人体残肢皮肤摩擦自适应机制研究及舒适性假肢界面设计

残肢皮肤与假肢连接界面的摩擦损伤问题已严重影响到残疾人功能康复和生活质量。本项目针对这一问题，在模拟假肢接受腔环境下开展预防皮肤摩擦损伤的皮肤自修复磨合适应性研究及舒适性假肢连接界面设计。试验采用面面接触模式和往复摩擦运行方式，研究皮肤摩擦-修复-逐渐适应过程中的摩擦-修复循环次数、自修复周期、压力、摩擦力、位移幅值、频率及时间等参数变化，并结合皮肤组织、表面结构变化及皮肤生理感知和反射调节功能等综合分析测试技术，揭示皮肤摩擦损伤极限前的自修复磨合适应性规律；并通过接受腔材料表面的仿生学设计，硅胶内衬套和残肢袜套材料的力学性能和表面结构等设计，实现与皮肤摩擦接触最佳的适应性和舒适性。通过本项目研究，不仅可以了解皮肤适应的摩擦学行为规律，建立摩擦与皮肤生物活性关系，客观量化地表征摩擦舒适度指标，而且为假肢穿戴者的功能康复训练和新型舒适的假肢设计和制作提供重要依据。

残肢皮肤与假肢连接界面的摩擦损伤问题已严重影响到残疾人功能康复和生活质量。已有的研究尚不能清楚揭示残肢皮肤的摩擦损伤机制，而假肢接受腔界面设计中也未充分考虑到造成皮肤损伤的摩擦学因素。本项目针对这一问题，在模拟假肢接受腔环境下开展了预防皮肤摩擦损伤的皮肤自修复磨合适应性研究及舒适性假肢连接界面设计。主要研究进展包括：.（1）通过小腿残肢与接受腔界面在一个步态周期内的临界参数数值模拟及摩擦学行为分析，揭示出皮肤表面最大正应力和剪切力均发生在髌韧带处；在髌韧带等高应力区，残肢皮肤与接收腔界面以静摩擦为主，在低应力区，界面间产生滑动摩擦，39.5KPa为接触界面发生相对滑动的临界正压力值；.（2）通过测试人体生理反应和心理反应反馈信号研究了人体皮肤在不同摩擦条件下的舒适度感知能力；建立了人体不适度感知与各生理指标和摩擦刺激之间相关性数学模型，实现了人体皮肤对摩擦过程中不适度感知的数值量化；.（3）揭示了皮肤的摩擦损伤及自适应机制：皮肤经历了数次摩擦损伤-修复交替过程后，皮肤表面具有明显的角质化增厚趋势，对摩擦损伤的防御和自适应能力逐渐增强；通过研究找出了皮肤出现损伤前的压力、频率和接触时间阈值以及皮肤的自修复规律；.（4）设计并比较了不同表面结构、力学性能的硅胶内衬套材料：与皮肤接触界面上具有粗大微凸体，与接收腔接触界面上具有针织结构的硅胶内衬套材料，有利于降低与皮肤的摩擦能耗，减轻皮肤发热和变形，降低皮肤的摩擦损伤风险，提高残肢患者穿戴舒适性。. 本项目的研究结果为假肢穿戴者的功能康复训练和新型舒适的假肢设计和制作提供了重要的理论依据。在本项目的资助下，发表学术论文14 篇，其中，SCI 检索6 篇，EI 检索 13 篇；申请国家专利3 项，授权1 项；作国际会议报告 4 次，国内会议报告 3 次；培养毕业硕士6 人。.