中心議題：

• 創建一個便攜式的，可穿戴設備來進行步態分析
• 研究使用義肢截肢者的人類運動
• 創建一個人工心髒模擬流程測試係統（SFTS）的長期測試程序

解決方案：

• 智能型義肢骨骼元件係統解決方案
• 使用NI 公司的基於USB數據采集（DAQ）和信號調節設備的並行循環架構

挑戰　　

創建一個便攜式的


，可穿戴設備來進行步態分析，以及研究使用義肢截肢者的人類運動。　　

解決方案　　
 

圖1. 智zhi能neng型xing義yi肢zhi骨gu骼ge元yuan件jian係xi統tong是shi一yi種zhong便bian攜xie式shi設she備bei，該gai設she備bei提ti供gong了le對dui步bu態tai分fen析xi實shi驗yan的de關guan鍵jian數shu據ju采cai集ji功gong能neng，而er且qie截jie肢zhi者zhe可ke以yi配pei備bei該gai設she備bei來lai執zhi行xing正zheng常chang的de日ri常chang活huo動dong。　　

智能型義肢骨骼元件係統是一種測試工具，tongguotigongduiyizhiyuanjianxuanzehetiaozhengyingxiangdegexinghuahekeguanxinxi，yibangzhuyanjiurenyuanhelinchuangyihurenyuanduibingrenhulideyouhua。renheyizhiyishikeyikeshihuahezhijieceliang，yijijieshiyizhixuanzehetiaozhenghouduibingrendeyingxiang。　　

來(lai)自(zi)大(da)學(xue)園(yuan)區(qu)產(chan)業(ye)義(yi)肢(zhi)行(xing)業(ye)的(de)一(yi)位(wei)領(ling)導(dao)者(zhe)提(ti)供(gong)了(le)使(shi)用(yong)生(sheng)物(wu)設(she)計(ji)原(yuan)理(li)來(lai)模(mo)仿(fang)人(ren)腳(jiao)，根(gen)據(ju)解(jie)剖(pou)學(xue)角(jiao)度(du)來(lai)說(shuo)是(shi)正(zheng)確(que)的(de)義(yi)肢(zhi)

，並(bing)融(rong)合(he)了(le)高(gao)科(ke)技(ji)複(fu)合(he)材(cai)料(liao)到(dao)該(gai)產(chan)品(pin)中(zhong)
，以(yi)提(ti)供(gong)義(yi)肢(zhi)的(de)功(gong)能(neng)和(he)耐(nai)用(yong)性(xing)。假(jia)肢(zhi)行(xing)業(ye) 領軍者，College Park 工業提供了最自動化的義肢腳；該假肢使用了生物學設計原則來模擬人的足部並且通過融合高科技的合成材料增強功能性和持久性。　　

womenxiwangtigongyigebianxieshishebei
，gaishebeiketigongduibutaifenxishiyandeguanjianshujucaijigongneng，erqiejiezhizhekeyipeibeigaishebeilaizhixingzhengchangderichanghuodonghuogaishebeishiheyutamendeyizhi。zaishebeidezhonglianghechicunfangmian，shebeibixushibuxianyande，yixiaochuduiceshijieguoderenhepianzhixiaoguo。　　

zhinengxingyizhigugeyuanjianxitongtongguotigongduiyizhiyuanjianxuanzehetiaozhengyingxiangdegexinghuahekeguanxinxi，yibangzhuyanjiurenyuanhelinchuangyihurenyuanduibingrenhulideyouhua。renheyizhiyishikeyikeshihuahezhijieceliang，yijijieshiyizhixuanzehetiaozhenghouduibingrendeyingxiang。　　

假肢
，也稱“義肢”，是供截肢者使用以代償缺損肢體部分功能的人造肢體，有上肢假肢和下肢假肢。多用鋁板

、木材、皮革、塑料等材料製作，其關節采用金屬部件
，現在假肢界主流是鈦合金和碳素纖維材料。義肢指人造肢體，用來取代肢體的功能障礙（不論暫時性或永久性），或是用來掩飾肢體傷殘。與義體（如義乳，假鼻子，假發之類）最大的不同，在於義肢的功能性較強，且單指上下肢而言，不過最近也有人把人造陰莖或人造陰道也算在內　　

我們使用MulTIsim和Ultiboard 軟ruan件jian來lai設she計ji智zhi能neng型xing義yi肢zhi骨gu骼ge元yuan件jian係xi統tong電dian路lu實shi驗yan，這zhe兩liang個ge工gong具ju包bao的de交jiao叉cha性xing提ti供gong了le很hen大da的de便bian利li。開kai發fa團tuan隊dui通tong過guo多duo次ci使shi用yong這zhe些xie動dong態tai工gong具ju來lai設she計ji，仿fang真zhen和he可ke視shi化hua電dian路lu線xian路lu實shi驗yan，使shi設she備bei尺chi寸cun大da大da減jian小xiao，提ti高gao了le開kai發fa包bao使shi用yong尺chi寸cun效xiao率lv。　　

Ultiboard是一款用來布線
，製作pcb版式的軟件，通常都是配合Multisim軟件使用的。　　

Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎的仿真工具，適用於板級的模擬/數字電路板的設計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。　　

在過去
，我們需要整個部門來設計智能型義肢骨骼元件係統。Multisim和Ultiboard 軟件使得我們可以獲得了這樣一項原來小型的企業無法獲得的技術。   
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使用LabVIEW軟件來創建和驗證一個人工心髒的長期測試係統  　

LabVIEW是一種程序開發環境，由美國國家儀器（NI）公司研製開發的，類似於C和BASIC開發環境

，但是LabVIEW與其他計算機語言的顯著區別是：其他計算機語言都是采用基於文本的語言產生代碼
，而LabVIEW使用的是圖形化編輯語言G編寫程序，產生的程序是框圖的形式。　　

挑戰　　

創建一個人工心髒模擬流程測試係統（SFTS）的長期測試程序，對醫療設備應用進行VIs的驗證和有效性測試。　　

解決方案　　

使用NI 公司的基於USB數據采集（DAQ）和信號調節設備的並行循環架構，和使用NI LabVIEW單元測試框架工具包。
 

圖2. 人工心髒模擬脈流體流動　　

人工心髒是在解剖學、shenglixueshangdaitirentiyinzhongzhengsangshigongnengbukexiufudeziranxinzangdeyizhongrengongzangqi。rengongxinzangqiboqishijishangshirengongzhichengdeyizhongjingmiyiqi。tanenganyidingxingshiderengongmaichongdianliucijixinzang，shixinzangchanshengyoujielvdishousuo
，buduanbengchuxueyeyigongyingrentidexuyao。　　

當測試人工心髒時， Data Science Automation將jiang設she備bei加jia入ru到dao流liu程cheng係xi統tong中zhong，來lai模mo擬ni動dong脈mai流liu體ti流liu動dong測ce試shi。每mei次ci
，我wo們men對dui心xin髒zang測ce試shi要yao進jin行xing數shu月yue和he數shu年nian
，以yi驗yan證zheng人ren工gong心xin髒zang可ke以yi在zai患huan者zhe身shen上shang使shi用yong數shu月yue和he數shu年nian。我wo們men同tong時shi運yun行xing18個循環
，需要對數據進行采集
、記錄
、分(fen)析(xi)和(he)定(ding)期(qi)地(di)記(ji)錄(lu)日(ri)誌(zhi)。因(yin)為(wei)我(wo)們(men)需(xu)要(yao)對(dui)集(ji)中(zhong)的(de)數(shu)據(ju)進(jin)行(xing)收(shou)集(ji)，並(bing)需(xu)要(yao)流(liu)動(dong)探(tan)針(zhen)測(ce)試(shi)的(de)專(zhuan)用(yong)係(xi)統(tong)，我(wo)們(men)使(shi)用(yong)一(yi)個(ge)多(duo)路(lu)係(xi)統(tong)將(jiang)來(lai)自(zi)傳(chuan)感(gan)器(qi)和(he)串(chuan)口(kou)通(tong)信(xin)的(de)信(xin)號(hao)路(lu)由(you)到(dao)一(yi)組(zu)單(dan)數(shu)據(ju)集(ji)中(zhong)。係(xi)統(tong)每(mei)種(zhong)“模式”，無論是報警狀態，用戶覆蓋還是中斷，每天三次的單次循環測試需要可靠地記錄10個心髒節拍的數據。　

即ji使shi我wo們men一yi天tian隻zhi收shou集ji三san次ci數shu據ju，係xi統tong還hai需xu要yao不bu斷duan地di監jian測ce每mei次ci循xun環huan中zhong的de壓ya力li，流liu量liang
，和he溫wen度du。如ru果guo這zhe些xie值zhi超chao過guo了le用yong戶hu定ding義yi的de限xian製zhi
，報bao警jing狀zhuang態tai就jiu會hui被bei激ji活huo，通tong過guo循xun環huan和he多duo路lu複fu用yong器qi覆fu蓋gai當dang前qian自zi動dong進jin程cheng。我wo們men收shou集ji和he寫xie入ru額e外wai的de診zhen斷duan數shu據ju到dao報bao警jing日ri誌zhi中zhong，並bing發fa送song信xin息xi給gei用yong戶hu
，該gai信xin息xi必bi須xu在zai接jie受shou其qi他ta任ren何he用yong戶hu輸shu入ru之zhi前qian被bei清qing除chu。　　

當完成每個VI，必須要使用一個合理的報告進行測試和驗證，生成一個測試記錄。雖然可以人工地執行這些驗證測試
，LabVIEW單(dan)元(yuan)測(ce)試(shi)框(kuang)架(jia)工(gong)具(ju)為(wei)我(wo)們(men)節(jie)省(sheng)了(le)時(shi)間(jian)和(he)精(jing)力(li)，尤(you)其(qi)是(shi)對(dui)於(yu)遞(di)歸(gui)測(ce)試(shi)
，因(yin)為(wei)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)該(gai)工(gong)具(ju)有(you)效(xiao)地(di)產(chan)生(sheng)測(ce)試(shi)和(he)文(wen)檔(dang)。此(ci)外(wai)，在(zai)整(zheng)合(he)，重(zhong)新(xin)測(ce)試(shi)和(he)重(zhong)新(xin)驗(yan)證(zheng)期(qi)間(jian)對(dui)軟(ruan)件(jian)的(de)更(geng)改(gai)變(bian)得(de)更(geng)加(jia)簡(jian)單(dan)。LabVIEWdanyuanceshikuangjiagongjudelinghuoxingheyiyongxingweixiangmubufentigonglegengkuaihegengkekaodewancheng，zhewuyizaixiangmushengmingzhouqizhongqianzaidijieshenglerengongdaliangdeshijianheshuyibaijidezijin。