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  來自中國江南大學的一群年輕工程師,通過研發(fā)手功能康復軟體機器人為患者提供精確、高效的康復訓練,重燃中風患者手部康復的希望。憑借“Handy手功能康復軟體機器人”,江南大學設計學院整合創(chuàng)新設計專業(yè)的黃堇朔及其團隊成為了2019年中國地區(qū)戴森設計大獎冠軍的獲得者。他領銜設計、研發(fā)的這款軟體機器人,成本低廉,輕型智能,人機良好交互,控制精度高,安全便攜,能夠滿足不同手功能運動障礙康復周期及對象的康復需求。
  《中國腦卒中防治報告2018》指出,中風仍為我國成年人致死和致殘的首位原因。而隨著人口老齡化的加重,預計每年腦卒中的患者數(shù)量還會急劇上升。中風發(fā)生以后,患者常伴隨語言功能、運動功能、認知功能受損等,后遺癥康復期較長。此外,中風造成的腦損傷所引發(fā)的癱瘓性肌肉收縮常常會令手部關(guān)節(jié)永久性地處于繃緊狀態(tài),使得拉伸肌肉愈加困難。手臂的痙攣會造成緊握拳頭、彎曲手肘以及手臂緊緊擠壓在胸部等情況,這會嚴重影響中風幸存者進行穿衣等日?；顒拥哪芰?。
  Handy手功能康復軟體機器人通過軟硬件結(jié)合的設計,為中風患者提供成本低廉、控制精度高、安全便攜的解決方案,滿足不同患者的康復需求
  設計團隊負責人黃堇朔說:“在調(diào)查和研究中,我發(fā)現(xiàn)有關(guān)行業(yè)報告中曾經(jīng)提及,據(jù)不完全統(tǒng)計,僅2016年全球新增中風病人1370萬,其中中國就占了40%,為551萬人。其中大部分人在病發(fā)后失去了手部功能。我們團隊所設計的手功能康復軟體機器人采用軟體結(jié)構(gòu),使用肌電信號模擬有規(guī)律的手部運動,達成閉環(huán)式康復交互體驗,幫助病人恢復。手部的康復是一個非常精密的過程,我們通過這個閉環(huán)的神經(jīng)-肌肉康復系統(tǒng),為患者進行康復訓練,幫助提高肌肉的恢復效率?！?br />   戴森設計大獎中國區(qū)評審對獲獎作品評價道:
  同濟大學設計創(chuàng)意學院院長婁永琪教授:“手功能運動障患者日漸增長,而傳統(tǒng)的康復理療師數(shù)量和質(zhì)量已經(jīng)滿足不了迫切而龐大的康復需求。我在這個設計中看到了對現(xiàn)實問題的關(guān)切與思考,進而提出了有益的解決方案?！?br />   清華大學美術(shù)學院副院長趙超教授:“戴森設計獎的理念重在解決實際問題,我在Handy手功能康復軟體機器人上看到了實現(xiàn)手部康復訓練任務需求與其他功能性、交互性需求的潛能,團隊配合默契,特別是能夠?qū)⒓‰娦盘査惴ㄅc采集、系統(tǒng)硬件搭建與產(chǎn)品工程設計和實物模型于一體,實現(xiàn)了軟硬件的有機結(jié)合?！?br />   浙江大學國際設計研究院副院長孫凌云教授:“這項設計不僅具有技術(shù)可行性,而且具有嚴謹?shù)脑O計思維。與同等效率的機械結(jié)構(gòu)相比便宜而且耐損,兼顧了技術(shù)與商業(yè)的考量,具有高度的實踐性?！?br />   上海交通大學設計學院設計系主任張立群教授:“戴森一直致力于解決容易被人們忽略的各種生活問題。我認為這項設計與戴森設計獎鼓勵迭代設計過程的觀念相契合,很好地實現(xiàn)了創(chuàng)新點與實際應用場景的結(jié)合。”
  Handy團隊表示,目前他們已完成了第一代原型機的制作,在驅(qū)動器彎曲程度與信號準確度上較為理想。第二代原型機的制作即將完成,升級后成本更低,更加便攜。此外,為了使訓練內(nèi)容不過于枯燥,該機器人還融入了小游戲等娛樂元素,激發(fā)患者的訓練興趣。黃堇朔補充說,在一些專家和實驗室研究成果的幫助下,該團隊計劃將Handy繼續(xù)升級,并投放到醫(yī)院進行試點,進一步推廣到中風人群手部康復市場。
  設計的工作原理
  Handy手功能康復軟體機器人可以基于常規(guī)的運動模擬和肌電信號幫助病人進行康復交互,其依托閉環(huán)的神經(jīng)-肌肉康復系統(tǒng),可以模擬正常人的手部手部運動機制。電腦、iPad等給患者發(fā)出聲音與圖像指令后,患者大腦接受信號后會產(chǎn)生運動趨勢,但因病癥并不能完成相應動作。此時位于患者手部與手臂肌肉群的肌電感應器可以捕捉患者運動趨勢,在捕捉到后,系統(tǒng)會通過氣泵驅(qū)動位于患者手指上方的軟體驅(qū)動器進行彎曲,從而完成整個操作流程。重復進行這種訓練,系統(tǒng)可以個性化地為患者進行康復訓練,充分提高神經(jīng)與肌肉的修復效率。
  Handy采用了一種胞元拓撲結(jié)構(gòu),通過充氣進行彎曲,橫截面有蜂窩狀鏤空,以保證軟體驅(qū)動器在充氣時有較好的彎曲與伸長角度,同時可以保證它的輸出力度。其集康復有效性、合理性、周期性、可靠性、安全性、舒適便攜性與經(jīng)濟實用性于一體,能夠適應不同治療階段的需求,完成基本康復動作,提升用戶體驗。
  2019年戴森設計大獎全國入圍獎
  戴森設計大獎
  戴森設計大獎在27個國家和地區(qū)進行評選。大賽專向?qū)W習產(chǎn)品設計、工業(yè)設計、工程專業(yè)的大學在讀生和新近畢業(yè)生(畢業(yè)四年內(nèi))開放。
  大賽鼓勵那些挑戰(zhàn)傳統(tǒng)、憑借工程方法,“以少勝多”而實現(xiàn)的創(chuàng)意,以及致力于環(huán)境保護的設計。最好的發(fā)明總是簡單實用,但又能為現(xiàn)實世界中的某個問題提供解決方案。大賽將在賽區(qū)覆蓋的各個地區(qū)內(nèi)評選出1名國家及地區(qū)組優(yōu)勝者,然后經(jīng)過最終階段,由詹姆斯·戴森本人從中選出1名國際組優(yōu)勝者。
  戴森設計大獎由詹姆斯·戴森基金會主辦,這一慈善機構(gòu)2002年成立于英國,致力于啟發(fā)支持下一代工程師。
  戴森設計大獎參加資格
  任何就讀于澳大利亞、奧地利、比利時、加拿大、中國、法國、德國、中國香港、印度、意大利、愛爾蘭、日本、馬來西亞、荷蘭、新西蘭、俄羅斯、新加坡、西班牙、韓國、瑞士、中國臺灣、英國和美國的產(chǎn)品設計、工業(yè)設計或工程專業(yè)的在校生或畢業(yè)四年內(nèi)的畢業(yè)生。
  如需了解戴森設計大獎的更多信息和最新動態(tài),請關(guān)注詹姆斯·戴森基金會的Facebook和Twitter。

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