埋入式光纤传感器智能踝足矫形器系统设计——秦驰（2024·哈尔滨工程大学·工程硕士论文）
·
哈尔滨工程大学硕士论文设计了一款将光纤布拉格光栅（FBG）传感器埋入碳纤维复合材料被动式踝足矫形器（AFO）的智能传感系统——当患者穿戴后行走时，AFO弯曲变形引起FBG波长漂移，通过边缘滤波解调系统输出电压信号，实现踝关节角度的实时监测。在12名健康志愿者上验证了系统功能：步态周期长短与BMI有一定相关性(R²=0.6043)；足下垂步态与正常步态的支撑相比例（56% vs 73%）和最大背屈角度（-4.75° vs 3.03°）差异显著，穿戴AFO后改善至62%和1.16°。
🤔 常见问题
❓ 关于骨科的最新研究发现是什么？
哈尔滨工程大学硕士论文设计了一款将光纤布拉格光栅（FBG）传感器埋入碳纤维复合材料被动式踝足矫形器（AFO）的智能传感系统——当患者穿戴后行走时，AFO弯曲变形引起FBG波长漂移，通过边缘滤波解调系统输出电压信号，实现踝关节角度的实时监测。在12名健康志愿者上验证了系统功能：步态周期长短与BMI有一定相关性(R²=0.6043)；足下垂步态与正常步态的支撑相比例（56% vs 73%）和最大背屈角度（-4.75° vs 3.03°）差异显著，穿戴AFO后改善至62%和1.16°。
❓ 哈尔滨工程大学的硕士生设计了一款'会测角度的智能脚踝矫形器'——在碳纤维矫形器内部埋入了一根比头发丝还细的光纤（光纤光栅传感器）
矫形器每弯曲一点，光纤里的光波长就会变化，系统测出这个变化就能算出你脚踝当前的弯曲角度。数据通过蓝牙传到你手机上的微信小程序，实时显示你走路时脚踝角度是怎么变化的。研究者在12名健康志愿者身上测过，发现胖瘦影响走路周期（胖的人步子慢一点），也对比了正常走路、脚尖拖地走路和穿上矫形器后的步态区别——穿矫形器后，脚尖拖地时的脚踝角度从-4.75°恢复到了1.16°，支撑时间也更接近正常人了。
💡 给患者的建议
- 哈尔滨工程大学的硕士生设计了一款'会测角度的智能脚踝矫形器'——在碳纤维矫形器内部埋入了一根比头发丝还细的光纤（光纤光栅传感器），矫形器每弯曲一点，光纤里的光波长就会变化，系统测出这个变化就能算出你脚踝当前的弯曲角度。数据通过蓝牙传到你手机上的微信小程序，实时显示你走路时脚踝角度是怎么变化的。研究者在12名健康志愿者身上测过，发现胖瘦影响走路周期（胖的人步子慢一点），也对比了正常走路、脚尖拖地走路和穿上矫形器后的步态区别——穿矫形器后，脚尖拖地时的脚踝角度从-4.75°恢复到了1.16°，支撑时间也更接近正常人了。
⚠️ 研究局限性
- ⚠️ 工程验证级——健康志愿者（n=12），非真实患者人群，无法外推到临床
- ⚠️ 三种步态对比仅n=1（单一志愿者），无统计检验
- ⚠️ 设备为样机阶段——LPFG温度补偿与角度解调系统尚未完全一体化集成
- ⚠️ 长期可靠性未知——无耐久性/疲劳测试数据
- ⚠️ 碳纤维和FBG埋入工艺的长期稳定性、光纤出入口保护在反复弯曲中的寿命未经测试
📖 信息来源：秦驰. 用于足踝矫形器的埋入式光纤传感器[D]. 哈尔滨工程大学硕士学位论文, 2024.