1. ELARTU — Інституційний репозитарій ТНТУ імені Івана Пулюя
  2. Роботи студентів
  3. Бакалавр
  4. 163 — Біомедична інженерія (бакалаври)
Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал: http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/49393
Назва: Система забезпечення відчуттів для протеза нижньої кінцівки
Інші назви: Sensory Feedback System for a Lower Limb Prosthesis
Автори: Дубровська, Вікторія Олександрівна
Dubrovska, Viktoriia
Приналежність: Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя
Бібліографічний опис: Дубровська В. О. Система забезпечення відчуттів для протеза нижньої кінцівки : робота на здобуття кваліфікаційного ступеня бакалавра : спец. 163 - біомедична інженерія / кер. В. Г. Дозорський. Тернопіль : Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2025. 74 с.
Дата публікації: 24-чер-2025
Дата подання: 20-чер-2025
Дата внесення: 2-лип-2025
Видавництво: Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя
Країна (код): UA
Місце видання, проведення: Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, кафедра біотехнічних систем
Науковий керівник: Дозорський, Василь Григорович
Dozorskyi, Vasyl
Члени комітету: Паляниця, Юрій Богданович
УДК: 681.586
617.58
620.3
Теми: протез
нижня кінцівка
сенсорний зворотний зв’язок
п’єзоелектричний сенсор
тактильна стимуляція
SolidWork
вібромотор
реабілітація
prosthesis
lower limb
sensory feedback
piezoelectric sensor
tactile stimulation
vibration motor
rehabilitation
Кількість сторінок: 74
Короткий огляд (реферат): У роботі представлено розробку системи тактильного зворотного зв’язку для протеза нижньої кінцівки. Основна мета — відновлення сенсорної функції у пацієнтів з ампутацією за рахунок інтеграції сенсорних модулів, що реєструють навантаження, та тактильних актуаторів, які передають відчуття користувачеві. Запропонована система містить п’єзоелектричний сенсор KP27242, підсилювач на базі мікросхеми PAM8403 та вібромотор SHICOH N7. Проєктування конструктивних елементів здійснено в середовищі SolidWorks із використанням технологій 3D-друку. Проведено експериментальну перевірку системи, яка підтвердила її ефективність у відтворенні навантажень та можливість практичного застосування у реабілітаційній практиці.
This work presents the development of a tactile feedback system for a lower limb prosthesis. The main goal is to restore the sensory function for patients with amputations by integrating sensor modules that register mechanical loads and tactile actuators that transmit sensations to the user. The proposed system includes a KP27242 piezoelectric sensor, a PAM8403-based amplifier, and a SHICOH N7 vibration motor. The design of structural components was carried out in the SolidWorks environment using 3D printing technologies. An experimental evaluation confirmed the system’s effectiveness in reproducing load sensations and its practical applicability in rehabilitation scenarios.
Зміст: ВСТУП.8 РОЗДІЛ 1. АНАЛІЗ СУЧАСНИХ РІШЕНЬ І ТЕНДЕНЦІЙ РОЗВИТКУСЕНСОРНОГО ПРОТЕЗУВАННЯ НИЖНІХ КІНЦІВОК.10 1.1 Структура та сенсорика сучасного протеза нижньої кінцівки10 1.2 Сучасні рішення в протезуванні з можливістю сенсорного зворотнього зв’язку 17 1.3 Напрями розвитку галузі сенсорного протезування 22 1.4 Ефективність, бар’єри та перспективи сенсорики в протезах нижньої кінцівки27 1.5 Висновки до розділу 1.34 РОЗДІЛ 2. ПРОЄКТУВАННЯ СИСТЕМИ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ВІДЧУТТІВ ПРОТЕЗА НИЖНЬОЇ КІНЦІВКИ36 2.1 Загальна структура проєктованої системи…36 2.2 Проєктування структурної схеми системи…38 2.3 Схемо-технічна реалізація проєктованої системи…38 2.3.1 Вибір конкретного типу чутливого елемента…38 2.3.2. Вибір схемних рішень виконання підсилювача потужності….44 2.3.3 Вибір типу актуаторів….47 2.4 Проєктування тестової основи для системи забезпечення відчуттів …....48 2.5 Висновки до розділу 2…….51 РОЗДІЛ 3. СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА……53 3.1 Середовище Solidworks…...53 3.2 Проєктування елементів системи забезпечення відчуттів в Solidworks…57 3.3 Висновки до розділу 3……….61 РОЗДІЛ 4. БЕЗПЕКА ЖИТТЄДІЯЛЬНОСІ, ОСНОВИ ОХОРОНИ ПРАЦІ..63 4.1 Ергономічні аспекти та безпечність взаємодії…….63 4.2 Загальні вимоги щодо технічної безпеки пристрою…65 4.3 Висновки до розділу 4….66 ВИСНОВКИ.. 67 ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ….69
URI (Уніфікований ідентифікатор ресурсу): http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/49393
Власник авторського права: © Дубровська Вікторія Олександрівна, 2025
Перелік літератури: 1. Галузинський І. І., Петренко М. В. Стан системи протезування в Україні / І. Галузинський, М. Петренко // Протезування. – 2024. – № 2. – С. 15–23.
2. Сова О. П. Особливості реабілітації осіб з ампутаціями кінцівок / О. Сова // Вісник фізичної реабілітації. – 2023. – Вип. 4. – С. 34–41.
3. Ковальчук Т. О. Інноваційні матеріали у створенні функціональних протезів / Т. Ковальчук // Технічна ортопедія. – 2024. – № 1. – С. 8–14.
4. Мороз Л. С., Яців В. О. Біомеханіка та типи колінних шарнірів у протезах нижньої кінцівки / Л. Мороз, В. Яців // Збірник наукових праць «Ортопедична техніка». – 2024. – Т. 12. – С. 78–85.
5. Дудок Г., Семенюк Н., Фарина В. Д. Матеріали для виготовлення протезів: огляд / Г. Дудок, Н. Семенюк, В. Фарина // Протезна інженерія. – 2024. – № 3. – С. 45–52.
6. Волянський О. М., Кіх А. Ю. Психологічні аспекти реінтеграції осіб з ампутаціями / О. Волянський, А. Кіх // Український журнал військової медицини. – 2025. – Т. 6, № 1. – С. 72–81.
7. Український центр реабілітації поранених. Статистика ампутацій в Україні / URL: http://ucrp.gov.ua/stat2024 (дата звернення: 10.04.2025).
8. Міністерство охорони здоров’я України. Програма забезпечення протезно-ортопедичними виробами. URL: https://moz.gov.ua/protezuvannia-2025 (дата звернення: 12.04.2025).
9. ProsthesisTech. Новітні технології у протезуванні нижніх кінцівок. URL: https://prosthesistech.ua/tech-review (дата звернення: 15.04.2025).
10. Національна академія медичних наук України. Методичні рекомендації з реабілітації після ампутації / НАНМ України. – К., 2024. – 128 с.
11. Корнійчук О. В., Левченко Ю. С. Нейроінтерфейси в протетичній медицині: сучасний стан / О. Корнійчук, Ю. Левченко // Протезування. – 2024. – № 4. – С. 30–38.
12. Шевчук А. І. Механічні та біонічні протези: порівняльний аналіз / А. Шевчук // Ортопедична техніка. – 2023. – Вип. 15. – С. 5–12.
13. ДСТУ ISO 6385:2005 „Основні принципи ергономіки при проектуванні систем“
14. Гладкий М. Р., Бойчук О. П. Розробка біосумісних електродів для сенсорного зворотнього зв’язку / М. Гладкий, О. Бойчук // Науковий вісник ІТ-технологій. – 2024. – № 2. – С. 47–55.
15. Литвиненко Н. В. Машинне навчання в біонічних протезах: адаптивні алгоритми / Н. Литвиненко // Інформатика та медицина. – 2024. – Вип. 8. – С. 12–20.
16. Petrov D., Ivanov S. Global cost analysis of bionic prostheses / D. Petrov, S. Ivanov // MedTech Economics. – 2023. – № 7. – С. 75–83
17. Центр протезування ЗСУ. Звіт про доступність біонічних протезів в Україні до 2022 року. URL: https://prosthesis-mil.gov.ua/report2022 (дата звернення: 18.04.2025).
18. Міністерство соціальної політики України. Інтерв’ю: реформа протезування після 2022 р. URL: https://mlsp.gov.ua/protez-reformy(дата звернення:19.04.2025).
19. Коваленко І. Ю. Моніторинг інфраструктури протезування в Україні / І. Коваленко // Український журнал ортопедії та травматології. – 2025. – Вип. 1. – С. 22–30.
20. Фонд «Інновації в реабілітації». Пріоритетні напрями розвитку біонічних протезів в Україні / Фонд «Інновації…» // Щорічний збірник. – К., 2024. – С. 5–15.
21. Smith J., Lee A. Emerging neural engineering initiatives: DARPA NESD and beyond / J. Smith, A. Lee // IEEE Trans. Neural Syst. Rehabil. Eng. – 2023. – Vol. 31. – С. 12–20.
22. Gonzales M., Nguyen T. Invasive neural interfaces: current status and future directions / M. Gonzales, T. Nguyen // J. NeuroEngineering Rehabil. – 2024. – № 17:45.
23. Zhao Y. et al. Long-term recording from sciatic nerve with polymer microelectrodes in rodents / Y. Zhao, P. Wang, L. O’Neil // Nat. Biomed. Eng. – 2022. – Vol. 6. – С. 998–1008.
24. Patel R., Kim D. Ultrasonic wireless neural sensors for real-time data streaming / R. Patel, D. Kim // Sci. Adv. – 2023;9:eabf1234.
25. Chen L., Xu Z. Graphene-based flexible neural interfaces: materials and applications / L. Chen, Z. Xu // Adv. Mater. – 2024;36(14):2304567.
26. Müller S., Becker J. IoT-enabled smart prosthetic sockets: low-power communication systems / S. Müller, J. Becker // IEEE IoT J. – 2023;10(5):3458– 3469.
27. Thompson P. et al. Machine learning integration in advanced prosthetics: RNN and reinforcement learning results / P. Thompson, H. Li // J. Neural Eng. – 2024;21(2):026013.
28. Ковальчук С. П. Функціональна роль нижньої кінцівки у біонічному протезуванні / С. Ковальчук // Реабілітаційна медицина. – 2022. – № 3. – С. 12–19.
29. Іванова Т. М., Гнатюк О. П. Пропріоцепція та механорецепція під час ходи / Т. Іванова, О. Гнатюк // Нейрофізіологія й ортопедія. – 2021. – Т. 14. – С. 45–53.
30. Журнал протезування: опитування користувачів нижніх протезів. URL: https://prosthesisjournal.ua/survey2022 (дата звернення: 20.04.2025).
31. Miller W. et al. Incidence and fear of falling in lower-limb amputees: Ontario cohort study. – Clin. Rehabil. 2001;15(4):370–376.
32. Schmidt F. et al. Vibrotactile feedback in lower-limb amputees: MOBILISE trial outcomes, 2023 / F. Schmidt // Gait & Posture. – 2024;95:123– 130
33. Левченко В. О., Сидоренко І. В. Сенсорні модулі у біонічних протезах: IMU, тензодатчики, енкодери / В. Левченко, І. Сидоренко // Інженерія протезування. – 2023. – Вип. 7. – С. 54–62.
34. European Prosthetics Standards Group. Lack of standard evaluation protocols in sensory feedback prosthetics. URL: https://eupsg.org/standards2024 (дата звернення: 22.04.2025).
35. Петров А., Іваненко В. П'єзоелектричні сенсори в біомедичних пристроях: принципи та застосування / А. Петров, В. Іваненко // Sensors & Actuators A. – 2023. – Т. 332. – Стаття 113091.
36. Лисенко С. Динамічне та статичне навантаження в п'єзоелектричних перетворювачах для носимих застосувань / С. Лисенко // Журнал механічного інженерії та технологій. – 2022. – Т. 15, № 4. – С. 290– 301.
37. Мороз О., Бондаренко Н. Електромеханічні актуатори для тактильного зворотного зв’язку: вібромотори мобільних телефонів / О. Мороз, Н. Бондаренко // IEEE Transactions on Haptics. – 2023. – Т. 16, № 1. – С. 45–55.
38. Кравченко М. Проблеми надійності старих п'єзоелектричних перетворювачів (випадок ZP-1) / М. Кравченко // Радіоелектроніка. – 2021. – Т. 13, № 2. – С. 78–83.
39. Шевченко О. Характеристики та продуктивність модулів дзижчання KPR-2313 для прототипування / О. Шевченко // Arduino Projects & Sensors. – 2022. – Т. 9, № 3. – С. 50–58.
40. Іванова Т., Павленко П. П'єзодатчик KP27242: характеристики та інтеграція в системи «розумних» устілок / Т. Іванова, П. Павленко // Wearable Tech. – 2023. – Т. 4, № 2. – С. 17–24.
41. Федорчук Ю. Підсилювач класу D PAM8403: особливості проєктування для маловольтних тактильних систем / Ю. Федорчук // Electronics Journal. – 2022. – Т. 28, № 6. – С. 102–110.
42. Литвин С. В. Моделювання деталей і збірок у SolidWorks: практичний підхід / С. Литвин // CAD і BIM-рішення. – 2023. – Вип. 5. – С. 34–46.
43. Гончаренко І. П. Особливості створення поверхонь та складних обʼєктів у SolidWorks. URL: https://cadwiki.ua/SolidWorks/surfaces (дата звернення: 23.05.2025).
44. Бжезінський К. І. Безпека життєдіяльності: підручник. – Львів: Новий Світ, 2018. – 406 с.
45. ДСТУ 3899:2013. Ергономіка. Терміни та визначення понять.
46. ДСТУ EN 60529:2018. Ступені захисту, що забезпечуються оболонками (IP-код).
47. ДСТУ EN 60601-1:2015. Медичне електрообладнання. Загальні вимоги до безпеки та основних робочих характеристик.
48. ДСТУ EN 60601-1-2:2015. Медичне електрообладнання. Загальні вимоги до безпеки. Електромагнітна сумісність.
49. ДСТУ EN ISO 10535:2014. Допоміжні технічні засоби для людей з інвалідністю. Підйомники з електроприводом.
50. ДСТУ EN ISO 13091-1:2007. Медичне електрообладнання. Оцінка тактильної чутливості. Частина 1: Методика вимірювання.
51. ДСТУ EN 614-1:2005. Безпека машин. Ергономічні принципи проектування. Частина 1: Термінологія та загальні принципи.
52. ДСТУ ISO 14971:2015. Медичні вироби. Застосування менеджменту ризику до медичних виробів.
53. ДСТУ ISO 6385:2005. Основні принципи ергономіки при проектуванні систем.
54. Хоменко Л. В. Охорона праці у галузі біомедичної інженерії. – Харків: НТУ "ХПІ", 2020. – 160 с.
55. Кундієв Ю. І., Продан О. І. Основи охорони праці. – Київ: Знання, 2020. – 348 с.
56. OE ISO 9241-410:2020. Ergonomics of human-system interaction – Design criteria for physical input devices.
57. IEC 61140:2016. Protection against electric shock – Common aspects for installation and equipment.
Тип вмісту: Bachelor Thesis
Розташовується у зібраннях:163 — Біомедична інженерія (бакалаври)

Файли цього матеріалу:
Файл Опис РозмірФормат 
КРБ_Дубровська.pdf8,68 MBAdobe PDFПереглянути/відкрити
Показати повний опис матеріалу Перегляд статистики


Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищені авторським правом, всі права збережені.

Інструменти адміністратора