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碳纤维制作的假肢有哪些？
发布时间: 17:01 | 浏览次数：
　　在康复工程领域中，假肢是发展最早、最迅速的，因为人体运动器官的复杂性，所以适合人体运动假肢的机构也很复杂，并且假肢的质量将直接影响假肢患者运动所消耗的能量。为了有效的降低假肢的自重，密度低、强度高的碳纤维复合材料被应用到假肢制造中，使现代假肢更轻、功能完善。
　　碳纤维所具有的优势：比强度、比模量高、抗疲劳性好、可设计性强、安全性好，除了这些主要特征，还有减震性好、耐腐蚀磨损、工艺性好等重要的优异特性。
　　碳纤维在假肢领域的应用：
　　1.假脚
　　主要是用来支撑人体的重量，在运动过程中产生推力。碳纤维复合材料制作的假脚对于积蓄能量输出比例高达九成以上，能让使用者更省力。目前高端储能假脚大部分采用碳纤维复合材料制作。
　　2.碳纤维脚踝
　　人体的脚踝和脚的连动对于身体的平衡和支撑有着关键的作用，碳纤维制作的踝关节能够实现人体跳跃功能，另外脚踝和小腿假肢的衔接部分也可用碳纤维实现，制作出来的整体非常精美。
　　3.碳纤维膝关节
　　腿部受损除了脚部以外，膝盖的损伤也很常见。制作这个关键的材料有很多种，钢结构的太重，铝合金的强度差、不耐用，钛合金的价格过贵，碳纤维相对来说是性价比最高的材料。目前大部分膝关节假肢使用的是碳纤维框架结构，这类产品重量轻而且结构稳定，使用的时候关节摆动平滑省力。
　　4.残肢链接腔
　　假肢和人体的链接传递部分称为接受腔，主要包裹残肢和传递力量。这个部分承重要求高、且不能太重，碳纤维材料也可作为制作此部位的材料。包容残肢的部分可用聚乙烯板，支撑体可使用碳纤维制作框架结构，实现轻松支撑和传递力量。
　　在我国有数百万人口需要安装假肢，但是国内大部分产品重量大、性能低。碳纤维材料能够让假肢产品的性能大大提升，制作出强度高的碳纤维假肢还需要更多医学人员和复合材料人的通力合作。相关产品：
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影视特效用的人体硅胶 制作假肢专用人体硅胶材料
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@88.com 版权所有作者：沈春蕾 来源： 发布时间： 14:39:25
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人造电子皮肤：假肢使用者重获触觉
一袭丝绒长裙，一身优雅气质，鲍哲南和另外4位女科学家于日前一起摘获了2017年度&世界杰出女科学家奖&。
鲍哲南，美国斯坦福大学化学工程系华人教授，人造电子皮肤的发明者。正是因为有了鲍哲南的发明，假肢使用者又能重新拥有触觉。她的研究致力于以电导材料替换传统聚合物，从而创造具备人体皮肤触觉功能的电子皮肤。鲍哲南告诉《中国科学报》记者：&这种皮肤的潜在应用即将问世。&
皮肤需要的传感器
鲍哲南向记者展示了她团队合成的一种弹性体材料，并介绍：&我们将其用作聚合物粘合剂和电池的电解质。将这块聚合物装入电池中，电池内部就具备了用于存储和传输锂离子的所有材料。这种材料硬度很高，但如果用力拉它，又会展现出柔性和延展性。&
鲍哲南团队研制的材料还具有我修复功能，她说：&如果我们划拉或者切割它，然后再将它们重新放置在一起，断裂的化学键可以重新连接将材料修复为一个整体。&
她用手机屏幕打了个比方，手机屏是玻璃的，它没有自我修复能力。但如果我们采用塑料，当然这种塑料不是完全透明的，还是有颜色的，当有划伤时，材料可自我修复，那么我们的手机屏就不会出现划痕了。
鲍哲南总结了自己团队研发的材料，它们不仅是高电导性和高透性的，与以往的透明导电材料相比，这类材料还具有弯曲性、韧性和柔性。&因此，我们的材料将来可用于制造柔性显示器。现在有一些导电材料可替代玻璃甚至是塑料，但如果将其弯曲，可能会被折断或出现裂纹，而我们的材料强度非常高。&她补充道。
&我们始终在柔性电子材料领域寻找令人兴奋的新机会。&鲍哲南说。早在8、9年前，鲍哲南团队就开始致力于传感器的开发工作，包括压力传感器和触觉传感器，其后，她们还开发出了温度传感器和湿度传感器。&然后突然有一天，所有的一切似乎都汇集起来，我联想到，这些装置正是我们的皮肤所需要的传感器。&
来自柔性电子的挑战
硅在各行业的应用已有60多年的悠久历史，尤其对半导体行业的发展做出了重大贡献。鲍哲南团队研发的目标不是取代硅，而是寻找新的可能性机遇，创造一种新的电子产品形式。&这是一个美好的梦想，但要梦想成真通常意味着迎接挑战。&她感叹道。
鲍哲南不想为她的梦想设界，而是希望让梦想走得更远。&例如，我们的手具有感知和触摸能力。也许通过我们制造的这些人造皮肤，可使我们的手也能&看见&&&这是我们现在所不具备的功能。&她说，&我们只能用眼睛看东西或通过触摸感知事物，如果我们制造出人造皮肤，也许我们不仅可以靠触摸感受，甚至可以靠触摸&看&东西。&
用户可能说：&我在电脑或应用程序中写道，就是这些特性：我希望它的长度可拉伸至两倍，我希望它在一个月内降解，我希望它在一分钟内自我修复。然后，我们就能够开发出按照这一特性设计的材料。&这是鲍哲南团队的长期目标。
在不久的将来，鲍哲南的人造皮肤主要应用是假肢，这可帮助失去四肢的人恢复触觉。鲍哲南希望自己开发的材料可用于可穿戴电子设备，并完美贴合肌肤，仿若无物。&在某些情况下，我们甚至看不到它，但可穿戴电子设备可以测量我们的人体或健康状况，并提供关于我们活动和健康状况的信息。&
多年的研究实践也让鲍哲南发现，在柔性电子材料领域里面，挑战有很多。鲍哲南想要的这些电子器件要模拟人的皮肤的性能，该性能有拉伸性、自修复性，还有可以生物降解性，而现在的电子器件都是用硬性的材料做的，很难实现这些性能。&因此，要做成皮肤一样的电子器件，先要发明新的材料，也就是要从分子设计的方面去实现。&
鲍哲南解释道：&我们需要让这些材料可以感受，有知觉，有触觉，可以感受到周围的温度和不同的环境，所以，我们设计了像金字塔一样形状的传感器，这个金字塔传感器具有很高的灵敏度，如果温度改变时电信号也会改变。&
鲍哲南团队在研发柔性材料过程遇到的最大挑战是将上述电信号通过神经中枢传输到大脑，然后大脑必须能够理解这些电信号，所以这些电信号需要有一定的传输方式和形状。&那我们还需要设计一些电子电路，将测试到的信号变成大脑可以理解的信号，并且在动物大脑成功演示。&
在鲍哲南的看来，人造皮肤的愿景可以使她打破挑战，梦想成真。
改变人类生活的研究
鲍哲南是1990年去的美国，当时她在国内读大三，到了美国一边打工一边读书，她很感谢芝加哥大学的一位中国教授，给她指了一条明路。&教授接受了我进入芝加哥大学，虽然当时我只有本科学位。&
1995年，鲍哲南获芝加哥大学博士学位后进入贝尔实验室，她的研究是柔性电子和软性电子这方面。鲍哲南告诉记者：&在贝尔实验室做了8年研究之后，我希望做一些可以改变人类生活的研究。&
2003年，比较喜欢和学生一起工作的鲍哲南去了斯坦福大学，并选择了柔性电子，用她的话说是：&人造皮肤既可以造福人类，也可以大大的拓宽柔性电子的这个领域，而且有可能颠覆整个电子工业的发展前景，所以我选择了这个方向。&
早在鲍哲南去到贝尔实验室之后，在她和物理学家，电子工程学家一起工作中意识到，只有和跨学科的工作者一起工作，才可以开展跨越性的研究。
鲍哲南指出：&我做科研的目标并不是得某个奖，而是希望达到科学的最高境界，能够用我所做出来的研究成果去帮助人类，如果用得奖作为目标的话，就很难尽心做研究。&
&打印& 发E-mail给：&
以下评论只代表网友个人观点，不代表科学网观点。&
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是用于小腿截肢的假肢。适用于膝关节间隙下8cm至内踝上7cm范围内截肢的。
小腿假肢构造
小腿假肢由接受腔、悬吊部分、小腿连接部分、假脚和踝四个部分组成
。接受腔是残肢和假肢之间的纽带，它通过包容残技的体积，来实现力和运
动的传递。悬吊部分（膝上环带）使假肢悬吊在残肢上，假脚不仅满足美观
要求，而且要满足行走功能的要求，它可分为静踝脚、单轴脚、多轴脚等。
小腿连接部分把接受腔和假肢连接起来，它具有以下功能：
（1）正确连接假脚和接受腔；
（2）将病人体重从接受腔传递到假脚上
（3）使腿美观。
根据构造，小腿假肢可分为：
1、壳式假肢（也称外骨骼式假肢）：它用壳体来承受载荷，并且壳的
外形制成人体肢体的形状。小腿假肢通常用玻璃增强材料、碳纤增强材料、
铝或聚乙烯板材做成。其中铝、聚乙烯板材或碳纤做成的小腿假肢通常是空
2、骨骼式假肢（又称内骨骼式假肢或组件式假肢）：它是一条金属管
或塑料管将接受腔、假脚和踝连接起来，所有压力都通过连接管传递；装饰
外套使用柔软的海绵制作，使假肢看起来更逼真。
小腿假肢主要材料及其应用
目前，聚乙烯逐渐成为制作接受腔的常用材料。它具有容易压模，热塑
成形的特点，且价格便宜，便于制作普及型小腿假肢。使用聚乙烯管材制作
的普及型小腿假肢坚固、耐用、轻便、价格低廉。
2、聚乙烯（PE）泡沫塑料　是一种合成泡沫材料，广泛用于做内衬套，加热后可以直接套在修磨好
的石膏阳形上成型，聚乙烯泡沫为残肢提供了一个减振面，使患者穿着更舒
适。　3、木材　通常都有内硬木龙骨，使脚体坚固。
4、布料　用作残肢袜套、腹带、布带和上肢的肩带。残肢袜通常用毛料、棉和人
造纤维及其它合成材料混合制作。它们的作用是使皮肤干燥，垫起残肢，减
少剪力和缩小体积以改善适配。
小腿假肢分类
小腿假肢的品种较多，主要有以下几种。
1．传统型小腿假肢
传统型小腿假肢采用插入式接受腔，假肢为外壳式结构，设有金属的膝铰链和皮革制作的大腿上靿。穿戴时依靠大腿上靿勒紧固定，因此对血液循环有影响，而且接受腔的适配也不够合理，不能与残肢全面接触；但有小腿铰链稳固膝关节，负重能力强，假肢的适用范围较宽，生产成本也较低。
根据接受腔用材不同，这种假肢可分为铝小腿假肢、皮小腿假肢、木小腿假肢等。目前各地假肢厂生产的传统小腿假肢所占数量已不多，主要是铝小腿假肢。皮小腿假肢，因其腔体柔软、舒适且保温性较好，较适宜北方患者使用。木小腿假肢透气性好，不易变形，便于清洗，仍有一些患者乐于使用。
2.髌韧带承重小腿假肢
髌韧带承重小腿假肢是现代假肢的最早产品，它以髌韧带为主要承重部位（接受腔前壁开有凹槽），采用树脂复合材料层积抽真空成型接受腔，去掉了金属膝关节铰链和大腿上靿。因此，较之传统小腿假肢，不仅变插入式接受腔为口型与残肢服贴、重点部位承重的接受腔，更符合人体的生理解剖要求，而且除去了大腿上靿的束缚，减少了对血液循环的影响，穿戴也较舒适方便。
髌韧带承重小腿假肢按其接受腔的悬吊方式，又分为PTB（环带式）、KBM（楔子式）、PTES（包膝式）三种：
⑴ PTB(patellar-tendon-bearing)小腿假肢——是带有髌上环带的髌韧带承重小腿假肢，适用于小腿中部截肢的患者。
⑵PTES(prosthese-tibiale-emboitage-supracondylienne)小腿假肢——是包膝式髌韧带承重小腿假肢，其接受腔前壁延伸到髌骨上缘，包裹住髌骨，接受腔两侧亦延伸到股骨内外髁上缘。这种小腿假肢的悬吊性能好，可用于小腿残肢过短的截肢患者。
⑶ KBM(kondylen-bettung-MOnster)小腿假肢——是楔子式髌韧带承重小腿假肢，其接受腔前壁止于髌骨下缘，两侧成翼状突起，延伸到股骨内外髁上缘，在内上壁设有一个可拆卸的符合股骨内髁形状的楔形板，当残肢穿进接受腔后，再插入楔形板，而起到悬吊固定作用。这种小腿假肢只是采用了与PTES不同的悬吊方式，穿着外观略好于PTES ,也适用于小腿残肢过短的截肢患者。
3.TSB(total-surface-bearing)全接触式小腿假肢
TSB全接触式小腿假肢的主要特点是在专门的承重取型架上残肢承重状态下取型，因此其接受腔具有全表面接触，承重合理的特点。TSB全接触式小腿假肢接受腔的两侧面适当向上延伸，可不用髌上环带悬吊，能适用于各部位小腿截肢的患者。
4.PTK(prostheSe-fibiale-Kegel)小腿假肢
PTK小腿假肢是近年来综合了髌韧带承重小腿假肢和全接触式小腿假肢的特点发展而成的。在进行接受腔取石膏型时要用专门的压块紧紧地压住股骨内髁。PTK接受腔的形式类同KBM，前壁向上延伸到髌骨上缘，但在髌骨处开槽；两侧壁向上延伸到股骨内髁且具有一定弹性，在股骨内上髁上缘有一向内凸起楔状突起，起悬吊作用；接受腔的内衬套似PTES，做成整体包膝式。这种小腿肢承重合理，悬吊力强，活塞作用小，穿脱方便，能适用于各部位小腿截肢（包括残肢过短）的患者。
小腿假肢穿戴训练要求
一、穿假肢
将残肢套套在残肢上，残肢末端留些余度，以免压迫残肢末端。然后套上软衬套，再将残肢插入接受腔。
二、站立训练
为使重心引出的垂线落到跖趾关节部位踵部之间的中央，站立时，身体稍向前用力，不要让前方缓冲器松弛，站立时要双腿均匀承重，最初加在假肢侧的体重只是整个体重的1/3。
三、用下肢假肢单腿站立训练
用下肢假肢单腿站立的训练在平行杠内进行，要注意使骨盆保持水平，当上体有倒向健肢侧的感觉为正好。开始时双手扶杠，最后双手离开平行杠。
四、平行杠内的步行训练
注意双脚迈进步幅应一致。原则上假肢侧步幅稍短。为防止踵触地时引起打软腿，股四头肌要用力抗衡。在使用静踝软跟假脚的情况下，应当有后跟下陷的感觉。
五、平行杠以外的步行训练
如果在平行杠内双手不扶杠可以行走的话，那么在训练室内行走就能比较容易。为得到好的步态，要努力缩小双脚间隔。行走时注意不要低头，眼睛平视远方，这样身体自然就会挺直。当可以在平地上行走之后，再到不平整路面、阶梯、坡路上行走。
小腿假肢日常维护
为了保持假肢的平常功能，延长使用寿命，应注意以下假肢的日常维护事项。
一、保持接受腔内面的清洁。如果接受腔内面不洁，会增加残肢皮肤感染的危险。每天晚上睡前将接受腔（内衬套）内面用温水清洗，擦拭干净。
二、经常清洗和更换残肢套。
三、如果接受腔某处压痛残肢时，可用挖空压痛部位的衬垫或用毛毡填起压痛部位周围的办法解决。
四、当感到接受腔松弛时，先采用增加残肢套的方法解决；如仍过松，可在内衬套四壁粘上一层毛毡解决。必要时，更换新接受腔。
五、塑料壳式假肢，不能放在高温容器旁。寒冷时，也不能用火烤温后使用，防止变形，而影响使用的效果。
六、因汗渍弄脏的皮革类要用碱性小的洗涤剂或肥皂洗刷，洗刷完后再涂上护革油。
七、在使用假肢前，要常查看膝上环带，如发现开线或裂口要及时缝补。
八、在假肢使用前，要经常查看假肢连接件，有无松动现象，如发现有松动现象，要及时坚固维修。以防产生更大程度的损坏和摔倒的危险，因此，在使用假肢时应保持最佳状态。
九、假肢脱下后，要靠墙立放或平放在地面或桌面上，上边不要摆放重物，以防止变形，而影响使用。
十、假肢严禁水浸泡，否则影响使用效果。
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