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假肢是怎么实现活动的?谁控制的?

时间:2021-10-27        阅读

假肢是一个很大的概念,需要分部分来讨论。

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上肢假肢:
上肢假肢,能主动动作的,就是上肢肌电假肢了。
控制系统,是由“肌电信号传感器”“控制电路”两部分构成。
肌电信号:表面肌电信号是由肌肉兴奋时所募集的运动单位产生的一个个动作电位序列在皮肤表面叠加而成,是一种非平稳的微弱信号。
通过传感器获得肌电信号之后,交由控制电路处理,控制电路控制动作系统做出各种动作,现阶段,以虎口开合为主。
控制电路部分,主要负担两方面的作用。第一,确定意图。肌电信号不稳定,有时拮抗肌会同时发出较高电信号,有时电信号不够持续,有时会受到电磁环境的干扰等等,这些都需要控制电路去判断和调整。第二,确定动作。现代肌电假肢,功能越来越多,有了确定的肌电信号,有时候需要控制电路自己去判断动作的类型、持续时间、动作速度和力度等等。
PS:现阶段投入临床使用的上肢假肢,绝大多数是肌电假肢,声控、脑波到目前为止都还不太实际;机械开关(拉线式开关、触碰式开关)代替肌电信号传感器的产品也有,但是少见,主要使用在无法获得肌电信号的情况。
同时,现阶段没有可以反馈触觉的肌电假肢。
 

下肢假肢:
下肢假肢需要控制的,主要是人工膝关节,大腿截肢患者、髋离断截肢患者需要使用。
人工膝关节的控制,现在主要有五种控制途径:

     1. 手动控制。少见,一般用于控制能力差的患者,体现形式是手动锁,控制膝关节是否可以屈曲。
     2. 机械摩擦控制。常见于低端产品。通过机械摩擦控制膝关节摆动。
     3. 气压控制。通过气压缸的阻尼,控制膝关节摆动。
     4. 液压控制。通过液压缸的阻尼,控制膝关节的摆动。注意,罕见气压液压同时出现在人工膝关节上。
     5. 电磁控制。使用磁流变材料,电磁控制膝关节摆动。

注意,智能假肢的控制,也是利用上面五种控制途径,比如优邦3K185,使用的就是液压控制的途径。
 

控制方式:
目前大部分膝关节,控制方式都是预置可调节的,比如气压、液压膝关节,通过调整阀门来控制假肢摆动期屈曲伸展的姿态。或者支撑期控制。
智能膝关节,使用传感器、单片机控制行走姿态。常用传感器有角度传感器、压力传感器、加速度传感器。
有尝试使用别的控制方式,但是目前没有投入临床使用。


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