Коленный модуль с микропроцессорным управлением Актив2

В Филиале АО «НПК «СПП» в Великом Новгороде (Госкорпорация «Роскосмос») разработан высокотехнологичный Модуль коленный «АКТИВ-2» (МК «АКТИВ-2») с внешним источником энергии и микропроцессорным управлением, который используется в составе модульного протеза нижней конечности, соответствует ГОСТ Р 51191-2019, ГОСТ Р 57771-2021. Характеристики изделия находятся на уровне импортных аналогов, серийно выпускаемые российские аналоги отсутствуют.

Задача МК «АКТИВ-2» – восполнение функций утраченного коленного сустава посредством управляемых движений. Изделие предназначено для людей с ампутациями нижних конечностей выше колена и способно автоматически подстраиваться под темп ходьбы пользователя, управлять фазами шага: опоры и переноса стопы, обеспечивать в автоматическом режиме устойчивость протеза, соответствует самым современным стандартам протезирования. Кроме основных режимов работы (ходьба, лёгкий бег) в коленном модуле реализован расширенный функционал для обладания конкурентными преимуществами: режимы помощи при вставании, спотыкании, движения по лестнице, режим езды на велосипеде и т.п.

МК «АКТИВ-2» состоит из прочного и лёгкого углепластикового корпуса, прецизионного гидравлического блока, печатной платы с современным микропроцессором и прочими электронными компонентами, системы датчиков собственной разработки и источника питания, который по существующей классификации называется «внешним».

При производстве МК «АКТИВ-2» используется доступная на рынке комплектация, применяются алгоритмы и методики по «импортозамещению» (более 95% комплектующих российского производства). Налажено серийное производство в Великом Новгороде. 

Модуль Актив2 обеспечивает комфортную и безопасную ходьбу с помощью гидравлики и микропроцессорного управления. 

Он предназначен для пациентов с ампутацией выше коленного сустава, в том числе при вычленении в коленном и тазобедренном суставе. 

Микропроцессор в реальном времени анализирует получаемые от датчиков данные и использует их для управления коленным модулем с помощью изменения настроек гидравлической системы коленного модуля. При этом учитываются скорость и длина каждого конкретного шага, а также тип опорной поверхности.

Изменение настроек гидравлической системы происходит мгновенно и совершенно незаметно для пользователя, обеспечивая ему возможность спускаться по лестницам и наклонным поверхностям, попеременным шагом, без необходимости задумываться о следующем шаге. 

Актив2 повышает уверенность и независимость пользователя, снижает риск спотыканий, падений и обеспечивает сбалансированное движение

Коленный модуль Актив2 используется в составе модульного протеза нижней конечности с внешним источником энергии. Задача коленного модуля - восполнение функций утраченного коленного сустава посредством управляемых движений. Изделие предназначено для людей с ампутациями нижних конечностей на уровне бедра и способно автоматически подстраиваться под темп ходьбы пользователя, управлять фазами шага: опоры и переноса стопы, обеспечивать в автоматическом режиме устойчивость протеза. Кроме основных режимов работы (ходьба, лёгкий бег) в коленном модуле будет реализован расширенный функционал для обладания конкурентными преимуществами: режимы помощи при вставании, спотыкании, движения по лестнице, режим езды на велосипеде и т.п.

Основной целью применения электронных протезов является достижение естественности движений пользователя и как показывают исследования – снижение физиологических энергозатрат на ходьбу до 20%, снижение нагрузок на спину и здоровую ногу при стоянии. Человека, идущего на подобном протезе, сложно выделить из толпы, он чувствует себя уверенно, не зацикливается на ограничениях.

Коленный модуль Актив2 состоит из прочного и лёгкого углепластикового корпуса, сложного гидравлического блока, печатной платы с современным микропроцессором и прочими электронными компонентами, системы датчиков собственной разработки и внешнего источника питания.

Микропроцессор обрабатывает данные с датчиков, анализирует двигательную активность, определяет характер и скорость передвижения и управляет работой гидроцилиндра. Гидроцилиндр обеспечивает легкость ходьбы и плавность движений при различных скоростях передвижения. Автоматически изменяемое сопротивление сгибанию коленного модуля обеспечивает безопасность во всех режимах ходьбы (подъём/спуск по лестнице, подъём/посадка со стула, стояние в фазе опоры, предотвращение спотыканий).

Дистанционное управление позволяет пользователю настраивать коленный модуль, активировать дополнительные режимы работы и получать статистику с помощью компьютера или смартфона по Bluetooth®. Уверенную работу коленного модуля до двух суток (в зависимости от интенсивности использования) обеспечивает батарея повышенной ёмкости.

БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ

Поддержка в фазе опоры при ходьбе
Высокое сопротивление в течение всей фазы опоры обеспечивает оптимальную устойчивость, безопасность и снижает энергозатраты пользователя при ходьбе по различным опорным поверхностям.

Поддержка при присаживании
Увеличивающееся гидравлическое сопротивление во время присаживания обеспечивает уверенную поддержку и контроль, а также более равномерную нагрузку на обе конечности.

Предотвращение спотыкания
При разгибании коленного модуля в фазе переноса сопротивление на сгибание остается высоким. Это улучшает устойчивость и позволяет предотвратить возможное спотыкание пользователя за счет динамически увеличивающегося сопротивления.

Спуск по лестнице
Высокая поддержка начинает действовать с первого шага. При этом сопротивление коленного модуля прогрессивно увеличивается при сгибании, обеспечивая надежное управление протезом и высокий уровень безопасности при спуске по ступеням лестницы.

Поддержка при стоянии
Максимальное сопротивление применяется для сохранения устойчивости при стоянии как на ровной, так и на наклонной поверхностях, обеспечивая при этом равномерное распределение нагрузки на нижние конечности пользователя,  что позволяет разгрузить сохранную конечность и позвоночный столб.

ЕСТЕСТВЕННАЯ И ПЛАВНАЯ ПОХОДКА

Лёгкий переход из фазы опоры в фазу переноса
В фазе опоры сопротивление сгибанию всегда остается высоким для максимальной безопасности. При переходе в фазу переноса сопротивление в гидроцилиндре становится минимальным.

Управление фазой переноса
Микропроцессор управляет сопротивлением сгибания и разгибания в фазе переноса для обеспечения естественной и плавной походки в зависимости от внешних условий (скорость ходьбы, вес обуви и др.)

Торможение в конце фазы переноса
При завершении фазы переноса включается дополнительное сопротивление гидроцилиндра для демпфирования упора в конце разгибания.

Подготовка проекта коленного модуля «Актив 2» идет с 2018 года. В 2018 году проект входит в группу «Космическая медицина». В июне 2019 года открыт ОКР. И уже в декабре того же года прошла презентация изделия в мультимедийном формате на 29-й Международной выставке «Здравоохранение, медицинская техника и лекарственные препараты» (ЦВК «ЭКСПОЦЕНТР», г. Москва). На выставке АО «НПК «СПП» входит в состав объединённой экспозиции организаций ракетно-космической промышленности, производящих продукцию медицинского назначения.

В августе 2020 года на Международном военно-техническом форуме «АРМИЯ - 2020». (г. Кубинка, Московская область) коленный модуль «Актив 2» экспонирован на стенде отдельной экспозиции Объединенной ракетно-космической корпорации (АО «ОРКК», входит в Госкорпорацию «Роскосмос») с продукцией, изготавливаемой в гражданских интересах. Кроме этого, во время проведения Форума проводятся эксплуатационные испытания готового протеза в режиме реального времени.

Кроме того, в октябре 2020 года в г. Королев была проведена презентация коленного модуля перед специалистами – ФГБУ ФБ МСЭ Минтруда России, ООО «ГК Салют ОРТО», Общероссийская общественная организация инвалидов «Федерация футбола инвалидов России», «Технологии реабилитации».

В 2021 году завершены эксплуатационные испытания коленного модуля «Актив 2». Эксперты признали эффективность применения изделия при реабилитации пациентов и выдали положительное заключение для применения коленного модуля «Актив 2» в существующей практике протезирования.