Mechanická protéza horní končetiny

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá konstrukčním návrhem a realizací prototypu mechanické protézy horní končetiny pro transradiální amputace. Tedy pro pacienty s pahýlem mezi loketním kloubem a zápěstím. Protéza je navrhována pro použití širokým spektrem pacientů. Proto jsou její hlavní části koncipovány tak, aby byly použitelné jak u rukou drobných, tak u rukou větších rozměrů. Protéza je ovládána zdravou rukou pacienta a umožňuje uchopování předmětů válcovým a háčkovým úchopem. Prsty jsou poháněny tažnými pružinami. V extenzi jsou prsty aretovány, po stisku tlačítka dojde k sevření prstů a úchopu předmětu. Kloub zápěstí je polohovatelný při stisku dalšího tlačítka. Kloub předloktí je aretován předpětím pružiny. Uvolněn z aretace je vyvozením dostatečně velkého točivého momentu. Po uvolnění dojde k zajištění v dané poloze. Při výrobě prototypů byly využity technologie rapid prototyping (FDM, SLM) i obrábění CNC frézkou. Pro případnou výrobu v sériích byly díly navrhovány s ohledem na vyrobitelnost konvenčními metodami (odlévání, vstřikování apod.). Prototyp protézy byl vyroben na základě 3D dat pacienta, který prototyp také otestoval. Pro výrobu prototypu byly využity materiály plast ABS, polyuretan Sika Block M940, hliník a nerezová ocel 316L.

This thesis elaborates on design and fabrication of an artificial mechanical upper limb prototype for transradial amputations, i. e. for patients with stump between elbow and wrist joints. The artificial limb is designed for use in a wide spectrum of patients. Therefore, the main components are designed to be applicable to smaller as well as larger hand dimensions. The artificial mechanical limb is designed to be controlled by the other hand of a patient and enables grasping of objects via cylindrical and hook grip. Fingers are driven by tension springs and can be locked in extension. Clenching can be initiated by pressing a button, which unlocks the fingers, thus an object can be grasped. Wrist joint is adjustable when pressed a release button. Forearm joint is locked by preloaded spring. The lock of the forearm joint is released by sufficient torque. New position of the forearm joint is locked automatically when the torque is not being applied. Prototypes of the artificial mechanical upper limb were manufactured by using of rapid prototyping technologies (FDM, SLM) as well as CNC milling machine. All parts of the artificial limb were designed with regard to manufacturability by conventional methods such as casting, injection and the like. The artificial limb prototype had been designed on 3D data basis of a specific patient, who already has tested the prototype. Following materials were used on the prototype: ABS plastic, SikaBlock M940 polyurethane, aluminium and 316L stainless steel.