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生命学院
软组织生物力学相关辅具
来源: 日期:2017年08月13日 18:37 点击数:

项目名称:软组织生物力学相关辅具

负责人: 王珏

联系电话:15332479788

E-mail:juewang@mail.xjtu.edu.cn

所在学院: 生命学院

项目简介:一、个性化防压疮座垫:市面上的防压疮坐垫,虽然也是从分散臀部受力的角度设计的,但是并没有考虑到不同病人之间的个体差异。本成果的创新之处就是体现在“个性化”上面。此个性化防压疮坐垫能够根据病人的臀型、体重、习惯坐姿等各个方面的因素,为病人单独定制适合自身的防压疮坐垫。坐垫的设计经过三步:病人臀部压力数据采集,建立防压疮坐具表面形状的数学模型并数据处理,坐垫切割。最终得到的坐垫形状与臀部形状相符合,能够减小坐垫与臀部之间的表面压力和人体软组织内部的应力,使防压疮的效果大大提升。在材料上,采用的是海绵材料,利于加工,效果好,而且价格便宜,降低了坐垫的成本。

个性化防压疮座垫制作系统数据处理软件

二、柔性压力传感器阵列数据采集系统:表面压力测量系统,包括

(1) 压力传感器阵列,动态测量任意两界面之间的压力;

(2) 压力数据处理硬件模块;

(3) 软件系统 Tekscan Advanced Clinseat 可用于完整的测量评价人 - 坐具、靠背和床垫之间的压力分布,以评价人体与支持系统的力学特性。另外压力数据可导出进行进一步数据分析。

通过面阵式柔性压力传感器阵列采集坐具作用于人体的压力分布;

• 基于压力分布数据,依据康复工程和人机工效学原理,建立个体化的人体健康坐姿模型;

• 跟据坐姿模型,辅具工程师可设计出高度适配的健康坐具。

三、程控波动式防压疮座垫:本坐垫能有效的防止压疮的发生。当人体的臀部坐在此防压疮坐垫上时,可以根据需要对不同的气囊区进行充气和排气,分别对不同气囊区的压力和压力持续时间进行控制,根据患者自身的情况进行设定压力和压力持续时间,从而使得臀部的不同部位在不同的时间内或相同的时间内都能受到相同或不同的压力。自动调压装置可以针对不同的人体的重量设置不同的参数,当压力高于上限值或低于下限值时,控制充气装置和阀门对自动调压的具有分区气囊的防压疮坐垫进行排气或充气。还可以通过自动调压装置对不同的气囊区交替的进行充气和排气。当患者的臀部长期的与坐垫接触时,可以增加其它装置对气囊进行吹气,可以降低气囊表面的温度和湿度。

四、个体性高适配矫形鞋垫制造与评价系统:个性化的矫形鞋垫能够直接矫正或支撑足部畸形部位,保持术后矫正肢位,补偿腿长和足长差,还可以改善站立、步行时足部的平衡状况,对足部健康发挥着重要作用。临床实验证明,不合理的矫形鞋垫不但达不到防治疾病的目的,

还容易引起足部疾患。所以,矫形鞋垫具有适配性高,个体化强,针对适应症的特异性高

等特点。因此,本项目研发了个体化高适配的矫形鞋垫的设计、制造和服务系统。通过临床数据的不断积累,不断优化矫形鞋垫的设计,达到最佳的治疗效果。

五、人体足底三维扫描系统:本产品将数字光栅投影三维扫描技术应用于人体足底轮廓取型,实现快速高精度的足底扫描。依据患者足底分别在全受力、半受力及不受力几种状态下进行取型,得到的足底曲面模型可辅助康复辅具技师客观评价患者症状,设计高适配性的矫形鞋垫。基于光栅投影的人体足底三维测量系统,其具备以下特点:

1、针对足底取型的特点,采用正弦光栅图像对人体足底表面进行扫描,可采集少量图像完

成三维测量,减少测量时间;

2、提出创新性的光栅解包裹相位算法,提高了扫描精度,可精确表现足底表面结构轮廓特征;

3、足底扫描要求与光栅扫描原理相结合,设计足底光栅扫描系统结构,患者可将足部按照

站立姿势置于扫描平台完成扫描,保证足底表面三维信息的客观性;

4、针对足底扫描的特点,加入光路反射结构,有效地控制了扫描装置的高度,并解决了数

字光栅投影时存在的电子干扰及焦距变动问题;

5、可快速生成足底三维数字模型,根据三维数字模型设计矫形鞋垫模型,由现代工艺技术,如三维雕刻或快速成型技术制作矫形鞋垫。

6、结构简单,成本较低,便于搭建。

六、个性化矫形鞋垫雕刻系统:传统的矫形鞋垫制作成功率低,无法与数字化鞋垫模型设计相结合,难以达到最佳的康复治疗效果。本产品以三维雕刻技术为鞋垫制作工艺,实现数字化模型设计与切削技术相结合。根据对患者设计的不同鞋垫模型,通过三维雕刻机快速加工制作个性化矫形鞋垫,有助于提高患者的治愈率,并提高了康复技师的工作效率。该个性化矫形鞋垫雕刻系统具有如下显著特点:

1. 设计个性化矫形鞋垫模型,导入三维雕刻机,快速高精度的制作鞋垫;

2. 加入外壳及吸尘器设计,保证工作环境的整洁;

3. 根据鞋垫的不同制作材料,更换切割头,使制作的鞋垫保证最佳光滑度;

4. 成本低,结构简单。

个性化鞋垫雕刻系统

七、创面压力无线检测器:在烧伤患者的治疗过程中,压力衣或绷带压力分布不均,长时间使用患者会有不适感,甚至出现皮肤溃疡。而如何调整绷带压力一般都是由医师个人经验决定,缺乏科学、精确的手段。针对以上问题,先后设计了两代压力检测装置样机,包括第一代基于 CC2500 的创面压力检测器和第二代基于蓝牙 4.0 的创面压力检测器。本项目所研制的压力测量仪器紧密结合临床需求,操作简单,成本低。该产品投入市场后,可替代目前临床使用的同类产品。据统计 , 烧伤的发病率为总人口的 5‰~ 10‰,工业城市发病率略高,男性、青壮年烧伤较多见,家庭烧伤学龄前儿童多见。我国每年发生烧伤者近千万人,需住院治疗的达数十万人之多,而且严重烧伤的病人死亡率很高。因此市场需求量非常巨大,所产生的经济效益也非常可观。

压力测试仪功能实验

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