嘉諾撒聖家書院-智能復康裝置- Makelog(造物记)

香港理工大學工業及系統工程系
The Hong Kong Polytechnic University
Department of Industrial and System Engineering
全港中小學產品設計大賽2018-19
Hong Kong Product Design Makeathon 2018-19

步骤1 介紹 - 背景與目標

(Product-related background information and product objectives 産品相關的背景資料及産品的目標)

隨著科技的發展，現今都市人越來越依靠科學發明品。這不但可以為都市人帶來便利，更能為有需要人士提供適切的支援。相關發明品能為各類痛症或功能障礙患者協助治療、改善患者的活動能力，舒緩痛症。與此同時，專職醫療求才若渴。據相關報告研究推算，至2030年，物理治療師將出現人手短缺。其中如物理治療師最多欠缺達933人，是除醫生、普通科護士外，短缺最為嚴重的專業。根據食物及衞生局發表的《醫療人力規劃和專業發展策略檢討報告》，物理治療師，現時每1名物理治療師須照顧2,495名市民。因此，這些產品也可以減輕他們的工作負擔。(Source: http://www.bauhinia.org/index.php/zh-HK/analyses/619)

是次專題以一些需要接受復康治療的人士為目標。因社會上有不少人都因為種種原因而要接受物理治療，這次專題可以在他們接受治療時，以輔助性質，改善患者的活動能力，舒緩痛症。合適病例如:肌肉或關節勞損 (頸痛、肩周炎、網球肘、哥爾夫球肘)、職業性筋肌勞損(腕管綜合症、手指屈曲肌腱腱鞘炎)等等。手術前的預備訓練及手術後的復康也可使用這產品，以幫助有需要人士。這個產品會利用氣動原理，協助患者復康過程，逐步回復健康。

透過産品協助患者作物理治療，成品可配戴於身體各個關節，原型 (Prototype) 暫時針對關節復康用。而將來可再針對其他的身體部位，再作大小及樣式的調節。

步骤2 方法 - 產品設計和使用技術

i. Product Design 產品設計 (Conceptual design drawing or photos概念設計圖或照片)

ii. Techniques 技術

(Technologies and tools you used to produce the product 生產產品的技術和工具)

這裝置以氣動原理，由外部提供氣壓驅動，作推拉動作，其過程就像人體的肌肉運動。使用這個產品比馬達佔更少空間，動作更貼近人類原生的活動能力，使用者能更靈活使用。因我們使用氣動組件，裝置的可攜性大大提高。

由於不少人都因使用電腦或日常姿勢不正確而使肌肉受損。因此，邀請老師、家長和同學做試驗，便能進行研究，使這個智能復康裝置能實踐出來。

步骤3 產品演示

(Demonstration of working principle and functions介紹工作原理和產品功能)

工作原理: 使用帶有壓縮空氣源的驅動氣動氣缸，可以模擬身體的自然運動，為康復或物理治療提供幫助。

產品功能: 本次的模型把裝置應用到腳部，透過提供氣壓推動，令裝置達到伸縮的效果。我們在裝置上放置了一個平板，以模擬讓使用者坐下以及放置腿部的位置。啟動裝置後，腿部底下的平板會隨著我們的操控伸縮，為求令用家會有拉筋的效果。在這個過程，我們希望可以讓使用者順利渡過復康過程。

i. Techniques 技術

(Technologies and tools you used to produce the product 生產產品的技術和工具) Techniques for Implementation of the Product:

Microcontroller:

- Microcontroller Used: Arduino Mega 2560

- Special Board Installation: Nil.

Sensors:

- Buttons

Actuators:

- Pneumatic Cylinders

- Air Muscles

Miscellaneous:

- Air Pump / Compressor

- Compressed Air Tank

- Stationery for Prototyping Tools of Product

Production:

- Drills & Screw Drivers

- Cable Ties

- Acrylic Cutters and Glue

- Scissors

- PVC / Silison Tubes

- Connectors

- Bolts & Nuts

- etc.

Arduino Code:

代码

#define pinValve 2 #define pinButton 8
void setup() {
pinMode(pinValve, OUTPUT); pinMode(pinButton, INPUT);
}
void loop() {
if (digitalRead(pinButton)== HIGH) { digitalWrite(pinValve, LOW); // activate
} else {
digitalWrite(pinValve, HIGH); // deactivate
} }

步骤4 物料清單(BOM)和成本估算

步骤5 總結

我們使用氣動技術代替傳統電機重新設計復康設備可以對有需要的人提供幫助。我們的產品有以下的好處:

❖ 因為空氣很輕，所以可以減少康復設備的尺寸和重量

❖ 增加康復產品設計的靈活性

❖ 壓力可以通過利用潛在的能量轉換成生產力

嘉諾撒聖家書院-智能復康裝置 简单

香港理工大學 工業及系統工程系 The Hong Kong Polytechnic University Department of Industrial and System Engineering 全港中小學產品設計大賽2018-19 Hong Kong Product Design Makeathon 2018-19

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Hong Kong Product Design Makeathon 2018-19