Leg prosthesises with active damping

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

The article considers various types of leg prosthesises with active damping based on pneumatic, hydraulic and electric drives. For each type of drive used, its advantages and disadvantages, features of design solutions were described with the aim of further selecting a prototype from existing knee modules of leading manufacturers to develop a domestic solution with characteristics and functionality not inferior to the best world samples. The article considers not only various design and circuit solutions, but also pays attention to the analysis of the applied control algorithms of leg prosthesises, allowing to implement various convenient options, for example, protection against tripping, ascent and descent on uneven surfaces, energy saving and energy recovery systems.

Sobre autores

Vladimir Ilyukhin

Samara National Research University

Email: ilyukhin.vn@ssau.ru

Candidate of Science (Engineering), Associate Professor

Rússia, Samara, Russian Federation

Mikhail Ermilov

Samara National Research University

Autor responsável pela correspondência
Email: ema@ssau.ru

Candidate of Science (Engineering), Associate Professor

Rússia, Samara, Russian Federation

Artur Safin

Samara National Research University

Email: safin@ssau.ru

Candidate of Science (Engineering), Associate Professor

Rússia, Samara, Russian Federation

Anna Vidyaskina

Samara National Research University

Email: vidyaskina.an@ssau.ru

Postgraduate Student

Rússia, Samara, Russian Federation

Bibliografia

  1. Zhigach, A (2020). "Arms are bigger than legs: what are modern prostheses and who makes them in Russia and around the world", Rusbase (RB.RU) [Electronic], available at: https://rb.ru/longread/modern-prosthesis/ (Accessed 12 June 2023).
  2. Mordor Intelligence (2024), "Hip Replacement Market Size and Share Analysis - Growth Trends and Fore-casts (2024-2029)", available at: https://www.mordorintelligence.com/ru/industry-reports/hip-replacement-market (Ac-cessed 7 July 2023).
  3. The official site of "APC ProstheticsGroup" (2023), " Prosthetic Knee Solutions", available at : https://apcprosthetics.com.au/prosthetic-knees/ (Accessed 15 June 2023).
  4. The official site of "Ossur", "Power Knee™", available at: https://www.ossur.com/en-us/prosthetics/knees/power-knee (Accessed 12 May 2023).
  5. Goldfarb, M., Varol, A., Sup IV, F. C and Mitchell, J. (2014), Powered leg prosthesis and control methodolo-gies for obtaining near normal gait, USA, Pat. 8652218B2.
  6. Burt, Sh. (2020), Evaluation of a Lightweight Powered Leg Shirley Ryan ability lab [online], available at: https://www.sralab.org/research/projects/evaluation-lightweight-powered (Accessed 07 July 2023).
  7. Sup, F.; Varol, H.A.; Mitchell, J.; Withrow, T.; Goldfarb, M. “Design and control of an active electrical knee and ankle prosthesis”, Proceedings of the 2nd Biennial IEEE/RAS-EMBS International Conference on Biomedical Robotics and Biomechatronics, Scottsdale, AZ, USA, 19–22 October 2008, pp. 523-528.
  8. Sup, F.; Bohara, A.; Goldfarb, M. “Design and Control of a Powered Transfemoral Prosthesis”, Int J Robot Res, 2008, vol. 27 (2), pp. 263-273.
  9. Herr, H. “User-Adaptive Control of a Magnetorheological Prosthetic Knee” Industrial Robot: An Internation-al Journal, 2003, Vol. 30, №1, pp. 42-55.
  10. Bellmann, M. “Funktionsprinzipien aktueller Mikroprozessor gesteuerter Prothesenkniegelenke” Orthopädie-Technik, 2009, 60, pp. 297-303.
  11. Blumentritt, S. “The safety of C-Leg: biomechanical tests”, JPO Journal of Prosthetics and Orthotics, 2009, 21(1), pp. 2-15.
  12. Dietl, H. “C-Leg-Ein neues System zur Versorgung von Oberschenkelamputationen”, Orthopädie-Technik, 1998, 49,pp. 197–211.
  13. James, K. B.,(1992), System for controlling artificial knee joint action in above knee prosthesis, German and French, Pat. EP0549855B1.
  14. Kaufman, K. R., “Do microprocessor-controlled knees work better?”, J Biomech, 2006, vol. 39(1), S70.
  15. Freedom Innovations. Intelligent Hydraulics: Plié2.0 MPC, Knee, available at: http://www.freedom-innovations.com/deutsch/knees/ kneevideo.html (Accessed 12 August 2023)
  16. Freedom Innovations. Intelligent Hydraulics: Plié2.0 MPC Knee, available at: http://www.freedom-innovations.com/deutsch/knees/ kneevideo.html (Accessed 12 August 2023)
  17. Palmer M., Bisbee C. R. III, (2006), Novel computer controlled prosthetic knee device, German and French, Pat. EP 1 909 708 B2.
  18. Turner R.A., Victorville C.A., (2009), Hydraulic dampers with pressure regulated control valve, US, Pat. US 2009/0140475 A1.
  19. Liang, W., Chen, W. , Qian, Z. , Song, H. , Cao, Y. , We,i G. , Ren, L. , Wang, K. , Ren, L. (2022), “Mecha-nisms and component design of prosthetic knees: A review from a biomechanical function perspective”, Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, doi: 10.3389/fbioe.2022.950110.
  20. Thiele, J., Westebbe, B., Bellmann, M. , Kraft, M., (2014), “Designs and performance of microprocessor-controlled knee joints”, Biomed Tech (Berl), vol. 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. (2007), “Let Them Walk! Cur-rent Prosthesis Options for Leg and Foot Amputees”, Journal of the American College of Surgeons, vol. 206(3), pp. 548–560.
  22. Lucas Galey, and Roger V. Gonzalez, (2022), “Design and Initial Evaluation of a Low-Cost Microprocessor-Controlled Above-Knee Prosthesis: A Case Report of 2 Patients”, Prosthesis, vol. 4(1), pp. 60–72.
  23. Kherr, K. M., Vilkenfeld, E., Blek O., Massachusetts INSTIT'JuT OF Teknolodzhi (2006), Method for carry-ing out adaptive control of prosthesis knee shock absorption in standing phase, method for carrying out adaptive control of prosthesis knee shock absorption moment in walking phase, prosthesis knee adaptable to control shock absorption moment in standing phase of patient having no leg and prosthesis unit, US, Pat. RU 2 271 779 C2.
  24. Kel'vin, B.D., Ortopedicheskoe predprijatie Otto Boka (1997), Method and apparatus for controlling knee joint of leg prosthesis, RU, Pat. 2 089 138 C1.
  25. Galey, L., Gonzalez, R. V (2022), “Design and Initial Evaluation of a Low-Cost Microprocessor-Controlled Above-Knee Prosthesis: A Case Report of 2 Patients”, vol. 4, pp. 60–72.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Declaração de direitos autorais © Ilyukhin V.N., Ermilov M.A., Safin A.I., Vidyaskina A.N., 2024

Creative Commons License
Este artigo é disponível sob a Licença Creative Commons Atribuição–Compartilhalgual 4.0 Internacional.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».