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1、大学生创业训练项目申请书项目编号项目名称一种运用3D打印有机硅的软体康复手套的研发和推广项目负责人一程凯联系电话所在学院湘雅三医院学号专VI，班级一临五1802指导教师周细平E-mail,企业导师张强E-maiI_申请日期2020l03起卜年月2020.03-2021.03中南大学填写说明1、本申请书所列各项内容均须实事求是，认真填写，表达明确严谨，简明扼要2、申请人为本科生创新团队，首页只填负责人。“项目编号”一栏不填。3、本申请书为大16开本（A4）,左侧装订成册。可网上下载、自行复印或加页，但格式、内容、大小均须与原件一致。4、负责人所在学院认真审核，经初评和答辩，签署意见后,将申请书（
2、一式两份）报送XXXX大学项目管理办公室。基本情况项目称一种运用3D打印有机硅的软体康复手套的研发和推广所属学科学科一级门：医学学科二级类：临床医学申请金额100OO元起止年月2020年03月至2021年03月负责人姓名程凯性别男民族汉族出生年月2000年06月学号联系电话宅：手机：指导教师周细平联系电话宅：手机：企业导师张强联系电话宅：手机：负责人曾经参与科研的情况2019年12月参加湘雅三医院创客空间，经过了系统的创新创业培训。系统学习了信息文献检索。指导教师承担科研课题情况长期参与皮肤性病专业各类新药的药物临床试验，协助科主任承担湘雅三医院教研室在中国大学MooC等平台开设的皮肤性病学在
3、线课程的日常建设维护。发表专业学术论文10余篇，参于编译学术专著2部，参与国家自然科学基金、教育部博士点基金等课题多项。主攻方向：过敏性皮肤病，大疱性皮肤病，毛发疾病，皮肤美容。企业导师担任的职务及科研情况长期从事呼吸系统疾病的临床及基础研究。指导教师、企业导师支持情况本项目依托湘雅三医院，对软体康复手套进行了系统的研发。项目同时关注了时下3D打印及新型材料有机硅的热点，进行深入探索，前期研究准备充分。项目组还对于当下医疗康复器械行业进行深入调研，并设计了具体且合适的市场营销思路，具有前瞻性。姓名学号专业班级所在学院项目中的分工程凯临五1802湘雅医学院熊琳清口五1801湘雅口腔医学院财务总监
4、兼人事总监王健宇临五1802湘雅医学院市场总监徐博微电子1801机电工程学院技术总监立项依据（可加页）（一）项目简介智生创客工作室由来自临床医学、口腔医学、微电子的四名本科生组成，以“复手部之健，拥生活之便”为创业初心，专注于医疗康复器械行业，顺应国家倡议，进行学科交叉，关注康复医学，以研发和推广一种运用3D打印方案、使用有机硅材料的软体康复手套为主要导向，旨在成为全国乃至国际领先的医疗康复器械研发团队。本项目研发的产品将重点针对手部运动障碍患者,尤其是因脑卒中产生手部瘫痪后遗症的老年患者，通过受损手部相同、重复的运动可活动手部肌肉和关节，并使脑部逐渐感知并恢复运动控制机能，进而恢复手部运动功
5、能，从而提高生活质量。本产品相比于外骨骼型康复装置，本产品将更加便捷，不再笨重；相比于运用乳胶材料或热塑性材料制作的软体康复手套，本产品在生产成本上将更加经济，产品价格更加实惠。本团段产品将依托有“南湘雅”美誉的综合性三甲医院一一中南大学湘雅三医院开展合作，必将称为新一代广泛使用的康复训练产品。（二）项目来源手作为使人能够具有高度智慧的重要器官之一，不仅具有灵敏的感觉功能，还能够进行多种精细运动，如悬垂、托举、勾拉、抓握等，是大自然所能创造出的最完美的工具，其在日常的生活和工作中的作用是无法替代的。然而手部的运动功能可能会由于多种原因而受损，其中脑卒中（即中风）是引致残障的主要原因之一，全球每
6、6秒就有一人发生脑卒中，其中一半发生在中国。脑卒中患者会因为运动障碍进而引发肌肉萎缩，张力不足，活动不受自主控制；关节痉挛，活动度受到限制等各类症状,其中手指痉挛、麻痹、瘫痪最为常见，这些症状会对正常的生活和工作将造成极大的影响，导致失去工作甚至生活不能自理。另外，研究表明，通过受损手部相同、重复的运动可活动手部肌肉和关节，并使脑部逐渐感知并恢复运动控制机能，因此患者的手部运动功能存在恢复的可能。普通的康复训练治疗是通过医院康复科，或专门授权的医疗康复机构，通过为患者匹配一对一合适的复健医师进行传统治疗，该方法的优势在于治疗的效果显著有效，有专人监督指导能提高训练的专业性。但这种康复训练治疗缺
7、点也十分明显，我国的人口数量众多，医疗资源分配的不均衡一直是困扰已久的问题，因此能够分配到患者的复健医师数量相当有限，优秀的医师更是凤毛麟角，一位医师甚至在一段时间内对很多患者长期进行复健辅导，因此复健医师工作压力大，对每个患者的训练难免有所失误。除此以外，对于患者而言，很多会由于康复治疗的时间、地点受到限制，且治疗费用较高，而选择放弃，从而难以达到预期的康复治疗效果。为了解决这一问题，医学界发展出了康复机器人技术，试图发掘新领域，尝试通过其代替康复医师进行治疗训练。康复机器人是多学科融合的研究产物，包含机械、电子、材料、康复等，能够广泛应用于康复护理、康复医疗等方面。其成本低廉，数量无限，治
8、疗效果稳定，还可为患者提供安全的长期康复治疗方案和手段。然而传统的大型康复机械通常体积大,不可移动，康复治疗的时间地点同样受限，且康复训练模式比较单一，较为枯燥，加之瘫痪的患者可能心理较为敏感，承受能力较弱，一旦患者多次尝试而没有达到预期的效果，容易给患者带来巨大的打击，甚至主动放弃治疗；可穿戴的刚性外骨骼机器人虽然可以携带，但结构复杂，质量大，笨重坚硬，同样不适于出行，且一旦出现事故易造成较大的安全隐患。因此，一种质量轻、易操作、舒适度高，可随身携带的可穿戴机器人亟待应用于手部运动功能的康复治疗领域。软体机器人是为了让刚性机器人与人体更好地结合而提出的概念。因此，软体康复机器人手套相对于刚性
9、外骨骼机器人能够更好契合人手，通过CT断层扫描，对不同人手个性化定制，能进一步提升契合度，且使用方便，通过仿生气动人工肌肉驱使手部肌肉弯曲和关节活动，同时作用于脑部神经，促进手部运动功能的恢复。软体康复机器人手套主体部分将采用抗菌柔软布料，驱动器部分创新采用有机硅。主动端的手套安装肌电传感器，可以采集到患者健康侧手的运动肌电信息、；通过健康手部的运动，即动端的手套模仿手部肌肉关节的运动模式。穿戴软体康复机器人手套手套时如同穿上衣服，主动端手套的肌电传感器能精确捕捉患者健侧每个手指的运动，结合数据传输，再控制从动端手套辅助患侧手完成同样的动作。软体机器人的制造依赖于新型材料学科的发展,其功能的有
10、效发挥离不开每一个零部件材料的质量。对于软材料来说，最容易实现的是气体驱动，即材料因气压膨胀后产生驱动力。但材料变软后出现了许多问题，例如寿命变短、承载力降低等。因此对于软体康复机器人手套来说，选择一种将结构、传感、驱动结合在一起的柔性材料来组成核心部件即仿生气动人工肌肉是一个关键性问题。目前市面上主流的柔性材料可分为4种：材料类型优势劣势PVC（聚氯乙烯）生产成本低，易于成型，机械强度好需添加增塑剂以增强柔软度乳胶材料自然透气，弹性舒适，经久耐用，与人体易贴合部分人的体质会对乳胶材料产生过敏反应热塑性弹性体材料不需硫化，能耗低，工艺简单，生产效率高，成本低弹性，耐久性，耐热性较差有机硅液体硅
11、橡胶硫动性好，硫化快，没有副产物或残留物硅树脂可调整树脂分子结构以得到不同硬度和弹性的硅树脂，从而满足对塑形的要求使用有机硅作为仿生气动人工肌肉的材料，相较于市面上其他的材料，具有独特的优势：（1）有机硅材料无需添加增塑剂即可达到很柔软的效果，节约了制作软体手套的原料，同时满足了软胶驱动器可塑性的刚性需求。（2）有机硅材料无致敏的风险，因软体手套的软胶驱动器会与皮肤接触，某些人对乳胶材料会产生过敏反应，为减少其产生的风险，使用有机硅材料的生物相容性可以防止该情况的发生，提高安全性。（3）有机硅材料具有更可靠的耐温、耐压变性能，可延长软胶驱动器的使用寿命，提高其耐用性。而针对有机硅材料，为了发挥
12、其优势，并且针对不同客户手型进行个性化定制，我们采用3D打印技术对其生产工艺的简化进行处理。增材制造技术，即3D打印技术，该技术的发展已经带动新一代的临床治疗革命，也推动了众多医疗器械的发明和产业化。3D打印技术（3DPrint）作为一类快速成型技术，其基础在于运用数字模型文件，利用塑料或粉末状金属等可粘合材料，经过一层一层的打印来制造物体。3D打印不仅能用于批量化生产有统一设计的医疗器械，也可用于完善适应病人身体特质的个性化产品。而本项目正是利用该特性，以病人的影像学数据为基础，定制的个性化物品。本项目组将结合3D打印与有机硅两种创新型科技，利用3D打印有机硅来简化普通定制化生产有机硅软胶驱
13、动泵的繁琐工艺。3D打印有机硅有直接打印法和间接打印法。间接打印法需要打印出符合的模具或模型，然后进行再加工成型产品。虽然能够解决制品定型需求问题，但成本过高，只适合大规模生产，同时会增加总生产周期，耗费大量原材料。相比之下，直接打印法能够降低生产成本、节省生产时间、大幅缩短工艺周期，同时在产品开发期间快速改进产品；另外，本项目可利用患者影像学数据，设计好的数字模型，将有机硅材料直接进行3D打印转换为实物，对结构复杂的功能性部件和原型件进行功能整合,无需任何模具,从而减少了模具的生产过程,从人力物力上同时进行了提升。目前市场上直接打印有机硅的方法主要为光固定3D打印技术与基于挤出的3D打印技术
14、。材料类型原理优势劣势光固定3D打印立体光固定3D打印(SLA)以光固化树脂为原材料，利用紫外光(UV)照射原材料引发剂，使其产生自由基或离子，进而引发光固化树脂进行交联固化，每固化一层后，平台下降或上升一个层厚高度，如此往复得到三维网状结构。较为成熟，短期内设备相对固定，能够节约费用对有机硅材料进行光敏改性，才能使有机硅材料具有光固化特性，导致材料成本太高数字光处理3D打印(DLP)基于挤出的3D打印在打印平台上，加压注射器筒里的有机硅树脂经螺杆泵和控制器通过锥形喷嘴挤出特定流量，通过运动控制平台进行三维结构打印，待一层完全固化后再进行下一层的打印精度高，能够直接利用有机硅材料进行打印，成本
15、低成型时间长，且易产生孔隙或空洞，弹性和柔软性降低每种3D打印有机硅的方法各有有优缺点，而我们工作室所选择的合作商德国ACE0公司拥有工业级的硅树脂3D打印机来打印我们软体手套所需的软胶驱动器,其结合了上述两种3D打印技术，基于“按需喷墨”打印原理进行生产。打印头将有机硅微液滴（体素）逐滴沉积在工作平台上，然后液滴相互融合，形成均质有机硅层。通过使用支撑材料来生产飞檐或孔洞等复杂结构，便能逐层打印出三维物体。随后将物体二次硫化，以便去除挥发物，并实现最终的机械性能。按需喷墨的打印原理能在打印过程中保留有机硅的柔软性、弹性、耐压性等，使打印出的软体手套的软胶驱动器有最好的功能特性。图2-1软胶驱
16、动器模式图本项目组针对还针对现在市场上康复手套的运动功能进行创新。对于市面上大多数康复手套仅有全阻力档位和半阻力档位，运动的方式也仅有开合和抓取物体，形式过于单一枯燥。针对上述情况，我们的产品将增加可调节阻力档位，根据患者需求调节运动阻力。手的运动方式也增加了手指的队长运动，不再仅有开合和抓取物体，让手部得运动功能康复得更加全面。综上所述，本项目组以3D打印有机硅材料作为主要的创新切入点，以其作为软体康复手套应用的材料，根据不同客户手型不同进行个性化定制，并且改进现有康复训练方式，增加了可调节阻力模式与手指的对掌运动功能，使我们的产品更加具有行业竞争力，能够在未来占据广阔的市场空间。（三）行业
17、及市场前景3.1 行业历史与前景3.1.1 我国医疗康复器械的现状随着技术的不断发展，在当下社会，医疗器械也多种多样，且广泛运用于临床,简单到手术室中必备的普通器械，如手术刀，复杂到许多大型生命维持机器，如extracorporealmembraneoxygenation(ECMc),体外心肺循环系统)。因此在当代社会,医疗器械行业的发展对现代临床发展起到重要作用。除此之外，医疗器械行业的发展不仅对现代临床医疗意义重大，其对于社区公共卫生和居民健康保障也是不可或缺的。而康复器械行业属于医疗器械行业的子行业，人们普遍认知中的康复器械多为在患病康复中用于康复训练、帮助身体机能恢复的器具，而医学上的
18、概念不仅于此,还包括为功能障碍者的状况而进行适配，进而采取的技术或软件。在近些年来由于中国社会老龄化的不断加深，老年人因身体机能问题，患病后的康复过程较为困难，对于医疗康复的需求便不断扩大。图31由于康复患者需求的多样性，导致其康复器械的产品种类也多种多样。按照康复器械应用领域分类，康复器械包括康复医疗器械、康复教育设备和辅助器具等，其中康复医疗器械按照作用方式的不同，又可以分为康复评定器械、康复训练器械和康复理疗设备。分类代表性产品康复器械康复评定器械平衡功能检查训练系统、言语测量系统、步态分析系统、神经功能评价系统、肌力测评系统等康复训练器械作业治疗系列、物理治疗系列、言语治疗系列、机器人
19、辅助疗法系列等康复理疗器械电疗设备、磁疗设备、超声器械、光学器械、水疗设备等康复教育器械多感官综合训练是、儿童整合运动训练室、情绪与行为障碍干预系统辅助器具轮椅、假肢、助听器、助视器、无障碍设施等临床医学能帮助患者消除病痛,但疾病造成的伤害和后遗症可能长时间影响患者生活，成为患者从疾病重返健康生活的“最后一公里”。脑血管疾病可能导致昏迷、痴呆、焦虑抑郁、吞咽困难、偏瘫等多种功能障碍，使得这“最后一公里”变得漫长而坎坷。康复医学的作用便是化坎坷为坦途，助力患者早日回归幸福人生。当下我国的因人口老龄化带来的疾病多样化，再加之老年人本身需要的慢性病长期的康复需求，康复医疗资源压力显得越来越大。同时因
20、医疗水平的提升使疾病和创伤的致死率不断降低，对于患者而言，基本需求已经提高，更加注重自身的生活质量，因此临床医生们目光越来越转向康复医疗。康复医疗有助于患者恢复生活能力，减轻家庭和社会负担，甚至重返社会参与社会经济生产，是涉及民生和社会稳定的重大问题。3.1.2 手部运动障碍患者康复产业脑卒中是当代老年人最常发的一种脑部疾病，且手术后易留下多种后遗症，手部运动障碍为最常见的一种。脑卒中后遗症的康复训练是神经系统疾病康复，属于康复医疗的重要组成部分,其对康复器械的需求量相当大。除了针对神经系统疾病康复,骨关节肌肉疾病的康复在当下也十分普遍，尤其针对人最为灵活，也应用最广泛的手部为主。目前市场上对
21、于手部运动障碍康复训练的器械种类繁多，但良莠不齐，一些产品的科学性有待提高。且随着中国人口老龄化加深，脑卒中后遗症，尤其手部运动障碍患者数量呈增长趋势，因此手部运动障碍患者康复产业的市场容量有较大的增长潜力。3.2 康复训练器械行业发展环境3.2.1 政治法律环境2011年4月，原卫生部发布了综合医院康复医学科建设与管理指南。卫生部在指南中要求二级及以上的综合医院必须开设独立的康复科室，配置专.业的康复医师，提供康复医疗服务。指南中还要求，综合医院的康复医师及授权的专业康复训练机构，可针对病情严重，以至于不能自主复健的患者，鼓励使用相关康复训练的仪器或是机器人，对其提供相应的辅助。2016年1
22、0月，国务院印发关于加快发展康复辅助器具产业的若干意见，指出医疗康复辅助器械产业是当下市场空间大的新兴产业，其涉及领域涵盖了医学、机械设计、商业服务等。当下，我国经济发展迅速，科技的更新换代也不断加快，这要求医疗康复器械行业要适应时代的发展，主动寻求新的挑战，创造核心竞争力，这是我国作为世界上康复辅助器具需求人数最多、市场潜力最大的国家的必须要求。国家倡导，通过发展康复辅助器械产业，于国家，有利于促进新消费，加快发展新经济;于社会，有利于改善人口老龄化带来的种种问题，满足残疾人康复服务需求，推进健康中国建设；于人民，利于提高有需求患者的生活质量，为人民谋福祉。因此为加快康复辅助器具产业发展，国
23、务院明确要求从落实税收价格优惠、强化企业金融服务、加强财政资金引导、完善消费支持措施、加强人才队伍建设等方面对医疗康复辅助器械产业提供政策支持。时间政策文件主要内容2011年关于开展建立完善康复医疗服务体系试点工作的通知建立三级康复医疗分级诊疗体系：全国14省试点康复医疗服务体系2015年国务院关于加快发展体育产业促进体育消费的若干意见促进康体结合，大力发展运动医学和康复医学，积极研发运动康复技术，鼓励社会资本开办康体、体质测定和运动康复等各类机构2016年关于新增部分医疗康复项目纳入基本医疗保障支付范围的通知将通过康复综合评定的患者，并且接受医疗康复训练的项目纳入基本医疗保险支付范围。要求各
24、级管理部分落实医疗康复保障的相关政策，对所有有需求患者进行宣传。2017年关于印发康复医疗中心、护理中心基本标准和管理规范（试行）的通知国家为扩大当下社会康复管理系统，为积极建设康复医疗中心、护理中心的企业或机构提供一定支持，并对其监督管理，建立其完备康复管理服务模式。2017年“十三五”卫生与健康科技创新专项规划加大康复辅具研发，重点发展老年人护理照料、残疾人康复领域产品综上上表，可得知当前我国医疗康复器械行业的优势巨大，其主要原因得益于国家政策的积极扶持,本项目针对当前康复医疗器械行业技术发展问题,使用更加便利、并助于康复的软体康复手套，将提高手部运动障碍患者恢复手部运动的可能性，以此为优
25、势占据广阔市场，迅速发展。3.2.2 经济环境（1）经济增长迅速：中国国家统计局发布的数据显示，2019年中国国内生产总值高达98亿元，人均GDP超1万美元，经济增长速度为6.2%,占世界经济增长总量的30%,是世界经济增长的最大贡献者。（2）人均收入增加：国家统计局新发布的2019年居民收入和消费支出情况显示，2019年，全国居民人均可支配收入中位数26523元，同比2018年增长9.0%,中位数是平均数的86.3%0其中，城镇居民人均可支配收入中位数39244元，增长7.8%,是平均数的92.6%；农村居民人均可支配收入中位数14389元，增长10.1%,是平均数的89.8%。（3）医疗投
26、入增加：根据国家统计局新发布的2019年居民收入和消费支出情况显示，人均医疗保健消费支出1902元，增长12.9%,占人均消费支出的比重为8.8%。加之国家医保、社保等政策的日益完善，老百姓关于医疗康复的资源问题得到一定程度解决，人们会更加愿意选择康复器械进行康复训练，提高生活质量，这为本项目的软体康复手套的发展提供了而广阔的市场空间3.2.3 社会文化环境近年来，由于国家经济水平的飞速发展、国民生活水平的不断提高，加之居民的医疗保健意识提升，人们越来越重视医疗康复问题。据统计，全球有超6亿人群在进行不同的康复训练，中国医院康复科每年就诊患者多达5000万人次，预估每10名患者中就有1名有手部
27、运动障碍。然而康复医疗资源短缺问题存在已久，康复科医师经常性短缺，导致许多患者不能得到便捷、及时、有效的康复训练。而本项目的开展将扩大康复医疗资源容量，将资源运到到更多的患者身上，切实满足老百姓的需求。3.3 竞争分析3.3.1 行业竞争对手分析针对脑卒中后遗症患者的康复器械，我国有很多企业此领域发展，而且，康复机器人行业近年来因国家政策扶持和市场的巨大需求，发展迅猛，国内康复机器人领先企业如安阳神方、HRG等已经有一定的市场地位和声望，是强有力的竞争对手。而国外的康复机器人企业起步早，发展快，一些知名企业同样占有市场相当大份额。企业康复机器人发展情况安阳神方安阳神方成立于2010年，总部位于
28、河南，主要从事肢体功能康复及评估设备的研制，主要产品为系列化、单元化的上肢康复机器人和下肢康复机器人，其中上肢康复机器人主要有，三自由度上肢康复机器人、四自由度上肢康复机器人、六自由度上肢康复机器人等9种型号，下肢康复机器人有坐卧式下肢康复机器人，适用对象是脑中风、手术、外伤引起的肢体运动功能障碍患者的康复治疗训练及评估。六维康复六维康复成立于2010年，总部位于沈阳，创始人是刘昊，专注于脑血栓引起的偏瘫的康复，脊髓损伤所导致的全身瘫痪，小儿脑瘫的康复等康复机器人的研发。HRGHRG成立于2014年，总部位于哈尔滨，法定代表人是王飞，专注于骨科康复和保健机器人，旗下有智能颈椎康复、脊柱康复、脊
29、柱保健、骨关节康复等系列化康复机器人产品，主要用于颈椎疾病、腰椎疾病、四肢关节功能障碍疾病的精准、定量、标准化和智能化康复治疗，以及颈腰疼痛、骨质疏松、内分泌和心血管和亚健康的缓解和调理。璟和机器人2012年成立的璟和机器人法定代表人是樊天润，总部位于上海，企业产品主导为下肢康复训练机器人。目前，公司已推出多体位智能康复机器人系统（型号：Flexbot）,适用于各级医疗机构的康复医学科、骨科、神经内科、脑外科、老干部科等相关临床科室用以开展临床步态分析，具有机器人步态训练、虚拟行走互动训练、步态分析和康复评定等功能。尖叫科技尖叫科技成立于2014年，总部位于上海，创始人是李响，是一家致力于智能
30、外骨骼机器人研发的企业，其外骨骼机器人设备Sl（ScreamOne,尖叫1号）由环境传感器、人体传感器和动力结构构成的硬件，加上人机交互指令与算法和云端引擎构成的软件，合并形成了类似人类“植物神经”的独立运行平台，具有身随意动的自动反应能力和承载能力。3.3.2行业竞争优势分析目前市场上流通售卖的康复机器人体积都偏大，属于外骨骼型机器人，不便于携带或者家庭应用，只适合于医院或者专门的康复护理中心使用，且价格昂贵。本工作室设计的康复手套将会采用更加轻便的有机硅作为软体材料，优化体积大小，一方面减少制造材料及费用，另一方面便于携带及家庭使用。3.4 SWOT分析3.4.1 优势（Strengths
31、）（1）价格低且轻便不同于市面上的其他的外骨骼型康复机器人，本产品将采用软体手套作为主体,这样不仅能达到便携的功能，还能够大大减少制造材料，因此在达到同样功能的情况下，消费者将更倾向于购买我们公司设计的软体康复手套。（2）市场有空间当前康复手套属于热门行业，市场对价格低，质量好的康复手套具有较强的承接力，随着医疗技术的发展，人们对便携轻巧的软体康复手套会更加受到青睐，各大医院和康复护理中心都会与我司合作将此可便于在家中自主康复训练的产品推荐给更多患者。（3）项目发展环境优越团队中包含了湘雅医学院临床专业成员，与湘雅医学院附属医院的合作关系密切，因此具有先天优势，初期产品推广更便捷；依托于湘雅三
32、医院康复科是，有专业的、学术成就高的教授、老师作为指导，有利于后期产品改进。(4)康复过程趣味化该产品在设计中加入游戏丰富复健过程的枯燥，相较于市面上其他的康复手套,消费者会更倾向于购买我司的设计的机器人(5)可调节挡位的设计我司调研市面上大多数康复机器人,绝大多数仅有一档位为患者提供助力进行复健，我司的产品将设计多档位，根据患者不同情况提供不同等级的助力，在此情况下更有利于提高复健的效果。(6)有机硅材料的应用有机硅材料的应用是我们工作室生产的软体康复机器人的重要特点，利用了有机硅材料自身的优势，如弹性、柔软性、可塑性、耐压性等。3.4.2 劣势(Weaknesses)(1)入市时机较差康复
33、机器人的市场较为饱和,提供康复机器人的公司众多,产品质量也良莠不齐,竞争压力会比较大。(2)开发周期长开发新的康复机器人需要较长的时间,在无新产品问世的空窗期可能会出现大量竞争对手，在当前产品较为单一的情况下可能会被市场淘汰。(3)开发投入大医疗器械的研发成本较高,将大量公司财产投入研究可能会导致公司资金流转不畅，出现资金链断裂的情况。(4)团队成员资历浅与市面上的公司相比，我们公司团队研发人员较少，难以展开大规模的研究，同时销售经验也比较欠缺，在市场竞争中容易处于不利地位。(5)市场对产品要求高国家对于医疗器械的标准要求十分严格，必须具备相当的安全性和精细化程度,才能投入使用。3.4.3 机
34、会(Opportunities)(1)政策支持国家提出万众创新、大众创业的国家级战略；政府、中南大学对于大学生创业创新的高度支持。国家对于康复医疗行业十分关注，积极推动康复医疗事业的发展。(2)行业发展充满机遇据材料统计显示，当前中国市场对于康复机器人需求大，软体康复手套产业是医疗器械中的朝阳产业。3.4.4 威胁(Threats)(1)市场竞争激烈众多大型企业已研发较成熟的软体康复手套，我团队的产品是否具有足够的竞争力进而与技术、管理更为完善的企业争夺目标客户。(2)同类企业的威胁众多国外和民间资本涌入其中，而我们作为新组建的公司，进入康复领域可能会面临行业内企业的排挤与打压。SWOT分析表
35、格如下内部分析外部分析优势1 .价格低2 .便携轻巧3 .市场空间大4 .康复过程趣味化5 .可调节档位的设计6 .有机硅材料的应用劣势1 .入市时机差2 .开发周期长3 .开发投入大4 .团队成员资历浅5 .市场对产品要求高机会1 .政策支持2 .行业发展充满机遇So战略1 .依托中南大学湘雅三医院为的广阔平台与空间，团队进行自主创新创业。把所学的医学知识和工学知识融合用于医学实践，用灵活的思维解决临床问题。2 .加大员工持续学习的WO战略1 .精益求精，本着医学生严谨的工作态度和学习习惯，严格遵守国家的相关规定。利用不同学院之间优秀学生的优势，对本项目进行创新，加快其更新换代。2 .和中间
36、经销商、医院、力度，随时准备发现新的优良材料升级我们的产品，保持产品更新迭代的速度，保持产品的优势特色地位。康复中心建立良好关系，通过加大宣传力度和对产品工作原理的普及，吸引消费者。3.加强服务和用户体验，做好口碑，重视客户口口相传的能力。威胁1 .市场竞争激烈2 .同类企业的威胁ST战略1 .以湘雅医院为背景，积极进行宣传，做好商业营销宣传工作。利用学科交叉的优势，改良产品，切实提高治疗效果，用质量来赢得客户。2 .保持产品的科技和体验领先性，做好产品的更新，保持对同类产品的竞争力。3 .可以通过加强和同类企业之间的合作，稳固在该行业的立足之地WT战略1.在产品设计、产品生产中，牢牢控制成本
37、价，创造价格优势。树立终身发展、终身创新的工作观念，发挥高等教育人才的知识优势，凭借专业知识在市场上立于不败之地。3.5未来市场销售预测本项目组认为我司研发的软体康复手套会在未来占据较大市场份额,对预期市场销售充满希望。团队以预期利润表形式对未来五年市场销售进行预估。项目2020年2021年2022年2023年2024年营业收入418545618757减：营业成本215541301211402214544130615342减：管理费用112012181012252101351120401433减：营销费用1542525412485746587485474减：研发费用20125310145152
38、582451112451减：财务费用1087521214612457451294214税前利润4456758894195495546370减:税金（税率15%）6685.058834.1029324.2581955.50178682.70税后净利润37881.9550059.90166170.75464414.50.30（四）创新点与项目特色（项目情况，技术水平，产品或模式的创新性、先进性和独特性，竞争优势，已完成的相关项目研究成果、与申报项目的关联。）4.1 项目情况本项目研发的产品将重点针对手部运动障碍患者,尤其是因脑卒中产生手部瘫痪后遗症的老年患者，通过受损手部相同、重复的运动可活动手部
39、肌肉和关节，并使脑部逐渐感知并恢复运动控制机能，进而恢复手部运动功能，从而提高生活质量。本产品相比于外骨骼型康复装置，本产品将更加便捷，不再笨重；相比于运用乳胶材料或热塑性材料制作的软体康复手套，本产品在生产成本上将更加经济，产品价格更加实惠。4.2 康复手套系统设计软体康复手套是帮助手部运动障碍患者复健的一种辅助工具,通过重复性机械运动，重建神经肌肉的联系，恢复手部功能。我们设计出了单腔单侧限位软胶驱动器,并利用有机硅为驱动器原材料，结合3D打印技术，创造出了一种新型的康复手套。我们结合人手的运动分析，使它能够高度契合人手的运动，并将手套分成了控制和驱动两部分。病人能够通过上位机或者肌电信号
40、控制手套的运动,从而达到复健的目的。4.2.1 康复手套软胶驱动器设计(1)单腔单侧限位软胶驱动器的运动模型软体手套的核心部件为软胶驱动器，其每个手指局部设计大致如图4-1,为手指单侧且单体腔的驱动器，由两个部分组成一一应变限制层和软体材料制作的气囊。其气囊内部的导气管为气泵通入气体，我们借助气体通入气腔，增大内部压强，使气囊膨胀。而应变限制层使用材料刚性大，弹性模量小，因此形变小，会阻碍气囊导致变形，产生了向应变限制层弯曲的形状，从而实现对手指关节弯曲的运动。图4-1图4-2如图所示，应变限制层为刚体，且弹性模量为无限大，即在气体作用下发生的弹性形变不明显，则此时的软胶驱动器的弯曲角度与导入
41、气体的压强有关。假设气腔内的气体压强为P,在软胶驱动器变形前非限制长度为Lo,发生形变后的非限制长度为L,软胶驱动器的横截面积为So而单侧外壁的有效面积为SSingG其弹性模量为E,理想弯曲角度为,对应曲率半径为p。图44对于软胶驱动器内部受到的气压作用，其所受的压力为pressure=PSo而单侧截面内应力为_pressureSSingle形变后最大圆弧应变可表示为=必Lo假设软胶驱动器形变均匀，则应力应变应满足E=-此时，软胶驱动器弯曲外侧最大圆弧长度1._L+PSGLG_SSingleELo+PSLoSSingIeESSingIeE因此_SSingleELo+PSooSStngIeEP(
42、2)软胶驱动器设计驱动方式选择(4-5)(4-6)(4-7)(4-8)(4-9)(4-10)软胶驱动器的驱动方式选择使用气动的物理驱动方式，其能在驱动过程中响应更快、输出功率更高、承载压力更大，在软胶驱动器材料具有优良的变形能力的同时也能有更高的安全性，使气体能始终以较低压力水平进入软胶体中。驱动器结构设计气动式软胶驱动器的结构设计要考虑到气路走向、中空腔体直径、外壁材料厚度等因素，同时需符合人手运动的仿生学过程。当气体导入软胶驱动器时，气体内压力升高，使驱动器材料伸长或弯曲，达到手部运动的效果。通过控制通入的气体多少,调节腔内气压大小,进而控制其伸长和弯曲的程度,达到可调节助力的人手运动模式
43、,患者依据自身手部的可运动程度,调节至最适合自身的助力,达到最有利的康复效果。如图所示为软胶驱动器的横切和纵切的结构简图。软胶驱动器的长度依据患者手指自身长度设计，内部气腔为直径13.5Omm的半圆形，软胶驱动器外侧设计有凯夫拉纤维的缠绕位置，在驱动器底部外侧区域附有限制应变层，以限制驱动器过度屈伸超过手指的运动角度。不同手指的限制层厚度依据其运动角度不同有所差别。图4-5凯夫拉纤维应变限制层对于应变限制层，其作用是使阻止气囊一侧膨胀，进而产生弯曲，所以根据此原理，一般采用刚性的材料，即无弹性形变或弹性形变很小的材料。传统应变限制层使用纸张作为材料,优势在于刚性极小,可以随软体任意变性而弯曲但
44、自身不改变长度。但其劣势在于纸张本身，且与有机硅材料的相容性极差，在产品的运动过程中会完全分离，甚至出现纸张断裂。因此本项目组综合考虑，选择使用尼龙布材料。尼龙布不仅可以弥补纸张作为应变限制层的所有缺点，而且还具备纸张应用于应变限制层的优势。通过使用硫化硅胶作为密封粘连剂，能够使尼龙布与有机硅紧密无缝隙贴合。缠绕纤维气球效应是指当软胶驱动器通入气体，气腔内压力增高，使气腔膨胀，外壁厚度会随之变薄，发生局部膨胀。使用尼龙布材料作为应变层能有效规避单侧气球效应却无法防止另一侧，因此需对外侧缠绕凯夫拉纤维，阻止软胶驱动器过度向径向变性。在设计CAD打印模型时，已设计出缠绕凯夫拉纤维双向缠绕的沟槽。(
45、3)有机硅材料的选择相较于传统刚性康复机器人，软体康复手套最大的优势应在与其材料轻便型,而对于制作软体康复手套的材料而言有多种选择，但至少应满足如下条件：高弹性软胶驱动器是软体康复手套驱动的可信，需要通过材料的形变完成人手所需的抓取、开合等运动，因此要求必须具备足够的弹性。高化学稳定性为了使本工作室的产品的使用寿命更加长，应用环境更加广泛，抗氧化、抗腐蚀、无毒无害等化学稳定性必不可缺。高可塑性软胶驱动器材料的可塑性不足常常会限制其应用发展。而高可塑性的材料方便生产加工，节约技术成本，使其应用更加广泛。我们团队经过综合考量，决定使用有机硅作为软胶驱动泵材料，并且与ACEo公司合作，利用其在3D打
46、印有机硅技术领域的优势，作为我们软胶驱动器的原料和制备供应商。有机硅，即有机硅化合物，是指含有Si-C键、且至少有一个有机基是直接与硅原子相连的化合物。有机硅材料的分类多样化，最主要按照其形态的不同进行分类，一般可分为以下几种：硅烷偶联剂(有机硅化学试剂)生物活性有机硅硅油（硅脂、硅乳液、硅表面活性剂）高温硫化硅橡胶液体硅橡胶、硅树脂本项目组采用的是液体硅橡胶和硅树脂。使用有机硅作为软胶驱动器的材料,相较于市面上其他材料,它具有独特的优势。材料类型有机硅材料的优势PVC（聚氯乙烯）有机硅材料无需添加增塑剂即可达到很柔软的效果，节约了制作软体手套的原料，同时满足了软胶驱动器可塑性的刚性需求乳胶材料有机硅材料无致敏的风险，因软体手套的软胶驱动器会与皮肤接触，某些人对乳胶材料会产生过敏反应，为减少其产生的风险，使用有机硅材料的生物相容性可以防止该情况的发生，提高安全性热塑性弹性体材料有机硅材料具有更可靠的耐温、耐压变性能，可延长软胶驱动器的使用寿命，提高其耐用性（4）3D打印有机硅制备软胶驱动器技术3D打印有机硅的技术有两种，分为直接打印法和间接打印法。传统工艺的3D打印方法偏向于使用间接有机硅3D打印，其需要打印出符合的模
