Протезы нижних конечностей с активным демпфированием

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В статье рассмотрены различные виды протезов нижних конечностей с активным демпфированием на основе пневматических, гидравлических и электрических приводов. Для каждого вида применяемого привода были описаны его преимущества и недостатки, особенности конструктивных решений с целью дальнейшего выбора прототипа из существующих коленных модулей ведущих производителей для разработки отечественного решения с характеристиками и функциональностью, не уступающими лучшим мировым образцам. В статье рассмотрены не только различные конструктивные и схемотехнический решения, но также уделено внимание анализу применяемых алгоритмов управления протезами нижних конечностей, позволяющих реализовать различные удобные опции, например, защиту от спотыкания, подъём и спуск по неровным поверхностям, системы энергосбережения и рекуперации энергии.

Об авторах

Владимир Николаевич Илюхин

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королёва

Email: ilyukhin.vn@ssau.ru

кандидат технических наук, доцент

Россия, г. Самара

Михаил Анатольевич Ермилов

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королёва

Автор, ответственный за переписку.
Email: ema@ssau.ru

кандидат технических наук, доцент

Россия, г. Самара

Артур Ильгизарович Сафин

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королёва

Email: safin@ssau.ru

кандидат технических наук, доцент

Россия, г. Самара

Анна Николаевна Видяскина

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королёва

Email: vidyaskina.an@ssau.ru

Аспирант

Россия, г. Самара

Список литературы

  1. Жигач, А. Рук больше, чем ног: какими бывают современные протезы и кто производит их в России и в мире / А. Жигач // Rusbase (RB.RU) [сайт]. – 2020. – URL: https://rb.ru/longread/modern-prosthesis/ (дата обращения 12.06.2023).
  2. Анализ размера и доли рынка замены тазобедренного сустава – тенденции роста и прогнозы (2024–2029 гг.) // Mordor Intelligence [сайт]. – 2024. – URL: https://www.mordorintelligence.com/ru/industry-reports/hip-replacement-market (дата обращения 07.07.2023).
  3. Prosthetic Knee Solutions // apcprosthetics.com.au [сайт «APC ProstheticsGroup»]. – 2023. – URL: https://apcprosthetics.com.au/prosthetic-knees/ (дата обращения 15.06.2023).
  4. Power Knee™ // Ossur [сайт]. – https://www.ossur.com/en-us/prosthetics/knees/power-knee (дата обращения 12.05.2023).
  5. Патент 8652218B2 USA. Powered leg prosthesis and control methodologies for obtaining near normal gait [Протез ноги с приводом и методики контроля для получения почти нормальной походки] : № 12/427 384 : заявлено 21.04.2009 : опубликовано 18.02.2014 / M. Goldfarb, A. Varol, F. C Sup IV, J. Mitchell ; заявитель и патентообладатель Vanderbilt University.
  6. Burt, Sh. Evaluation of a Lightweight Powered Leg [Оценка легкой силовой ноги] / Sh. Burt. // Shirley Ryan abilitylab [сайт]. – 07.07.2023.
  7. Sup, F.; Varol, H.A.; Mitchell, J.; Withrow, T.; Goldfarb, M. Design and control of an active electrical knee and ankle prosthesis. In Proceedings of the 2nd Biennial IEEE/RAS-EMBS International Conference on Biomedical Robotics and Biomechatronics, Scottsdale, AZ, USA, 19–22 October 2008; Volume 2008, pp. 523-528.
  8. Sup, F.; Bohara, A.; Goldfarb, M. Design and Control of a Powered Transfemoral Prosthesis / F. Sup, A. Bohara, M. Goldfarb. // Int. J. Robot. Res. – 2008. – 27 (2). – pp. 263-273.
  9. Herr, H. User-Adaptive Control Of A Magnetorheological Prosthetic Knee [Текст: электронный] / H. Herr, A. Wilkenfeld // Industrial Robot: An International Journal. – 2003. – Vol. 30, №1. – pp. 42-55.
  10. Bellmann, M. Funktionsprinzipien aktueller Mikroprozessor gesteuerter Prothesenkniegelenke / M. Bellmann, T. Schmalz, S. Blumentritt // Orthopädie-Technik. – 2009. – 60, pp. 297-303.
  11. Blumentritt, S. The safety of C-Leg: biomechanical tests / S. Blumentritt, T. Schmalz, R. Jarasch // JPO Journal of Prosthetics and Orthotics/ // – 2009. – 21(1). – pp. 2-15.
  12. Dietl, H. C-Leg-Ein neues System zur Versorgung von Oberschenkelamputationen / H. Dietl, R. Kaitan, R. Pawlik, P. Ferrara // Orthopädie-Technik. – 1998. – 49. – pp. 197–211.
  13. Патент EP0549855B1, A61 F 2, A61 F 2/68. System for controlling artificial knee joint action in above knee prosthesis : заявлено 12.09.1992 : опубликовано 07.07.1993 / James K. B.
  14. Kaufman, K. R. Do microprocessor-controlled knees work better? / K. R. Kaufman, B. Iverson, D. Padgett, R. H. Brey, J. A. Levine, M. J. Joyner // J Biomech. – 2006. –39. – S70.
  15. Freedom Innovations. Intelligent Hydraulics: Plié2.0 MPC Knee. – URL: http://www.freedom-innovations.com/deutsch/knees/ kneevideo.html (Accessed 12 August 2023)
  16. Freedom Innovations. Intelligent Hydraulics: Plié2.0 MPC Knee. – URL: http://www.freedom-innovations.com/deutsch/knees/ kneevideo.html (Accessed 12 August 2023)
  17. Патент EP 1 909 708 B2, A61F 2/64 (2006.01), A61F 2/30 (2006.01), A61F 2/38 (2006.01). Novel computer controlled prosthetic knee device: заявлено 28.07.2006: опубликовано 16.04.2008 / Palmer M., Bisbee C. R. III.
  18. Патент US 2009/0140475 A1. Hydraulic dampers with pressure regulated control valve : заявлено Jan. 23, 2009: опубликовано Jun. 4, 2009 / Turner R.A., Victorville C.A.
  19. Liang, W. Mechanisms and component design of prosthetic knees: A review from a biomechanical function perspective / W. Chen, Z. Qian, H. Song, Y. Cao, G. Wei, L. Ren, K. Wang, L. Ren // Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. – 2022. doi: 10.3389/fbioe.2022.950110.
  20. Thiele, J. Designs and performance of microprocessor-controlled knee joints / J. Thiele, B. Westebbe, M. Bellmann, M. Kraft // Biomed Tech (Berl). – 2014. – 59(1). – pp. 65-77. doi: 10.1515/bmt-2013-0069
  21. Tang, P. C. Y., Ravji, K., Key, J. J., Mahler, D. B., Blume, P. A., &Sumpio, B. (2008). Let Them Walk! Current Prosthesis Options for Leg and Foot Amputees / P. C. Y. Tang, K. Ravji, J. J. Key, D. B. Mahler, P. A. Blume, B. Sumpio // Journal of the American College of Surgeons. –2007. – 206(3). – pp. 548–560.
  22. Lucas Galey, and Roger V. Gonzalez. Design and Initial Evaluation of a Low-Cost Microprocessor-Controlled Above-Knee Prosthesis: A Case Report of 2 Patients. / Galey, L., Gonzalez, R. // Prosthesis. – 2022. – 4(1). – pp. 60–72.
  23. Пантент RU 2 271 779 C2 Российская Федерация, МПК A61F 2/64, A61F 2/68. Способ адаптивного управления амортизацией протезного колена в фазе стояния, способ адаптивного управления амортизацией момента протезного колена в фазе ходьбы, протезное колено, приспосабливающееся для управления моментом амортизации во время фазы стояния человека без ноги, и протезный узел [Текст] : № 2002127784/14 : заявлено 2001.03.29 : опубликовано 2006.03.20 / Херр Х. М. (US), Вилкенфелд Э. (US), Блек О. (US); заявитель и патентообладатель Массачусеттсинститьют оф текнолоджи (US)
  24. Патент RU 2 089 138 C1 РоссийскаяФедерация, МПК6A61F 2/70. Способ управления коленным сочленением протеза ноги и устройство для его осуществления [Текст] : № 92004581/14 : заявлено 03.12.1992 : опубликовано 10.09.1997 / Кельвин Б. Джеймс (CA); заявитель и патентообладатель Ортопедическое предприятие Отто Бока (DE).– Бюл. № 8. – 34с.
  25. Galey, L. Design and Initial Evaluation of a Low-Cost Microprocessor-Controlled Above-Knee Prosthesis: A Case Report of 2 Patients / L. Galey, Gonzalez, R. V. // Prosthesis. – 2022. – 4. – pp. 60–72. 

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Илюхин В.Н., Ермилов М.А., Сафин А.И., Видяскина А.Н., 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Динамика и виброакустика

ISSN 2409-4579 (Online)

Учредитель и издатель журнала: ФГАОУ ВО «Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королёва» (Самарский университет), Московское шоссе, 34, 443086, г. Самара, Российская Федерация.

Выписка из реестра зарегистрированных СМИ

Главный редактор: академик РАН Евгений Владимирович Шахматов

4 выпуска в год

Цена свободная

Адрес редакции: 443086, г. Самара, ул. Гая, 43, 324 ауд.

Адрес для корреспонденции: 443086, г. Самара, Московское шоссе, 34, Самарский национальный исследовательский университет (Самарский университет), 14 корпус, 324 ауд.

Тел: 8 (846) 267 47 66

e-mail: dynvibro@ssau.ru

www: https://dynvibro.ru

© Самарский университет

 

 

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах