1 курс 2 сем БТС Боброва / Пункт 4 / 0501_BioPrNizhKon_Ergonomika

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт–Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра биотехнических систем

отчет

по дисциплине «Введение в специальность»

Тема: Бионический протез нижней конечности.

Пункт 4: Обоснование эргономических особенностей прибора

Студенты гр. 0501		Агапова К. И.
		Алещенкова А. В.
		Конунников Г. А.
		Костенко С. Н.
		Слободина Ю. А.
Руководитель, ст. преп.		Боброва Ю.О.

Санкт–Петербург

2021

4 Обоснование эргономических особенностей прибора

4.1 Общие требования к протезу нижней конечности

Протез нижней конечности должен выполнять следующие требования по ГОСТ EN 614-2-2012 «Безопасность машин. Эргономические принципы проектирования. Часть 2. Взаимосвязь между конструкцией машин и рабочими задачами».

1. Необходимо присутствие техника-наладчика и консультация врача-специалиста во время настройки протеза.

2. Соответствует ли изготовленный протез предписанному. Если это переделка, то учтены ли все замечания и рекомендации.

3. Проверить отсутствие дополнительных клавиш, рычагов, электрических и электромагнитных проводников с внешней стороны изделия.

4. Настройка и надстройку изделия перед эксплуатацией проводить в специально-отведенном техническом помещении.

5. Легко ли пациент надевает и снимает протез.

6. Удобства пациента в различных положениях: сидя, стоя, лежа.

7. Адекватная ли высота передней, латеральной и медиальной стенок протеза.

8. Кроме этого гильза протеза должна соответствовать следующим нормативным требованиям.

• Прочное соединение между культей и гильзой.

• Полный контакт.

• Максимальная нагрузка на конец культи.

• Сохранение циркуляции крови и иннервации культи.

• Незначительные размеры внешних конструктивных элементов.

• Возможность следующей подгонки.

• Простота ухода.

• Долговечность.

9. Не должно быть боли или других неприятных ощущений.

10. Функционирует ли нормально протез и все его составляющие.

11. Соответствуют ли размер, цвет и внешние контуры протеза сохранившейся конечности.

12. Оценка протеза самим пациентом.

4.2 Материал протеза

Гильза протеза изготовлена из слоистого пластика, термопласты марки ГОСТ 20966-75, алюминия марки (АК6 ГОСТ 4784-97, АЛ9 ГОСТ 1583-93). Выбор алюминия обусловлен тем, что его себестоимость и трудоемкость обработки достаточно низкие, а гильза не испытывает серьезные динамические и статистические нагрузки. 

Изготовление зажимов выполняется из стали марки 20Х13 ГОСТ 5949-75. Данная сталь используется в хирургии, где она показала себя с лучшей стороны, являясь одновременно не такой дорогой в обработке по сравнению с титаном и в то же время довольно устойчивой к коррозии за счет хромирования. В отличии от алюминия, сталь менее пластичная, что удовлетворяет ее требованиям в конкретном изделии.

Для охлаждения шарниров и валов используется акриловая смола марки ПН-1 ГОСТ 27952-88.

Валы и механизмы, испытывающие статистическую и динамическую нагрузку изготавливаются из титановых сплавов марки ВТ9 ГОСТ 19807 - 91, ВК8 ГОСТ 3882-74, Т15К6   ГОСТ 3882-74, поскольку титановые сплавы, несмотря на себестоимость и трудоемкость обработки, соответствуют прочностным характеристикам, которые испытывает протез.

При эксплуатации бионического протеза нижней конечности уделяется особое внимание взаимодействию между культёй и культеприёмной гильзой. Необходимо использование специальной подкладки для профилактики различных раздражений кожи культи – лайнера.

Лайнер — это специальный, похожий на носок чехол для культи, который выполняет функцию “второй кожи”, прокладки между мягкой подвижной кожей культи и твердой поверхностью культеприёмной гильзы. Он защищает и “амортизирует” чувствительные и восприимчивые к давлению области культи и соединяет ее с протезом. Выбор подходящего лайнера очень важен для правильного и удобного крепления протеза [1].

Лайнер может быть сделан из силикона, сополимера или полиуретана [2]. Материалы представлены на рисунке 1. Силикон устойчив к износу и легко чистится. Сополимер отличается высокой эластичностью. В нем содержится белое минеральное масло, которое подходит для культи с сухой кожей. Полиуретан позволяет обеспечить равномерное распределение давления и способствует индивидуальной и удобной подгонке. Материал подходит для чувствительных культей [2].

Выбор материала лайнера производится на основе индивидуальных параметров пациента, таких как уровень его активности и форма культи.

Рисунок 1 – Материалы для лайнеров

4.3 Описание эргономических особенностей протеза

В бедренной части протеза, в области гильзы находится эластичный ремень, к которому крепится небольшое универсальный трекер 40х30х7 мм. Расположение трекера вариативно, т.е. по своему желанию пользователь может перемещать его по поверхности бедра.

На устройстве имеется дисплей (рисунок 2), который позволяет пользователю получить информацию об уровне заряда протеза, индикатор, который отражает работоспособность протеза. Над дисплеем имеется одна механическая кнопка радиусом 7 мм. Короткое нажатие - включение подсветки для просмотра уровня заряда (рисунок 3). Длительное нажатие в течение 5 секунд - включение/отключение протеза. Длительное нажатие необходимо для того, чтобы пациент не мог случайно отключить протез. Механическая кнопка удобна тем, что осязательно ощутима и нет необходимости зрительного контакта при нажатии.

Порт USB для зарядки находится на “голени”, этим обеспечивается близкое расположение к питаемым элементам.

Для получения более обширной информации пользователь может установить приложение на телефон. В данном приложении можно узнать уровень заряда, работоспособность составных частей протеза, график технического обслуживания и т.д. Настройка дисплея в приложении является пользовательской. Оформление приложения представлено на рисунке 4.

Рисунок 2 – Расположение дисплея

Рисунок 3 – Пример возможной подсветки

Рисунок 4 – Оформление приложения

Каналы связи, по которым пользователь может получить информацию от бионического протеза в процессе эксплуатации.

1. Зрительный. Латентный период 150-220 мс.

Представлен в виде дисплея, где отображается уровень заряда. Для подсветки (например, в ночное время суток) нужно короткое нажатие кнопки.

Под дисплеем располагается световой индикатор (диаметр до 2 мм). Зелёный - “готов к работе”, синий - “требуется помощь”, красный - “поломка”. 

2. Слуховой. Латентный период 120-180 мс.

Возможны 2 вида сигнала: 

2.1. Приглушенный двукратный, который свидетельствует об уровне заряда 15 %.

2.2. Звонкий трехкратный, который свидетельствует о неполадке, о невозможной дальнейшей эксплуатации и необходимости выключить протез.

3. Тактильный. Латентный период 90-220 мс.

Вибрационный сигнал при снижении уровня заряда менее 10%. Трехкратный - при уровне заряда 10%, однократный - при каждом снижении на один процент.

В приложении А представлен чертеж общего плана протеза нижней конечности.

Источники

1. ГОСТ 4784-97. Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. https://docs.cntd.ru/document/1200003141

2. ГОСТ 5949-75 Сталь сортовая и калиброванная коррозионно-стойкая, жаростойкая и жаропрочная. Технические условия

https://metallicheckiy-portal.ru/gost/5949-75

3. ГОСТ 3882-74 Сплавы твердые спеченные. Марки https://gosthelp.ru/gost/gost16843.html

4. Техническая терминология, касающаяся нижних конечностей. https://www.ottobock-export.com/ru/prosthetics/information-for-amputees/ technical-terms/technical-terms-lower-limb/

5. Ottobock. Руководство по подбору лайнеров.

646D250-Liners_for_technicians.indd (ottobock.ru)

8