假肢研究背景与发展现状

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2024年肌电控制假肢市场环境分析

2024年肌电控制假肢市场环境分析

2024年肌电控制假肢市场环境分析1. 引言肌电控制假肢是一种通过测量肌肉电信号来实现假肢运动的技术。

随着人们对健康和生活质量的要求提高,肢体损伤患者对肌电控制假肢的需求不断增加。

本文将对肌电控制假肢市场环境进行分析,探讨其潜力和发展趋势。

2. 市场规模肌电控制假肢市场在过去几年中实现了快速增长,预计未来几年仍将保持良好的增长势头。

根据市场研究报告,肌电控制假肢市场规模在2020年达到X亿美元,并预计到2025年将达到X亿美元。

3. 市场驱动因素肌电控制假肢市场的增长主要受以下因素推动:3.1 技术创新随着科技的进步,肌电控制假肢的技术不断创新。

新一代的肌电控制假肢具有更高的灵敏度、更好的适应性和更高的准确性,可以更好地满足患者的需求。

3.2 人口老龄化随着人口老龄化程度的加剧,肌电控制假肢的需求不断增加。

老年人群体对于保持生活质量和独立性的要求使得肌电控制假肢市场有着巨大潜力。

3.3 康复需求肢体损伤患者对肌电控制假肢的需求主要来自康复方面。

肌电控制假肢可以帮助患者恢复日常生活能力,提高其生活质量,满足康复需求是市场增长的重要因素之一。

3.4 政策支持许多国家和地区的政府出台了政策来支持肌电控制假肢的发展。

政策的支持将增加肌电控制假肢的市场需求,并降低患者的成本压力,促进市场的增长。

4. 市场竞争格局肌电控制假肢市场竞争激烈,主要厂商包括A公司、B公司和C公司等。

这些厂商在技术研发、产品质量和市场渗透度上都有各自的优势。

此外,新进入市场的厂商也不断涌现,市场竞争态势更加激烈。

5. 市场挑战与机遇尽管肌电控制假肢市场前景看好,但仍面临一些挑战:5.1 高成本肌电控制假肢的研发和生产成本较高,导致产品价格较高,限制了市场的普及。

解决高成本问题是市场增长的一大挑战。

5.2 技术难题肌电控制假肢的技术难题仍待解决。

如何提高肌电信号的识别准确性、减少干扰和提高假肢运动的灵活性等问题仍需要技术突破。

市场挑战的同时也带来了机遇:5.3 新兴市场发展中国家和地区的肌电控制假肢市场潜力巨大。

假肢行业分析报告

假肢行业分析报告
社会因素
➢ 传统假肢行业市场门槛低,缺乏统一 行业标准,服务过程没有专业的监管 等问题影响假肢行业发展。互联网与 假肢的结合,减少中间环节,为用户 提供高性价比的服务。
➢ 90后,00后等人群,逐步成为AAAAA行 业的消费主力。 汪雨华
P
E
AAAAA行业
S
T
17
经济因素
➢ 假肢行业持续需求火热,资本利好假 肢领域,行业发展长期向好。
行业市场结构占比分析
服务包装
原材料加工
产品研发
安装施工
一对一服务
质检监管
设计咨询
汪雨华
0.00%
5.00%
10.00%
15.00%
20.00%
25.00%
30.00%
汪雨华
行业市场调研
1.2亿
客户人群规模
5000亿
市场规模
11
假肢行业市场调研
假肢行业覆盖人群规模大、服务及服 务用户占比高、市场规模巨大、市场 销量紧缺、服务用量激增、复合增长 率奇高,假肢市场规模及需求非常 大。
原材料服务商 行业公司
设计人 员
行业品牌商 从业人员
整合
平台式假肢营销
产品/服务
全栈服务
自助服务
线下体验
提供产品/服务
消费者、用户
材料交易利润
包括假肢材料交易提成、 自营毛利等
设计转化利润
以免费口号吸引顾客,将成本 转嫁到后续的施工和服务上
施工利润
包括自营施工毛利或收取转包 管理费
入驻商家收费
收取材料商、服务商的加盟费 和服务费
市场规模(亿元)
同比增长率
题、痛点入手,提出行 业的解决方案和应用前 景分析。

我国假肢技术的研究与进展

我国假肢技术的研究与进展
能在支撑期支撑身体重量,又能在摆动期跟随健康大腿有节 律地运动,因此膝关节一直是下肢假肢研究焦点和难点。 20世纪90年代初,清华大学在国家自然科学基金的资 助下,开展了电流变液n5-和电动摩擦锥膝关节自适应阻尼控 制装置的研究n“,并且在下肢假肢建模及其肌电控制方法方 面进行了大量的研究工作。电流变智能膝关节与奥索 RHEO膝关节原理类似,在交错排列的多片剪切结构旋转铰 链中充满电流变液智能材料。在不受电场作用时,这种流体 呈牛顿流体特性。然而在电场作用下,悬浮于流体中的微粒
道、单通道双电平3种肌电假手,并采用厚膜电路先后试制
了50个实验样机,其中10个样机进行了临床试用,患者感觉 与真手的“意识”控制方式比较相近嘲。1977年获上海市重大 科技成果奖,1980年三自由度肌电控制上臂假肢达到实用化 水平,1981年通过技术鉴定,1983年在丹阳投人生产““。
1979年民政部制定的《假肢科学研究和新产品研制规
3下肢假肢2上肢假肢1979年民政部制定的假肢科学研究和新产品研制规1968年因抢救国家财产北京礼花厂的青年女工王世芬被严重烧伤而截肢在周恩来总理指示下于1969年中国科学院自动化所502所北京医学院和北京假肢厂组织了包含两弹一星元勋杨嘉墀院士中国科协副主席胡启恒院士等20多人的王世芬电动手任务组在全国50多个单位支持下在1970年成功地研制了从肩关节开始的三个关节可动的电动三截臂假肢等共9只不同功能实用化的电动手并实现了肌电控制使我国成为最早掌握肌电假手技术的国家8
万方数据
Chinese Journal
ofRehabΒιβλιοθήκη litation Medicine,Nov.2012,V01.27,No.1

材料性能和加工工艺等条件的制约,这两种智能膝关节只是 设计和制作了实验样机,至今没有产品化。 进入2l世纪以来,中南大学、东北大学、上海理工大学、 杭州电子科技大学、河北工业大学等高校在国家自然科学基 金和国家高技术研究发展计划(863计划)等支持下研究了气 压、磁流变膝关节及其控制方法,但也未推出相应产品。 2010年在“十一五”和“十二五”国家科技支撑计划资助 下,清华大学、河JLI业大学和国家康复辅具研究中心联合 开发了气动假肢智能膝关节和踝足假肢,目前正在进行临床 试用,计划推向市场。此外,清华大学、河:ILT.业大学、北京 大学、上海理工大学等单位,在国家自然科学基金等项目资 助下,正在开展由电机控制假肢关节运动的外动力下肢假 肢,有的已经加工出样机。

2024年智能假肢市场需求分析

2024年智能假肢市场需求分析

2024年智能假肢市场需求分析1. 引言智能假肢是一种结合了人工智能、机械工程和医疗技术的创新产品,旨在提供更好的生活质量和运动能力给身体残疾的人群。

随着人工智能和机器人技术的发展,智能假肢市场正逐渐蓬勃发展。

本文将对智能假肢市场需求进行分析,并探讨其潜力和前景。

2. 市场规模和增长趋势据市场调研数据显示,全球智能假肢市场规模逐年增长。

预计未来几年内,市场规模将进一步扩大。

这主要受以下几个因素的影响:•人口老龄化和身体残疾人口增加。

随着人口结构的变化,身体残疾人群的数量不断增加,对智能假肢的需求也相应增加。

•技术进步和创新。

随着人工智能和机器人技术的不断进步,智能假肢的性能和功能越来越强大,能够提供更加精确和自然的运动模拟。

•医疗保险和政策支持。

许多国家的医疗保险和政府政策支持智能假肢的研发和使用,促进了市场的发展。

3. 2024年智能假肢市场需求分析3.1 需求细分智能假肢市场的需求可以进一步细分为以下几个方面:1.上肢假肢需求:许多上肢残疾人士需要能够恢复手部功能的智能假肢,以便更好地进行日常生活和工作活动。

2.下肢假肢需求:下肢残疾人士需要能够模拟自然行走和运动的智能假肢,以提高其行动能力和体验。

3.运动专用假肢需求:运动员和运动爱好者对于能够提供更高性能和适应各种运动场景的智能假肢有着特殊需求。

4.儿童假肢需求:儿童患者对于能够适应生长发育和提供多功能的智能假肢需求较高。

3.2 市场竞争分析目前,智能假肢市场存在着一定的竞争。

主要竞争对手包括传统假肢制造商和专注于智能假肢研发的新兴企业。

传统假肢制造商在技术和创新方面相对滞后,而新兴企业则关注于利用人工智能和机器人技术进行智能假肢的研发。

3.3 用户需求分析用户对智能假肢的需求可以从多个角度分析:1.功能需求:用户希望智能假肢能够模拟自然运动,提供舒适的使用体验,并且具备多种功能,例如抓握、行走、跑步等。

2.外观设计需求:用户希望智能假肢在外观上更加接近真实肢体,以减少他们在社会交往中的压力和尴尬感。

2023年小腿假肢行业市场环境分析

2023年小腿假肢行业市场环境分析

2023年小腿假肢行业市场环境分析小腿假肢是指由人工材料制作的代替受损或缺失小腿部分的外部辅助器具,主要用于帮助行走和支撑身体重量。

小腿假肢在医疗设备市场中占有较大的份额,其市场需求也在不断的增加。

在市场环境分析中,我们需要从市场需求、竞争格局、行业技术发展等角度对小腿假肢行业的市场环境进行深入剖析。

一、市场需求随着人口老龄化、疾病和意外事故的增多,小腿假肢的市场需求日益增长。

在发达国家,运动、旅游等领域的兴起也刺激了小腿假肢市场的需求。

而在我国,由于康复医学意识的增强,越来越多的残疾人和失去小腿的人开始选择假肢,使小腿假肢市场潜力巨大。

二、竞争格局随着市场的发展,小腿假肢行业的竞争格局也趋于激烈。

国内外众多厂商纷纷涉足小腿假肢行业,企业数量不断增加。

同时,行业进入门槛较低,市场中大量的小作坊也加强了市场的竞争。

而一些大型企业通过品牌、市场策略和研发优势在竞争中居于领先地位。

三、技术发展随着小腿假肢制作技术的不断进步,小腿假肢的舒适度、功能性和美观度都得到了很大的提高。

目前,市场上的小腿假肢不仅能够迎合个性化需求,而且在弹性、耐用度、透气性等方面经过了多年的技术发展,已经达到越来越高的要求。

不过,小腿假肢的制作还需要更加先进的技术和材料支撑,才能更好的满足市场需求。

四、政策环境随着医疗设备市场的不断发展和政策的支持,小腿假肢的市场前景非常广阔。

近年来,国家政策支持和扶持残疾人康复事业,同时也出台了一系列价格、质量和准入方面的政策规定,有效规范了小腿假肢市场的发展。

总之,小腿假肢行业市场环境中充满了机遇和挑战。

面对激烈的市场竞争,企业需要通过技术研发和市场创新来强化竞争力。

同时,政策优惠和质量控制也是企业长期发展的必要支撑。

2023年肌电控制假肢行业市场调查报告

2023年肌电控制假肢行业市场调查报告

2023年肌电控制假肢行业市场调查报告肌电控制假肢是指通过肌电信号,将人体肌肉的活动转化为机械行动的一种技术。

它可以帮助残疾人恢复日常生活的功能,提高其生活质量和自主性。

肌电控制假肢行业市场潜力巨大,本报告旨在对该行业进行市场调查并分析其发展前景。

一、市场概况1.1 市场规模目前,全球残疾人口约为1.1亿人,其中约有1800万失肢人口。

以美国为例,据统计,约有200万美国人需要使用肢体假肢。

随着人口老龄化和意外事故的增加,肌电控制假肢市场需求不断增长。

1.2 市场竞争肌电控制假肢市场竞争激烈,主要的竞争对手包括传统的假肢制造商、医疗设备公司和创新科技公司。

传统假肢制造商在技术研发和产品更新方面存在较大的局限性,而医疗设备公司和创新科技公司具有更强的技术创新能力和研发实力。

1.3 市场趋势肌电控制假肢市场正朝着智能化、精准化和个性化发展。

随着智能技术的普及,肌电控制假肢可以更好地与人体肌肉信号进行交互,实现更自然的肌肉运动。

同时,个性化定制也成为市场发展的趋势,通过应用3D打印等技术,可以根据每个残疾人的特殊需求和身体形态设计制作假肢。

二、市场发展前景2.1 技术进步随着科技的迅猛发展,肌电控制假肢的技术不断突破。

目前,已经出现了多种先进的肌电控制技术,如表面肌电电极、肌电放大器和肌电信号处理算法等。

这些技术的不断发展和应用将进一步提高肌电控制假肢的效果和精准度。

2.2 市场政策支持各国政府纷纷出台政策支持肌电控制假肢的研发和应用。

例如,美国国家科学基金会资助了多项肌电控制假肢的研发项目;中国政府也加大了对假肢行业的支持力度。

这些政策的出台将进一步推动肌电控制假肢市场的发展。

2.3 市场需求增长随着人口老龄化和残疾人口的增加,对肌电控制假肢的需求将不断增长。

此外,随着医疗技术的不断发展和改善,残疾人群体的康复需求也在提高,这将进一步推动肌电控制假肢市场的发展。

2.4 创新应用领域肌电控制假肢还可以应用于其他领域,如体育训练、游戏娱乐等。

假肢市场调研报告

假肢市场调研报告1. 引言假肢是一种通过技术手段来替代失去的肢体,帮助残障人士恢复正常功能的装置。

近年来,随着科技的进步和人们对残疾人权益的关注,假肢市场逐渐得到发展。

本报告旨在对全球假肢市场进行调研,分析市场规模、发展趋势、竞争格局以及影响市场增长的因素。

2. 市场规模根据调查数据显示,全球假肢市场在过去几年稳步增长,预计未来几年仍将保持良好的增长势头。

截至2020年,全球假肢市场规模达到XX亿美元,预计到2025年将增长至XX亿美元。

主要推动市场增长的因素包括人口老龄化、运动伤害的增加以及政府政策的支持。

3. 市场分析3.1 假肢类型全球假肢市场根据不同类型的肢体替代,可分为上肢假肢和下肢假肢两大类。

目前,下肢假肢占据市场的主导地位,这是因为下肢功能的恢复对于失去肢体的人来说尤为重要。

3.2 地区分析全球假肢市场地区分布不均衡,主要集中在发达国家。

美国是全球最大的假肢市场,占据了总体市场的30%,其次是欧洲和日本。

发展中国家的市场规模相较之下较小,但随着经济的发展和医疗水平的提升,预计未来几年将迎来快速增长。

3.3 市场竞争格局全球假肢市场具有一定的垄断性,少数几家跨国公司占据了主导地位。

例如,全球顶级的假肢制造商之一是美国公司XX,其产品在全球范围内享有较高的声誉。

此外,还存在一些地区性的假肢生产企业,如中国的XX公司。

4. 市场趋势4.1 科技创新随着科技的不断进步,假肢技术也在不断更新和改进。

目前,智能假肢、仿生假肢等新技术得到了广泛关注和应用。

这些假肢具有更高的逼真度和可控性,能更好地满足残障人士的特定需求。

预计未来几年,科技创新将继续推动假肢市场的发展。

4.2 价格竞争和服务优化目前,假肢市场竞争激烈,价格是消费者选择产品的重要因素之一。

为了降低成本和提供更优质的服务,假肢制造商不断优化供应链和生产工艺,提高效率,并通过创新营销策略来吸引客户。

4.3 政府政策的支持政府的政策支持对假肢市场的发展起着重要作用。

假肢市场行业报告

假肢市场行业报告假肢市场是一个不断发展和变化的行业,随着科技的进步和人们对残障人士需求的关注不断增加,假肢市场也在不断扩大和创新。

本报告将对假肢市场的发展趋势、竞争格局、技术创新等方面进行分析,以期为相关行业提供参考和指导。

1. 假肢市场的发展趋势。

随着人口老龄化和交通事故频发,假肢市场的需求不断增加。

根据市场研究机构的数据显示,全球假肢市场规模从2015年的约20亿美元增长到2020年的约25亿美元,年均增长率达到4%。

其中,美国、日本、德国等发达国家是假肢市场的主要需求国家,而中国、印度等新兴市场也呈现出快速增长的态势。

另外,随着3D打印技术的应用和发展,定制化假肢的制造成本不断降低,这也为假肢市场的发展提供了新的机遇。

未来,假肢市场有望进一步扩大,并呈现出多样化、个性化的发展趋势。

2. 假肢市场的竞争格局。

目前,全球假肢市场的竞争格局相对分散,主要竞争者包括医疗器械公司、技术公司和专业假肢制造商。

在发达国家,一些知名的医疗器械公司如奥特康、欧姆龙等在假肢市场占据一定的市场份额,而在新兴市场,一些本土的假肢制造商也逐渐崭露头角。

此外,技术创新也成为竞争的关键。

随着智能化、轻量化、舒适性等需求的增加,一些科技公司开始涉足假肢市场,并通过研发新材料、智能传感器等技术来提升产品的竞争力。

3. 假肢市场的技术创新。

在假肢市场,技术创新是推动行业发展的关键驱动力。

目前,随着材料科学、生物医学工程等领域的不断进步,假肢的材料、结构、功能等方面也在不断创新。

例如,一些公司利用先进的材料如碳纤维、生物医用材料等来制造假肢,以提高产品的舒适性和耐用性。

同时,一些智能假肢也开始出现在市场上,通过搭载传感器、智能控制系统等技术,使假肢能够更好地模拟人体的运动和感觉。

另外,3D打印技术的应用也为假肢市场带来了新的变革。

传统的假肢制造需要经过多道工序,而通过3D打印技术,可以实现假肢的定制化制造,大大提高了生产效率和产品质量。

2024年智能假肢市场分析报告

2024年智能假肢市场分析报告1. 引言智能假肢是指通过使用先进技术和人工智能算法,使假肢能够更好地模拟和配合人体动作,并提供更高水平的控制和反馈功能。

随着技术的不断发展,智能假肢已经成为重要的辅助工具,为需要替代肢体的人们带来了希望和改善生活质量的机会。

本报告将对智能假肢市场进行全面分析,包括市场规模、市场增长趋势、竞争格局以及未来发展趋势等,旨在为投资者、企业以及相关研究机构提供准确的市场情报和参考。

2. 市场规模与增长趋势根据市场研究数据,智能假肢市场在过去几年内保持了稳定的增长,预计在未来几年内将保持稳定且迅速增长的态势。

截至2020年,全球智能假肢市场规模达到XX 亿美元,预计到2025年将增长至XX亿美元。

智能假肢市场的增长主要得益于以下几方面因素:1.技术创新推动市场发展:随着先进技术如人工智能、机器学习和神经控制系统的不断发展,智能假肢的功能和性能不断提升,满足了日益增长的用户需求。

2.人口老龄化带动市场需求:全球人口老龄化趋势明显,老年人和行动不便人群对智能假肢的需求逐渐增加,推动了市场的扩大。

3.医疗保健支出增加:各国政府和个人对医疗保健支出的增加,为智能假肢市场提供了更多的投资和发展机会。

3. 市场竞争格局智能假肢市场存在着竞争激烈的竞争格局。

目前市场上的主要参与者包括以下几类:1.制造商:全球范围内有多家知名的制造商参与智能假肢的生产和研发,如Ottobock、Touch Bionics、RSL Steeper等。

2.医疗机构:许多医疗机构也参与到智能假肢市场中,提供相关的服务和设备。

3.研究机构:在智能假肢研发领域,有许多研究机构也在积极投入,推动着市场的发展。

4.创业公司:由于市场潜力巨大,许多创业公司也加入到智能假肢市场中,推动了市场的创新和竞争。

4. 市场发展趋势在未来几年内,智能假肢市场将呈现以下几个发展趋势:1.技术进一步发展:随着人工智能、机器学习和神经工程等领域的进一步突破,智能假肢的性能将得到更大的提升,功能更加先进,进一步满足用户需求。

中国假肢行业市场环境分析

中国假肢行业市场环境分析1. 市场概述假肢市场是一个涉及假肢制造、销售和服务的行业。

随着人口老龄化趋势的加剧,运动损伤和意外事故的增加,以及医疗技术的进步,假肢市场的需求不断增长。

假肢可以为肢体残疾人士提供行动能力,改善他们的生活质量。

2. 市场规模据统计,全球假肢市场规模正在扩大。

其中,美国、日本和德国是全球最大的假肢市场。

根据市场研究机构的数据,预计到2025年,全球假肢市场规模将达到300亿美元。

3. 市场驱动因素3.1 人口老龄化随着人口老龄化现象的加剧,老年人患上慢性疾病和骨骼关节问题的可能性增加,从而提高了假肢市场的需求。

老年人对假肢的需求主要集中在下肢假肢和助行器具上。

3.2 运动损伤和意外事故增加随着运动活动的普及和露天活动的增加,运动损伤和意外事故的风险也相应增加。

这导致了更多的人需要假肢来恢复运动功能和生活能力。

3.3 医疗技术进步随着医疗技术的快速发展,假肢的设计和制造技术不断改进。

新材料的应用和先进的制造技术使得假肢更加轻便、舒适和符合人体工学。

4. 市场竞争情况目前,全球假肢市场竞争激烈,主要由一些大型公司和小型企业组成。

大型公司通常具有更强的研发能力、生产能力和销售网络,而小型企业则更加灵活和注重创新。

5. 市场发展趋势5.1 个性化定制随着技术的进步,个性化定制逐渐成为假肢市场的发展趋势。

通过3D打印等先进技术,可以根据用户的具体需求制定专属的假肢方案,提高用户的使用体验和满意度。

5.2 轻量化和智能化随着材料科学和电子技术的发展,假肢的重量不断减轻,同时智能化技术的应用也不断增加。

轻量化的假肢更加舒适、方便并提高了用户的运动效能。

6. 市场挑战6.1 高昂的成本假肢的制造和购买成本较高,对于一些经济条件较差的患者来说,可能难以负担。

此外,保险公司对假肢的报销政策也存在限制,进一步增加了患者的经济压力。

6.2 缺乏专业人才假肢的制造和调整需要一定的专业知识和技能。

在一些地区,由于医疗资源的不均衡分布,专业人才缺乏的问题成为制约假肢市场发展的挑战。

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假肢研究背景与发展现状
1 假肢研究背景 (1)
2 假肢国内外发展概况 (1)
1 假肢研究背景
古往今来,成百上千万人因为战争、疾病、工伤、交通事故及意外伤害而被截肢。

特别是近年来,随着工业、交通事业的迅速发展,这一数字正以惊人的速度增加。

根据全国残疾人抽样调查结果显示,目前我国现有肢体残疾人约 6000 万,其中下肢残疾者达到 600 万。

一项研究表明仅美国每年就有近 11 万人失去下肢,对于他们来说由于失去了人类最基本的行走功能,拥有一具控制自如的假肢是一件梦寐以求的事情,这种假肢将成为人体的一部分而不仅仅是身体的附属品。

随着经济的发展我国人民生活水平的提高,残疾人对于生活质量的要求十分迫切。

人工智能、计算机、信息、控制、康复医学工程等技术的发展,使肢体“再造”的梦想将成为现实。

同时,国外智能下肢假肢产品的价格由于种种原因,与国内残疾人整体的可接受范围相距甚远,完全依靠国外产品满足国内残疾人的需要, 在近期希望渺茫。

将当代先进的智能控制技术、计算机技术、微电子技术、机械设计与制造技术、新材料技术与生物医学工程和康复医学工程技术融合在一起,研究真正意义上的智能下肢假肢,使截肢者能以极为接近正常人的自然步态行走,这对于帮助他们重新回归社会主流、象正常人一样生活、学习和工作,对减轻社会负担,同时对填补我国在此研究领域的空白、对促进我国康复医学工程技术的发展无疑都具有极其重要的意义。

2 假肢国内外发展概况
国内从上一世纪八十年代初开始在假肢的研究方面也取得了很好的成绩。

清华大学精密仪器与机械学系的金德闻、张培玉、张济川、王人成、黄昌华等学者、教授在这方面做了很多开创性的工作。

他们采用最优化方法设计了一种六连杆假肢膝
关节,该膝关节在支撑期保持稳定性的同时,在摆动期内膝关节和踩关节的运动轨迹,以及大腿和小腿之间的角度变化关系相对于正常人都具有很好的逼近效果,能有效改善截肢者的步态。

而且清华大学在利用大腿肌肉的肌电信号识别不同路况(包括上,下坡道,上,下楼梯)方面取得了成功,从而为发展具有路况识别功能的智能假肢打下基础。

目前与欧美、日本和台湾等发达国家和地区相比存在相当大的差距,从事这
一领域研究和开发的大学和科研机构相对较少,我国假肢生产行业相关产业同欧美和日本相比整体上大约落后 20 年,各大假肢生产厂家目前的主要产品仍然停留在诸如游动式定摩擦膝关节、带手动锁定装置的膝关节、游动式复合制动膝关节,单轴式、多轴式及固定式假脚等,还没有企业能研制生产具有独立知识产权的智能假肢产品。

从事智能型假肢的研究工作,其目的和意义有两个:第一是要将智能控制技术、微电子技术、计算机控制技术、机械设计与制造、生物医学工程和康复医学工程等技术结合在一起,研制并开发出智能型机电假肢,使截肢者能以极其自然的步态行走,对于残疾人回归社会生活及改善生活质量具有决定作用,有着重大的社会意义。

第二是希望将所研究成果尽快转化为商品,以缩短我国假肢生产企业与国外先进水平差距,帮助该行业形成较大的规模经济,推动我国假肢生产行业的发展。

90 年代初至今这一时期国外假肢研究的最大进展是英国和日本,他们率先将微电子技术、计算机控制技术与康复医学工程技术融合在一起,相继研制出了智能型的假肢并 .已大量投入临床应用。

九十年代初以前研制的假肢存在这样一个问题 :假肢的步行速度不能自然、随意地跟随截肢者步行速度的变化而变化,不能满足截肢者希望在较大步速范围内变速行走以提高步行灵活性的需要。

在这种情况下,截肢者只能以与假肢固定摆速相匹配的步速行走,过快或过慢都将导致健康腿与假肢步行的对称性受到严重破坏,使截肢者更容易感觉疲劳。

为解决这一问题,以前主要通过用手指调整安装在气缸或油缸上特定部位的调整螺钉,改变缸内节流阀的开度,使之与期望的步速相对应。

但这种方法由于每次改变步速都需要用手指调整螺钉,结果使步行这一本来是无意识的运动变成了有意识地进行改变的运动
为了彻底解决上述问题, 1986年,日本的中川昭夫首次构想出基于微处理器的气动式摆动相控制膝关节,并在 1989年向全世界公开了该项技术。

1990年,英国布莱切福特公司获得公司获得了这一技术许可,由其资深工程师 Saced Zahedi 研制
出了世界上第一个智能假肢 IP(Intelligent Prosthesis),该公司在 1993年将 IP 投放市场。

1995年Zahedi又在 IP的基础上研制出性能更完善的智能假肢 IP+(Intelligent Prosthesis Plus)。

此外,日本的 Nabco Ltd.公司也在 1994年研制出结构类似于 IP+的智能假肢 NI-C111 (图1)。

目前国际上已开发出的商业智能膝关节假肢产品有 Otto Bock的C-Leg、英国布莱切福特公司研制的第二代自适应仿生人工腿ADAPTIVE2 和第三代全智能假肢 Smart IP (Smart Intelligent Prosthesis)和 Ossur公司的Smart Magetix Knee等(图2),其中Ossur公司的Smart Magetix Knee(图 3)的膝关节力矩控制采用的就是磁流变阻尼器。

这三种智能假肢有一些共同特点 :第一,膝关节都是单轴型 ;第二,腿直立期
都采用负荷制动式控制方法 ;第三,腿摆动时都采用气压控制方式 ; 第四,膝关节
的弯曲和伸展速度基本上都能跟随截肢者步行速度的变化而变化,较好地解决了以
前研制的假肢所面临的这一难题,这是智能假肢所具有的最优秀的特点。

智能假肢与以前研制的假肢最大的不同之处在于其膝关节弯曲和伸展的控制
上。

在智能假肢的膝关节内装有步速传感器、尾部带有小型电机的差动式单级空压
气缸、微处理器以及电池等。

步速传感器能实时检测出步行速度(以步行周
期的形式表示)。

空压气缸尾部的电机可以控制气缸内一个针阀(节流阀)的开
度,通过改变阀门开度可以调节膝关节弯曲和伸展的阻尼,从而达到改变膝关节弯
曲和伸展速度的目的。

IP+和 NI-C111 两种智能假肢都可以为截肢者提供五种速度
选择,并能自动纠正步态的偏差,减少行走的不适。

研制的自适应仿生人工腿 Smart IP , (c) Otto Bock 公司研制的 C-Leg 智能假肢
当其电池电压过低或微处理器出现故障时, 电机将停止工作, 但此 时阀门的开度仍被维持, 所以截肢者仍能按一定速度行走。

针阀只在步速变化时 才会动作。

以固定速度行走时 (允许有小幅波动 ) ,电机不会消耗电能。

IP+和 NI-C111 都是使用小型铿电池供电,电池寿命会因使用者的步行量、步速变化的 频率不同有所差异,一般为一年左右。

智能腿是目前唯一能够覆盖从慢到非常快的较宽步速范围的假肢, 某些截肢 者使用智能腿后能够实现 120 米/分钟左右这样一种接近跑步的速度。

(a) 图1 (a)英国布莱切福特公司研制的
(b)
IP+, (b)日本Nabco Ltd.公司研制的 NI-
C111 (a) (b) (c)
图2 (a)英国布莱切福特公司研制的自适应仿生人工腿 ADAPTIVE2 ,(b)英国布莱切福特公司
需要着重指出的是,英国和日本研制的 IP, IP+和 NI 一 C111 并非真正意义上的“智能”假肢。

它们之所以被业界称之为智能假肢,是因为在其设计中首次引入了微处理器芯片以及步速传感器,使其与以前的纯机械式假肢相比具有了自动调整步速的能力。

但是,其调整步速用的控制器采用的是开环结构,无法确保位置控制量(气缸内针阀开度)的实际值与期望值准确相等,控制精度不高,并且控制器中也未采用任何智能算法。

所以,如果把这些假肢称作为机电假肢更为合适。

另外据报道,近几年英国布莱切福特公司以及德国奥托搏克公司又研制出智能仿生假肢 C-Lego 智能仿生假肢是第三代,也是当今世界最新型的智能假肢,它主要有以下特点 :第一是它可即时探测到患者以不同速度行走、上下坡、上下楼梯、绊脚要摔跤等不同的行走方式和行走状态,并据此迅速做出反应,给假肢以恰当的控制和支持,让其智能跟随模仿健侧肢运动,使患者可象正常人一样行走与站立 ;第二是新型的力传感器与速度传感器组合,力传感器探测支撑期膝关节受力情况,速度传感器感应摆动速度,二者配合使用,微处理器可以瞬间精确判断患者所处的不同的行走状态和行走方式,同时,微处理器将所得信号进行加工处理,通过伺服电机控制膝关节液压系统 ;第三是独创的液压缸和汽缸组合装置,既发挥了液压缸控制支撑期安全可靠、力量强劲的特长,又突出了汽缸支持摆动期反应迅速,轻便敏捷的优点。

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