创新家|​工设、电气、计算机三系学生合力打造老年中风患者复健器材

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“可能有的人喜欢用概念性设计去探索不同的可能性,但是我更想要基于现实情况,做出一些真正能影响人们生活的产品。”

西交利物浦大学工业设计系毕业生邹洋是这么总结他的设计理念的。

他和计算机科学与软件工程系大四学生金延浩、电气与电子工程系大四学生汪晓城一起,设计制作了一款适用于老年中风患者的复健训练仪。

三位同学所在院系共同属于工业科技学科群(Industrial Technology Cluster),凭借这个经典的专业搭配组合,他们还在“众智未来” 第三届海峡两岸青少年创客大赛中获得了“普颂德科创新奖”。

(从左至右依次为:孙捷博士、邹洋、金延浩、汪晓城)

团队的指导老师、工业设计系的孙捷博士表示:“比起其他奖项,这个由公司颁发的企业奖更注重产品的实用性和商业前景。”

“这个成绩属于我们整个Cluster,三个专业的学生一起合作努力才能最终获奖。”孙老师说。

邹洋团队设计的产品叫“互动式上肢训练仪”,可以锻炼手指、手腕和胳膊三个部位。这个产品的最初设计理念来源于邹洋的毕业论文。他的导师孙捷博士指出,在未来,复健器材的产品设计会越来越重要。为了了解当前复健器材的使用情况和患者需求,孙老师和邹洋走访了苏州的各大医院,实地考察当前患者使用的器材情况。

邹洋说:“我在观察的时候发现,现有的器材大多功能单一、设计简陋,老年患者在使用的时候态度比较消极,经常需要复健师督促才能完成锻炼。还有的设备体积庞大,不适合患者在家使用。”

所以他设计的复健器材主要专注于两个方面:“一是有趣,为了增强老年患者锻炼的积极性和自主性,我加了很多人机交互的功能;二是便携,这样患者在家也可以锻炼,而且产品的成本低。”

但在完成毕业设计的时候,苦于自己编程技术和硬件制作所限,最终产品并没有达到邹洋的理想状态。于是孙老师建议把学科群内其他专业学生的知识技能融入进来,“因为我们工业设计更注重的是功能、外形等方面的设计,其他的,比如编程就不太擅长。”

经过报名筛选,信息与计算科学专业的金延浩和电气工程及自动化专业的汪晓城脱颖而出,和邹洋以及孙老师组成了四人团队。邹洋负责功能和外形设计,金延浩负责软件和编程,汪晓城负责硬件和电路焊接,孙老师负责协调沟通以及技术指导。

孙老师还向学生们推荐了“众智未来” 第三届海峡两岸青少年创客大赛,于是四人带着“互动式上肢训练仪”的想法前往上海。

在比赛中,每个团队被限定要在48小时内完成整个产品的制作。时间紧,任务重,“我们那两天根本没怎么睡觉!”孙老师回忆说。

为了提高产品的交互性,他们在按键上设计了声光指示,让患者在锻炼手指的时候可以获得直观的效果反馈。还在产品顶部设计了彩色亮灯,与纸板上相应位置的传感器对应,当患者移动到正确颜色位置的时候产品会给出声光反馈。

除了工作量和时间限制带来的压力,这也是三位同学第一次这么深入地和其他专业的人进行合作。专业不同导致看问题的出发点不同,也让团队在合作中有过一些摩擦。

“因为我是从患者需求的角度出发的,第一个考虑的是功能的使用过程而不是具体的实现方式。”邹洋说。

负责硬件的汪晓城深有体会,“邹洋当时想设计一个功能,是要检测患者的手掌有没有压在设备上,还要显示出这个压力的大小。这样就必须配一个模拟转数字信号的芯片,但是芯片太小了,导线连不上,焊接难度太大。而且就算连上了,也只能表示压力的四个级别,并不是具体的数字。因为这个功能不是最重要的,所以讨论之后我们决定放弃它。”

孙老师补充说:“他们一开始还想在里面放一个很大的蓄电池,充一次电能用十几个小时。但是这样首先不安全,空间太小容易引起火灾。而且也不实用,因为我们这个器材是给患者用的,不可能复健的时候一次性锻炼十几个小时。”

但是对于同学们来说,可以和不同专业的老师和学生交流,是比获奖更为宝贵的收获。“这种跨专业的合作其实在以后的职场上是很常见的,但我们平时在学校不会经常和别的专业的学生交流,这次合作让我学会了用不同思维方式思考问题。” 金延浩说。

这次合作也激发了金延浩继续研究的兴趣,他想要从编程的角度对这个产品进行拓展,并将数据分析和定制化服务作为自己毕业设计的研究方向。

“我想给这个产品增加一些数据分析功能,比如患者移动手臂的速度、反应时间、操作哪一步的时候有障碍等等。器材可以通过无线网和微信小程序连接,将数据分析报告共享给患者的家人和康复治疗师。这样他们就可以给不同患者制定特殊的锻炼计划,从而实现产品的个性化定制。”

(记者:胡秋辰 图片、视频提供:邹洋)

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