналов, получаемых одновременно с электромиографического и многоканального оптомиографического датчиков. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Полезная модель относится к блоку управления бионическим протезом и может быть использована в медицинской отрасли промышленности.

В качестве прототипа выбран блок управления бионическим протезом, содержащий корпус, включающий электрически соединенные между собой вычислительный модуль, модуль графического интерфейса и средства для подключения внешних периферийных устройств, представленные разъемами для подключения бионического протеза, датчиков положения, температуры, контакта и крутящего момента [US8999003B2, дата публикации: 07.04.2015 г.].

Недостатком прототипа является низкая точность управления бионическим протезом, вызванная тем, что как таковая возможность управления бионическим протезом обеспечивается посредством получения сигналов с датчиков, не предоставляющих информацию об активности мышц и нервных окончаний культи, что существенно снижает точность управления бионическим протезом. Для точного управления бионическим протезом важно иметь данные о мышечной активности, которые позволяют системе правильно интерпретировать намерения пользователя совершить движение протезом. Отсутствие информации о мышцах и нервных окончаниях культи не позволяет протезу получить необходимую точность и быстроту реакции.

Кроме того, существенным недостатком является отсутствие возможности адаптивной настройки к физическим изменениям в культе пользователя. Со временем могут происходить изменения в объеме и силе мышц культи, и без возможности адаптации блока управления к этим изменениям снижается точность управления.

Также в качестве недостатка можно выделить отсутствие возможности фильтрации фантомных движений, что также ограничивает точность управления. В результате ложных сигналов, которые система не может корректно обработать, могут происходить непроизвольные движения протеза. Это существенно снижает точность управления бионическим протезом.

На точности управления также негативно сказывается и отсутствие возможности обратной связи о выполнении тех или иных действий. Без возможности предоставлять пользователю своевременную и точную обратную связь о выполнении команд, пользователю сложнее корректировать свои действия и адаптироваться к использованию протеза, что в итоге может снизить точность управления посредством блока.

Техническая проблема, на решение которой направлена полезная модель, заключается в низкой точности управления бионическим протезом.

Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в повышении точности управления бионическим протезом за счет обеспечения возможности обработки вычислительным модулем сигналов, получаемых одновременно с электромиографического и многоканального оптомиографического датчиков.

Сущность полезной модели заключается в следующем.

Блок управления бионическим протезом содержит корпус, включающий электрически соединенные между собой вычислительный модуль и средства для подключения внешних периферийных устройств, включающие элемент для подключения к бионическому протезу. В отличие от прототипа средства для подключения внешних периферийных устройств представлены элементами для подключения электромиографического и многоканального оптомиографического датчика, при этом вычислительный модуль выполнен с возможностью обработки сигналов, получаемых от упомянутых датчиков.

Блок управления бионическим протезом обеспечивает возможность передачи намерений пользователя о движении бионическим протезом на сам бионический протез. Блок управления содержит корпус, обеспечивающий возможность размещения компонентов блока управления. Корпус может быть выполнен из полимерного, композитного или иного материала, обладающего достаточной прочностью.

Вычислительный модуль обеспечивает возможность обработки сигналов, поступающих с датчиков, и передачи их на бионический протез. Вычислительный модуль электрически соединен со средствами для подключения внешних периферийных устройств. Вычислительный модуль может быть представлен процессором, микроконтроллером или иным вычислительным устройством, обладающим возможностью обработки сигналов, поступающих с датчиков.

Средства для подключения внешних периферийных устройств обеспечивают возможность электрического соединения внешних периферийных устройств с вычислительным модулем. Средства для подключения внешних периферийных устройств представлены элементами для подключения электромиографического (ЭМГ) и многоканального оптомиографического (ОМГ) датчика, что позволяет считывать электромиографические сигналы с мышц и нервных окончаний в культе пользователя, а также визуальные движения каждой мышцы и сухожилия, изменения кожи, такие как растяжение или сокращение, и кровотоков на культе пользователя. Кроме того, средства для подключения внешних периферийных устройств могут содержать дополнительный элемент для подключения электромиографического датчика, тем самым дополнительно повышая точность управления бионическим протезом. При этом средства для подключения внешних периферийных устройств могут содержать дополнительный элемент, для подключения оптомиографического датчика, тем самым дополнительно повышая точность управления бионическим протезом.

Средства для подключения внешних периферийных устройств могут быть также представлены элементами для подключения иных типов датчиков, таких как датчики температуры, давления, крутящего момента, положения и т. д.

Дополнительно, для повышения точности управления бионическим протезом, блок управления может содержать модуль графического интерфейса, электрически соединенный с вычислительным модулем, тем самым обеспечивая возможность визуального отображения сигналов с ЭМГ и ОМГ датчиков для корректировки пользователем правильности выполнения движений бионическим протезом.

Полезная модель может быть выполнена из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о ее соответствии критерию патентоспособности «промышленная применимость».

Полезная модель характеризуется ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, отличающейся тем, что средства для подключения внешних периферийных устройств представлены элементами для подключения электромиографического и многоканального оптомиографического датчика, при этом вычислительный модуль выполнен с возможностью обработки сигналов, получаемых от упомянутых датчиков.

Совокупность существенных признаков полезной модели позволяет управлять бионическим протезом посредством сигналов от электромиографического и многоканального оптомиографического датчиков, в частности:

сигнал от электромиографического датчика обеспечивает возможность определения электрических импульсов в мышцах и нервных окончаниях на культе пользователя, тем самым позволяя точно определить намерение пользователя совершить движение бионическим протезом;

сигнал от оптомиографического датчика обеспечивает возможность определения сокращений в мышцах на культе пользователя, а также изменений кожного покрова, таких как растяжение или сокращение, и кровеносных сосудов в культе, тем самым позволяя дополнить информацию о намерении пользователя совершить движение протезом, а также исключая возможность фантомных движений, возникающих ввиду возможных ошибок от сигнала электромиографического датчика.

Совокупность сигналов, полученных с датчиков, позволяет определять не только электрические сигналы от внутренней структуры культи пользователя, но и внешние изменения и сигналы от культи пользователя, тем самым взаимно дополняя информацию о намерениях пользователя на использование бионического протеза.

Благодаря этому обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в повышении точности управления бионическим протезом за счет обеспечения возможности обработки вычислительным модулем сигналов, получаемых одновременно с электромиографического и многоканального оптомиографического датчиков.

Полезная модель обладает ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, что свидетельствует о ее соответствии критерию патентоспособности «новизна».

Полезная модель поясняется следующими фигурами.

Фиг. 1 - Блок управления бионическим протезом, вид спереди, изометрия.

Фиг. 2 - Блок управления бионическим протезом, вид сзади, изометрия.

Фиг. 3 - Схематическое изображение блока управления бионическим протезом.

Для иллюстрации возможности реализации и более полного понимания сути полезной модели ниже представлен частный случай ее осуществления, который может быть любым образом изменен или дополнен, при этом настоящая полезная модель ни в коем случае не ограничивается представленным вариантом.

Блок управления бионическим протезом содержит корпус 10, включающий электрически соединенные между собой вычислительный модуль 100, модуль 110 графического интерфейса, а также средства для подключения внешних периферийных устройств, представленные разъемом 120 для подключения по меньшей мере двух электромиографических датчиков, разъемом 130 для подключения многоканального оптомиографического датчика, разъемом 140 для подключения бионического протеза и разъемом 150 для подключения источника питания. При этом вычислительный модуль 100 выполнен с возможностью обработки сигналов, получаемых одновременно от электромиографического (ЭМГ) и оптомиографического (ОМГ) датчиков. В частном случае осуществления полезной модели блок управления также дополнительно содержит модуль управления источником питания и модуль тактильной обратной связи, электрически соединенный с вычислительным модулем 100.

Полезная модель работает следующим образом.

Перед началом эксплуатации блок управления закрепляют на теле или протезе пользователя. После закрепления блока управления к нему подключают датчики, а также бионический протез. В процессе эксплуатации протеза электромиографический датчик считывает электрические сигналы от мышц, связок и нервных окончаний на культе пользователя. Считываемые сигналы служат индикатором того, как должен себя повести бионический протез. Оптомиографический датчик считывает визуальные движения каждой мышцы и сухожилия, изменения кожи и кровотоков, тем самым сообщая о намерениях пользователя совершить действие бионическим протезом.

Вычислительный модуль 100 получает одновременно сигналы от упомянутых датчиков и обрабатывает их таким образом, чтобы преобразовать сигналы от датчиков в движения бионического протеза. При этом сигналы от ОМГ датчика дополняют сигналы от ЭМГ датчика, тем самым исключая возможность возникновения неточности в движениях бионического протеза, а также исключая возможность возникновения фантомного движения бионического протеза, возникающего вследствие получения ложного сигнала от любого из датчиков.

Таким образом, обработка сигналов, получаемых одновременно от ОМГ и ЭМГ датчиков, позволяет повысить точность управления бионическим протезом.

Следует также отметить, что модуль 110 графического интерфейса обеспечивает возможность визуального отображения сигналов, поступающих от датчиков в вычислительный модуль. Благодаря отображенным сигналам пользователь может корректировать правильность выполнения движений бионическим протезом. Таким образом, отображение сигналов от датчиков и возможность корректировки работы бионического протеза позволяет дополнительно повысить точность управления бионическим протезом.

Таким образом обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в повышении точности управления бионическим протезом за счет обеспечения возможности обработки вычислительным модулем сигналов, получаемых одновременно с электромиографического и многоканального оптомиографического датчиков.

Claims (3)

1. Блок управления бионическим протезом, содержащий корпус, включающий электрически соединенные между собой вычислительный модуль и средства для подключения внешних периферийных устройств, включающие элемент для подключения к бионическому протезу, отличающийся тем, что средства для подключения внешних периферийных устройств представлены элементами для подключения электромиографического и многоканального оптомиографического датчика, при этом вычислительный модуль выполнен с возможностью обработки сигналов, получаемых от упомянутых датчиков.

2. Блок управления по п. 1, отличающийся тем, что средства для подключения внешних периферийных устройств содержат дополнительный элемент для подключения электромиографического датчика.

3. Блок управления по п. 1, отличающийся тем, что корпус включает модуль графического интерфейса, электрически соединенный с вычислительным модулем.