История разработки

Одно из первых моих устройств. Начал разрабатывать его, будучи еще студентом пятого курса. Работать приходилось дома или в университете после пар (ну или почти после пар). Получив задание от врачей, мы с моим товарищем и коллегой по университету Евгением Сушко начали придумывать прототипы. Никакого технического задания, в привычном понимании, инженеру не было. Скорее, был изложен желаемый результат работы устройства. Стоит отдать должное хирургу-травматологу, который четко понимал возможные технические пути решения.

Вкратце, задача заключалась в следующем: Нужно устройство (шина для пассивной реабилитации), которое можно одеть (именно мобильное) на пациента с ограничением движения в плечевом суставе. Врач должен задать необходимую программу реабилитации, которые отличаются по скорости движения, максимальным углам сгибания, времени реабилитации и т.д. Благодаря компьютерному управлению моторами можно достичь большой плавности движения и точности выполнения упражнений для реабилитации в отличии от реабилитации с методистом-реабилитологом.

Конечно, подобные устройства существуют. Но они, во-первых, слишком дорогостоящие и, следовательно, недоступны украинским клиникам и больницам. Вторая проблема заключается в их весе и габаритах т.к., по задумке врача, шина должна быть мобильной. Это позволит отдавать ее в аренду пациентам, которые, в силу своего возраста или других обстоятельств, не могут каждый день приходить на реабилитацию в больницу. Ну и последнее отличие от существующих устройств на то время это невозможность разрабатывать плечевой сустав одновременно во всех трех направлениях движения, а именно сгибание, отведение и ротация.

Что касается веса, то тут было все более-менее понятно. В то время на рынке только появился пластик с очень низкой температурой плавления (60ºС) – поликапролактон (ПКЛ) или полиморф. При заливании его горячей водой он становится мягким как горячий воск или пластилин. Т.к. в детстве немного лепил фигурки то и сделать сейчас детали и соединительные узлы из пластика особого труда не составляло. Каркас решено было делать из карбоновых трубок. Самое веселое было объяснять продавцу в магазине радиомоделей для какого “самолета” мне нужны трубки. Но еще до того, как из приобрели, другой товарищ, Александр Чугуй, принес кусок вполне подходящей “деревянной направляющей”, за что и был удостоен чести лично участвовать в закрытых испытаниях (привет, Саша!!!). Т.к. система приводов состояла из лесок и колков от гитары, то мы поняли 3 вещи: идея закручивать трос вокруг руки для обеспечения ротации не самая лучшая, ПКЛ, даже достаточно большой толщины, здорово гнется, свитер Саши умер.

Вот как выглядел самый первый прототип:

  • custom alt
  • custom alt
  • custom alt

С приводами и контроллером пришлось еще больше повозиться. Благодаря одному ресурсу узнал что такое серва и как ими управлять. Для начала, ввиду ограниченности бюджета, решено было сделать самодельный аналог еще мало известного тогда контроллера Ардуино. Но это был не ЛУТ. Решено было приобрести фоторезист, напечатать шаблон на прозрачной пленке и засветить весь этот бутерброд УФ-лампой. В результате после сверления, лужения и пайки SMD-компонентов получилось это:

  • custom alt
  • custom alt

Заработала плата только спустя неделю (ошибка магазина с комплектующими), но заработала!!! Безудержная радость. Следующими были сервы. Ох, как же я был наивен! Я думал, что усилие на валу 10кг/см это много . Спустя несколько недель нам пришли сервы с Китая с усилием 45кг/см. Ту полупару Дидактики мы с Женей так и не дослушали:

IMG_1097

Но и такой мощности оказалось мало. Отец Жени подсказал решение – канатно-блочная система. Изучено – выплавлено. Как раз появились карбоновые трубки:

  • custom alt
  • custom alt

Жесткость трубок была более чем достаточна при весе в 28 гр на метр длинны. Результат испытания: О! Это уже работает! Блоки увеличивали усилие серв в 4 раза, что в результате дало усилие 180 кг/см! Правда, стандартная плата мне не нравилась своими габаритами, т.к. необходимо было сделать компактный пульт управления. Нарисовал и вытравил компактную плату. Получилось, конечно, не очень опрятно, но это была, фактически моя третья плата. Сделал наброски программы работы шины и собрал пульт-контроллер:

  • custom alt

Прототип заработал, но для нормального использования нужны были жесткие шарниры. Нашел в Одессе долбежный станок с ЧПУ, на котором мне сделали стальные узлы:

  • custom alt
  • custom alt
  • custom alt
  • custom alt
  • custom alt
  • custom alt

Близилось время травматологической выставки, на которой нужно было показать устройство. Оставался незаконченным узел крепления шины к пациенту. Мне согласился в этом помочь врач, Зыков Андрей Евгеньевич, который выточил “переходники” и остальные элементы крепления:

  • custom alt

Настройки, калибровки, подгонка, конечно-же красивый рисунок (большое спасибо, Настя!) и прототип готов к выставке:

  • custom alt
  • custom alt
  • custom alt
  • custom alt
  • custom alt
  • custom alt

Испытания на добровольцах также прошли успешно. Ура!! Заработало!! Для последующих клинических испытаний было решено заменить канатно-блочную систему на мощные моторы с червячным редуктором (усилие 240 кг/см), такие же, как я использовал в другом проекте. С ними также очень много мороки и требуется доработка, но все же этот вариант больше подходит. Ну и конечно же я с нетерпением жду и стараюсь приблизить время, когда этот прототип станет готовым устройством и, даже, товаром, который будет приносить пользу.

Копирование материалов сайта без ссылки на оригинал запрещается.