人体皮肤与常用假肢材料摩擦学性能的研究

摘要

本文试验在UMT-2型多功能摩擦磨损试验机(CETR，美国)上进行，采用球/面接触模式，在不同载荷下，对正常人小腿胫骨脊外侧皮肤及小腿截肢残疾人残肢外侧皮肤与四种目前常用的假肢材料之间的摩擦学特性进行了试验研究。利用OLS1100型三维激光共焦扫描显微镜(LCSM)进行皮肤及材料表面形貌观察及粗糙度测量，利用DSA100型视频接触角测量仪(KRUSS ，德国)对材料及皮肤表面亲水/增水性进行了测试，利用数码照相机记录皮肤在试验结束后的皮肤表面磨斑照片。详细地研究了正常人及残疾人皮肤在不同载荷下与各种假肢材料之间的摩擦学特性，初步建立了人体皮肤与假肢材料的摩擦学舒适度评价标准。本论文的主要结论如下： 1．对正常人6个部位皮肤的粗糙度进行了测量；对本论文研究对象的皮肤粗糙度测试结果显示，残疾患者残肢皮肤粗糙度明显大于正常人胫骨脊外侧皮肤；假肢材料及皮肤表面亲水/憎水性测试结果显示，材料与水接触角测量结果为：硅橡胶>套袜>聚乙烯>丙稀酸树脂；对人体皮肤与水接触角的初步测量结果显示：正常人>残疾人。 2．摩擦学试验结果显示，皮肤与材料之间摩擦系数随载荷增大而逐渐减小；在0.3N、0.7N载荷下，由于硅橡胶材料的特殊性质及正常人和残疾人皮肤粗糙度，干燥度，弹性存在差异等因素，导致硅橡胶材料与残疾人皮肤的摩擦系数大于正常人，并且在所有材料中具有最大值；其他材料表面粗糙度和亲水/憎水性对摩擦系数的影响显著，不同群体皮肤表面性质差异对摩擦系数的影响较小；在8N载荷下，所有材料与皮肤均处于粘着状态，这时的影响因素已从皮肤及材料的表面性质转移到皮下组织及肌肉的协调能力，人体皮肤与所有材料间摩擦系数均无显著差异(P>0.05)。 3．初步建立了人体皮肤与假肢材料的摩擦学舒适度评价标准。舒适度试验结果显示，皮肤与假肢材料接触摩擦30分钟主要感觉为牵扯感及微弱的疼痛感；正常人在与硅橡胶、棉袜材料接触时有微弱的发热感；受试者普遍表示硅橡胶与皮肤接触时比其他材料感觉更舒适，聚乙烯板材和棉袜与皮肤接触时感觉相似。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1皮肤摩擦学问题的产生

1.1.1认识皮肤

1.1.2皮肤摩擦学问题

1.1.3国内外皮肤摩擦学研究现状

1.2假肢与皮肤的摩擦学问题

1.2.1假肢分类及假肢材料

1.2.2假肢材料与皮肤之间的摩擦学问题

1.3本课题研究意义及内容

1.3.1研究意义

1.3.2研究内容

第2章试验方法和材料

2.1试验装置

2.2志愿者选择

2.3材料选择及试验参数

2.3.1材料选择

2.3.2试验参数

2.4分析方法

第3章人体皮肤及假肢材料表面性能表征

3.1人体皮肤及假肢材料表面粗糙度测量

3.1.1人体皮肤表面粗糙度测量

3.1.2假肢材料表面粗糙度测量

3.2人体皮肤及假肢材料表面亲水/憎水性测量

3.3小结

第4章人体皮肤与假肢材料的摩擦学特性

4.1试验方法

4.2正常人皮肤与假肢材料的摩擦学特性试验

4.2.1试验结果

4.2.2讨论

4.3残疾人皮肤与假肢材料的摩擦学特性试验

4.3.1试验结果

4.3.2讨论

4.4正常人及残疾人与假肢材料摩擦学试验结果比较及讨论

4.5讨论

4.6小结

第5章皮肤摩擦学舒适度评价

5.1皮肤感觉产生机理

5.2皮肤感觉评价方法

5.3皮肤摩擦学舒适度评价标准的初步建立

5.4人体皮肤与假肢材料的摩擦学舒适度评价试验

5.4.1试验方法

5.4.2试验结果

5.5讨论

5.6 小结

结论及展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文