基于导电织物的关节弯曲角度测量传感器

柔性电容式拉伸传感器,可用于测量关节弯曲和肌肉拉伸等人体动作,具有低功耗,线性度高等优点,作为新一代可穿戴传感器在运动检测、医疗康复领域具有广泛应用前景。但现有电容式拉伸传感器存在应变灵敏度(Gauge Factor,GF)不高的缺点,导致在关节微小弯曲测量方面精度较低。针对此,提出了一种基于无机硅胶和导电织物的分段式结构柔性电容式应变传感器。传感器采用不同杨氏模量硅胶设计了非线性结构的介电弹性体,并以柔性导电布作为电极。同时,建立了传感器的关节弯曲角度感知模型。实验结果表明,该传感器由于采取了分段式结构设计,因此稳定性好,提高了在中等应变情况下(0~50%)的应变灵敏度因素(GF=1.5)。将其安装于手套上测试,弯曲角度预测模型能够对关节弯曲角度进行较好的预测。该柔性电容式应变传感器制作工艺简单,可低成本大规模制造。其分段式结构设计与角度传感模型适用于医疗康复训练和机器人操控等创新应用。

行人-车辆碰撞中六岁儿童下肢损伤分析及预测

为揭示汽车-行人碰撞事故中车辆前端结构和速度对儿童行人下肢损伤的差异成因及损伤机理,本研究应用符合我国体征且具有详细解剖学结构的六岁儿童行人损伤仿生模型(TUST IBMs 6YO-P),设置了32组涵盖4类常见车型和8种碰撞速度的汽车-行人碰撞仿真,分析下肢运动学和生物力学响应,采用非线性回归建立预测模型对下肢损伤进行评估。结果表明,碰撞速度对儿童下肢长骨骨折和膝关节损伤有直接影响,汽车前保险杠高度影响股骨的损伤程度和膝关节弯曲角度,扰流板离地高度影响胫、腓骨损伤的严重程度。分析膝关节弯曲角度和韧带断裂数据,得出当膝关节弯曲角度分别超出25.9±0.9°、38.6±0.7°、43.2±0.2°时,撞击侧内侧副韧带(MCL)、前交叉韧带(ACL)、后交叉韧带(PCL)发生断裂,基于碰撞速度和前保险杠高度建立的膝关节弯曲角度预测模型,经反求验证该模型可以有效预测膝关节损伤。综合儿童行人下肢长骨骨折评价参数和所建立的小腿弯矩预测模型,发现碰撞速度高于17.94 km/h将会造成儿童小腿骨折。该研究为行人安全法规制定、行人保护装置研发、AEB系统设计和数字化测评提供科学的参考依据。

鞋底结构对足底动态压力及着地特征的影响

在人体赤足、穿着平底鞋、穿着带跟鞋步行3种测试状态下,应用足底压力和高速摄像的测试技术,对10名学生志愿者的动态足底压力分布特征和足部着地运动学指标进行采集,并对不同试验条件下,足底动态压力及着地特征进行分析与比较。结果表明,3种状态下,穿平底鞋、带跟鞋与赤足相比,压力中心轨迹横纵位移存在差异;足跟着地至前掌着地之间时间,赤足与穿带跟鞋,无显著差异,赤足与穿平底鞋,穿平底鞋与穿带跟鞋,有显著差异;足部外展角度,3种状态无显著差异;足部着地时间周期,赤足与穿带跟鞋无显著差异,赤足与穿平底鞋、穿平底鞋与穿带跟鞋,存在显著差异;赤足与穿平底鞋、赤足与穿带跟鞋,着地角度均存在显著差异,穿平底鞋与穿带跟鞋,无显著差异;趾跖关节弯曲角度,赤足与穿平底鞋无差异,赤足与穿带跟鞋、穿平底鞋与穿带跟鞋,存在显著差异。

持续被动运动对膝关节置换术后老年患者的影响

目的阐述接受膝关节置换术治疗的老年患者应用持续被动运动(CPM),对其关节弯曲性和住院时长等情况影响。方法选取2019年4月—2020年12月福建医科大学附属南平第一医院骨科收治的接受膝关节置换术的老年膝关节损伤患者77例,按照随机分配法将患者分为对照组37例和观察组40例,对照组患者仅在术后实行加速性康复治疗,观察组则在术后接受加速性康复治疗以及CPM。比较两组的住院时间、主动性膝关节弯曲角度。结果观察组患者术后2、3、4、5、6 d膝关节主动性自弯角度均优于对照组,但差异均无统计学意义(P>0.05)。观察组患者平均住院时间(7.05±0.85)d,对照组患者平均住院时间(6.70±0.91)d,两组比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论在治疗老年患者的膝关节时,置换术后根据患者实际情况采取合适的治疗和锻炼恢复干预能够促进患者早日恢复情况。