目的:设计桡骨远端骨折夹板压力读取系统,以实现对夹板固定压力的实时监测.方法:该系统硬件由主控单元、压力温度采集单元和电源管理单元组成.其中,主控单元采用STC15系列的单片机作为主控芯片,压力温度采集单元选用FSR400薄膜型压力传感器和DS18B20数字温度测量芯片.系统软件采用C语言编写.在固定带上分别以与柳木夹板和3D打印夹板呈90°、60°、30°的方向施加载荷,负载总质量从600 g增加至1 200 g.采用该系统测试夹板承受的压力大小及分布情况,每次测试重复6次.结果:该系统能够实时采集夹板的压力数值,并能通过显示屏显示.固定带分别与柳木夹板、3D打印夹板呈90°、60°、30°时,不同载荷下各传感器的最大压力均出现在固定带与夹板边缘连接处,夹板中间部分受到的压力相对较小.固定带在与柳木夹板呈90°、载荷1 200g时柳木夹板承受的压力最大,为(239.17±4.49)g;固定带在与柳木夹板呈60°、载荷600g时柳木夹板承受的压力最小,为(89.83±17.38)g.固定带在与3D打印夹板呈90°、载荷1 100g时3D打印夹板承受的压力最大,为(177.67±21.77)g;固定带在与3D打印夹板呈30°、载荷600g时3D打印夹板承受的压力最小,为(66.50±3.02)g.结论:该系统可及时读取夹板不同载荷、不同角度下受到的压力,且与柳木夹板相比,3D打印夹板上的压力分布更均匀.该研究可为临床夹板固定定量化治疗提供理论依据.

目的:探讨新型无创牵引夹板的固定效果.方法:随机选取6 名健康成人,分别在受试者腕关节的桡侧、尺侧、掌侧、背侧以及桡骨头下方约3cm处放置1 个薄膜压力传感器,并用胶带固定,分别采用石膏固定和新型无创牵引夹板固定,通过固定压力数据采集系统采集2 种固定方式下不同部位的固定压力,比较2 种固定方式的固定压力.结果:新型无创牵引夹板固定在腕关节桡侧、尺侧、背侧以及桡骨头下方约3cm处的固定压力均大于石膏固定[(4.10±0.43)kPa,(1.72±0.24)kPa,t =1.858,P = 0.032;(2.37±0.24)kPa,(1.66±0.18)kPa,t =5.934,P =0.041;(5.43±0.28)kPa,(3.29±0.45)kPa,t =9.933,P =0.033;(2.12±0.24)kPa,(1.35±0.21)kPa,t =11.662,P =0.034],新型无创牵引夹板固定在腕关节掌侧的固定压力与石膏固定比较,差异无统计学意义[(3.10±0.20)kPa,(2.80±0.33)kPa,t =5.937,P =0.089].2 种固定方式均未出现末梢血液循环异常现象、皮肤损伤及明显的受压痕迹.结论:新型无创牵引夹板的整体固定效果优于石膏固定.

目的 针对智能膝关节假肢控制策略切换的需要,以人体行走的足底压力为研究对象,以模糊逻辑算法为基础,提出一种基于假肢足底压力信息的步态相位划分方法.方法 利用安装在假脚足底的3个薄膜压力传感器采集测试对象在3种不同行走模式(平路行走、下坡行走、下楼行走)下的足底压力信息,经数据融合处理后,送入模糊逻辑控制器,建立IF-THEN规则,通过调整灵敏度系数Ai以及比例系数Bi,输出识别结果.结果 经过对5例健康人的模拟测试,平路行走、下楼行走和下坡行走的步态相位识别准确率分别为(95.3±2.4)%、(81.5±6.3)%和(90.7±3.5)%.结论 最终的识别准确率满足使用需求,该方法可以在智能膝关节假肢的步态相位识别中应用.

在人工关节生物力学性能研究中,通过离体实验对内植入固定物的生物力学性能进行评价是国际上通用的方法,国内这方面的研究起步较晚,相应的测试手段缺乏,还没有形成统一的标准.该文围绕已有的力学试验机设计并搭建了完整的硬件测试系统,包括:双目视觉捕捉仪、力矩承载夹具、薄膜压力传感器等.该系统能准确地测量出各个关节相对运动角度值、外部力矩值、关节间压力值,具有较高的可靠性和稳定性,对于人工关节力学评估系统的成形和标准化具有一定的借鉴意义.

目的 为解决对病人影响较大的药物在注射过程中存在的阻塞问题,消除低速微量输液时的风险,研制了一款带有动态压力监测功能的高精度微量注射泵.方法 针对临床使用患者的特点,在FC1型微量注射泵的基础上,增加动态压力检测功能和快速启动功能.结果 成功研制高精度微量注射泵,其阻塞报警的精度较之前的FC1泵提高了173.5倍.结论 新型高精度医用微量注射泵的研制解决了患者给药中断或长时间不给药及非预期Bolus的问题,消除低速微量输液的风险,为微量注射泵的临床应用提供更安全的技术保障,有广泛的应用前景.

目的:针对自体血液回收机工作过程中可能出现的滚压轴调节螺母松动的现象,研究滚压泵泵距原位监测方案.方法:将薄膜压力传感器黏接在泵槽内壁,通过滚压力和泵距参数的对应关系,对泵距参数进行反演,实现基于薄膜压力传感器的泵距原位监测.将铝箔裁剪并与另一绝缘片一同粘贴在泵槽内壁,测试泵距间的分布电容,并设计LC振荡器获得共振频率,根据分布电容和共振频率进行泵距测算,实现基于分布电容的泵距原位监测.结果:基于薄膜压力传感器的泵距原位监测方法测量的泵距参数稳定、波动量小,且能对超限距离进行报警;而基于分布电容的泵距原位监测方法获得的测试结果波动大,无法准确反映实际泵距参数.结论:基于薄膜压力传感器的泵距原位监测方法实用、可行.

目的 实现一种基于薄膜压电传感器的床垫式睡眠监测系统.方法 通过高灵敏的薄膜压电传感器检测睡眠中心脏跳动、呼吸以及翻身等体动导致的压力变化,经数字信号处理后分离出心脏跳动、呼吸及体动波形,再进一步提取心率、呼吸率和体动次数等信息.通过对睡眠过程中心率、呼吸率及体动等信息的融合统计分析,用于睡眠质量评估.结果 以智能手机为平台,实现基于薄膜压电传感器的床垫式睡眠监测系统,心率呼吸率计算误差在5以内.结论 系统实现了无负荷睡眠过程中心率、呼吸和体动等参数检测,进行睡眠质量评估,可用于航天员训练中睡眠监测,也可推广应用于普通人群家庭睡眠质量监测.

目的:建立钳夹压力可量化的坐骨神经损伤模型.方法:将30只SD大鼠随机分成5组,每组6只,根据不同钳夹压力将大鼠分为1N组、2N组、4N组、8N组和16N组.手术暴露坐骨神经,采用止血钳钳夹大鼠的坐骨神经,同时用薄膜型压力传感器测量钳夹压力.用肌电图诱发电位仪分别测量钳夹前及钳夹30min后大鼠的坐骨神经复合肌肉动作电位(CMAP),并测定钳夹后第2天各压力组大鼠的坐骨神经功能指数(SFI),并观察神经纤维组织HE染色变化.结果:压力1N组、2N组、4N组、8N组和16N组钳夹后与钳夹前的坐骨神经CMAP比较,其潜伏期均明显延长(P＜0.05),MNCV均显著下降(P＜0.01),MNCV下降值分别占各自正常对照组的25％、51％、69％、67％、94％;各压力组近端波幅均显著下降(P＜0.05),分别下降16％、34％、68％、74％、89％.各压力组SFI均显著增大(P＜0.01).组织形态学观察表明神经纤维组织随压力增高出现形态改变.结论:钳夹压力法建立大鼠坐骨神经1N钳夹压力造成坐骨神经中度损伤模型,压力2-16N造成重度损伤模型.

目前,有很多基于机器学习的坐姿监测系统对用户的不规范坐姿进行预警,以减少由于不良坐姿造成颈肩腰椎发病问题.本文主要设计一种坐姿监测信息采集系统采集用于机器学习训练的数据,通过以坐在椅子上的用户作为对象,采用STM32为主控的压力传感器获取用户施加在椅子上的压力值,摄像头实时获取用户的坐姿视频流,识别人体关键点,收集人体姿态关键点的数据集,两种数据同时在基于树莓派的Pyqt界面上采集与整合.在获取不同坐姿情况下的传感数据的同时,用户可以借助视频画面中识别出的身体各部位关键点的实时位置,及时地将坐姿调整为本次采集数据对应的坐姿,避免在采集坐姿数据时,采集的数据并非用户此时对应的坐姿数据,从而确保采集的数据更加准确有效.结果 表明,本系统结合传感器和视频流两种方式相较于仅使用单个采集数据可以更加快速、精确地采集用户坐姿信息数据.

目的 探讨膝关节腓骨截骨的生物力学及治疗膝骨关节炎的机理.方法 3具健康成人下肢标本,男性标本2个,女性标本1个,年龄分别为30岁、33岁、40岁.右膝关节2个,左膝关节1个.采用Takscan公司生产的薄膜型压力传感器,于800N纵向载荷下测量截取腓骨前、后胫股关节间室四个象限的压强.结果 本组实验结果均显示,膝关节内压力分布不均,但具有相似规律,表现为膝关节后外象限压强最大,前内象限次之,外侧平台总压强大于内侧,前外象限、后内象限压强最小.腓骨截骨后前内象限、前外象限压强减小,后外象限压强更大,后内象限的压强亦有增加,但腓骨截骨术后膝关节关节内总压强略大于术前.结论 腓骨截骨减轻了膝关节内侧压力,可以用于膝内翻关节炎的治疗,腓骨截骨术后能缓解或解除膝关节炎的内侧疼痛,但术后应进行适应性康复训练,使膝关节适应新的负荷分配,防止腓骨截骨后胫骨负荷增加导致的病情反复或加重.