醫學人體健康和生物力學工程,壓力測量診斷的物聯網時代來臨了
如果問您日常使用中設計最有效,最複雜的工作結構是什麼?電動還是混合動力車?發電廠?商用電傳飛機?大多數人會用以下答案之一或類似的答案。
但是人體呢?我們大腦的容器。
我們每個人每天使用的骨骼結構和肌肉系統經常被要求通過舉重,跳躍(從一個視頻會議到另一個視頻會議)或跑步(對於有運動傾向的人,或者對於那些有運動能力的人)吸收異常苛刻的負荷「新常態」期間在家中的小孩子)。
我們的骨骼系統由許多關節組成,其中大多數關節必須在正常的一天中不斷響應我們對關節的需求。我們身體中的骨骼和肌肉系統會通過複雜而精心設計的人體傳遞外部和內部的壓力和負荷。
類似於它們在造船,飛機設計或汽車測試等機械應用中的使用,聽到微測量實驗應力分析和換能器級產品在人類的研究,診斷和治療中起著重要作用也就不足為奇了。
近年來,生物力學領域(生物結構系統研究的名稱)得到了飛速發展。隨著這種增長,人們對Micro-Measurements Advanced Sensors Technology應變儀,脆性塗層,應變計儀器和光彈性的興趣和使用大大增加了。
我們的壓力和力分析師(應用工程師)定期與初創公司的創始人,醫學研究人員,生物力學工程師和實驗室技術人員就測試和測量應用進行交流。最近的一些項目包括在複合材料原型替換關節上使用應變計設計人工關節。使用先進的傳感器技術CEA和EA應變儀測量通過骨骼結構各部分傳遞的力;基於應變儀的傳感器或混合傳感器,可測量各種條件下在血液中產生的壓力。
應變儀技術在該領域中最有趣的應用之一是由我們的一位客戶設計的「生物力學物聯網平臺」。該平臺集成了採用Advanced Sensors Technology和System 8000 DAQ儀器構建的Micro-Measurements應變儀。該平臺可測量物體與表面接觸所產生的所有力。一個這樣的應用是投手通過發條產生的各種力。該平臺可以提供有關這些動作性質的精確,準確和可靠的數據。這些信息可以幫助評估人員確定如何提高績效,診斷問題,規劃康復進度,制定培訓方法,避免可能的傷害。在體育和醫學上都有無數的應用。
除原位人體應用外,箔片應變儀也是醫療設備和設備的主要傳感元件。
一些示例是:
研究中的人體:
衝擊力,液壓,運動,重量和身體平衡。
非侵入性醫學成像和診斷工具。
視線,觸摸。
心血管系統,心臟。
運動系統,生物物理的。
稱重和力測量應用:
醫療系統在不同操作條件下的彎曲和軸向載荷,機器人手術設備
人體舉升系統和醫療秤,病床稱重,藥物秤。
運動康復機。
輸液泵。
血壓和心率監測設備
假肢反饋控制系統。
乳腺攝影。
靜脈輸液袋稱重。
嬰兒保育箱
除生物技術和生物醫學技術外,對新型超聲,醫學成像和機器人外科設備的需求不斷增長,醫療行業是VPG箔技術和力傳感器產品及解決方案(例如應變儀和箔)的重要增長引擎。電阻器。基於醫療保健的最新技術之一是基於家庭的醫療保健技術,例如基於嬰兒潮一代和COVID-19大流行的需求推動的患者監護系統。
隨著人們越來越關注基於家庭的應用程式和基於遠程的治療方法,除了其傳感和電子組件的小型化之外,我們還看到了醫療設備的計算能力不斷提高。這些進步實現了更小,更機械簡單且功能越來越強大的設計,同時又具有高度的可靠性和穩定性。這些傳感元件和電子組件的小型化還帶來了更大的便攜性和可訪問性-這是家庭應用中的關鍵因素,對於遠程醫療和人體區域網等全球醫療計劃的成功至關重要。
2020年,物聯網(IoT)和人體健康結構(HHS)在人體內部或外部創造了許多智能醫療設備和元素。人體如何變得聰明?關鍵在於使用各種類型的應變儀和數據採集系統進行實時數據捕獲和分析。
通過檢測人體環境的變化,然後將模擬物理參數的信號轉換為數字數據,應變儀在物聯網和HHS中的作用至關重要。
性能,長期穩定性,精確控制和安全性是每種醫療應用的關鍵因素。不幸的是,對於醫療設備的設計人員而言,在為這些設備設計前端應力分析和力測量電路時,必須考慮一些折衷。前端電路組件中的性能參數會影響診斷性能,就像系統配置和目標會影響箔式應變儀或箔電阻器的選擇一樣。
隨著這一令人興奮的領域的發展,在醫學和生物力學工程領域的無盡壓力分析研究將繼續擴大。在另一個領域,箔式應變儀為科學技術的至關重要領域的發展做出了重要貢獻。