2016年工程设计主题夏令营

    “NJU-OSU工程设计夏令营”于2016年81日开营,为期两周多,由南京大学和俄亥俄州立大学联合举办的第三期夏令营由助理院长阮刚教授带队12名本科生、OSU Mark教授负责接待,此次还加入了中国科学技术大学的同学。在过去的两周里,我们主要展开以下几类活动:工程设计、参观学习、文化交流、学术讲座等。


工程设计篇       

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      25名学生分为5个小组,每个小组负责一项工程设计课题:跑步着力实时反馈、复健病人特定肌肉锻炼、6个月婴儿用移动设备、兼顾灵活性的拐杖、轮椅足球用轮椅。第一周,经临床需求、工程要求、头脑风暴、设计交替四个步骤,各小组完成了各自项目的最终设计方案。再经过一周时间,各小组完成了原型设计。第一组设计的是一款能实时反馈走路姿势正确与否的running shoes。他们将传感器连接在鞋垫底部,通过着力先后来判断使用者的走路姿势。朱昀瑶向我们展示了这款产品。当她采取正确的走路姿势时,音乐声会一直持续不断,并且手持设备上会亮黄灯;而当她前脚掌先着地时,音乐声瞬间停止,并且手持设备也亮起了红灯。



第二组设计的是一款能够锻炼腿部肌肉的复健器械。小组成员们利用了轴承等部件,构造出可以绕轴旋转同时自转的设备。Chris向我们展示了它的用法。他一只脚踩在木质台阶上,另一只脚放在可旋转的踏板上,通过画圈的方式达到锻炼大腿肌肉的目的。



第三组设计的是一辆能让6个月大的baby自主“驾驶”的小车。腰部和背部交叉的安全带可避免baby翻身,枕头垫起的弧度增加了baby的舒适感。由于6月大的baby还没有强烈的自主意识,所以小车前端只设置了两个简单的左右转按钮,baby通过拍打按钮达到转向的目的。同时,小车周围还配备有传感器,可以探测到周围物体,避免发生碰撞。


  

     第四组设计的是给偏瘫患者复健使用的hemi-walker。传统的hemi-walker需要使用者在前进过程中将其提起,这对行走困难的偏瘫患者十分不便。于是,小组成员们在其底部加上了轮子,并在两个后轮上加上了刹车装置。当使用者想要停下休息时,他们可倚靠在hemi-walker上,利用自身重量将其压下,此时后轮旁的橡胶便会将整个装置牢牢的固定在地上,避免滑动。



第五组设计的是给想要进行室内足球运动的残疾人使用的轮椅。设计的主要理念是在日常使用的轮椅上增加结构,从而提供踢球的冲击力。所以小组成员在轮椅前端增加了一个环绕式的笼状结构。同时还在轮椅后方添加了便于拆卸的挡板,防止足球进入后方卡住。另外,为了使用的安全,小组成员在轮椅上添加了一道安全带。



参观学习篇 

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84日上午,学生乘坐校园巴士前去参观位于俄亥俄州立大学校园内的James Cancer HospitalJames Cancer Hospital是美国最大的综合性肿瘤医院之一。这家医院从十年前开始就构思设计,六年前开始建造,直到一年半前才建造完成搬迁至此。然而即使在现在看来,整个医院的功能区域安排、空间利用、系统设施配备都是非常合理和先进的。医院为每位来此接受治疗的癌症患者配备专业的医疗团队,尤其注重保证患者的安全和隐私,为他们提供舒适的治疗环境。



文化交流篇       

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86日下午,我们前往马场。在马场主任的引导下,同学们都尝试了骑马,还通过梳毛喂食更好地了解了马的习性。很多同学都是初次接触骑马,其中充满了欢声笑语。



       夜晚,大家在校园草地旁进行了picnic。之后大家分散开,进行各自感兴趣的活动,足球,篮球,橄榄球,沙滩排球样样俱全。小帅哥Chris抱着吉他在草地旁弹唱着美国乡村民谣。


  

      87日,Mark及其夫人邀请我们来到了Maranatha Baptist Church,教堂的工作人员热情地接待了我们。礼拜的开始大家和周围的陌生人互相打招呼,然后虔诚的共同高唱福音歌。牧师认真地讲解了圣经。几天之后我们收到了教堂的来信,感谢我们在那里与他们共度了美好的时光。



       89日下午,我们来到了taasc的基地。taasc是一个公益组织,他们帮助身体有缺陷的孩子们体验皮划艇的乐趣。他们使用一些特殊的装置,使身体有缺陷的人能够合适施力,进行皮划艇运动。我们也实际感受到皮划艇带来的乐趣。


  

     813日,我们在俄亥俄的最后一天。为了答谢OSU师生对此次活动组织的帮助和招待,南京大学的同学们邀请所有夏令营的师生前来聚餐,品尝同学们自己烹饪的中式菜肴。大家都希望把最好的厨艺在最后一天展示出来,以此不留遗憾。



       814日天还未亮,我们便离开了哥伦布,踏上了前往华盛顿的旅程。华盛顿是国会大厦、华盛顿纪念碑和白宫等著名建筑的所在地。国会大厦与林肯纪念堂分居东西遥相呼应,美国国家美术馆以及规模宏大的史密森博物馆群落则分布在其构成的轴线两侧。同学们在华盛顿的文化之旅更多感受了博物馆的魅力和历史名城的气息。


学术讲座篇

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由阮刚教授作为南京大学的代表给夏令营的同学们开了一场专业讲座。讲座题为“A Frontier of Nano-Biomaterials Research——Composite Nanoparticle”。讲座简要介绍了南大现工院的现状,又介绍了阮教授课题组的科研项目,以期通过实例让大家熟悉生物医学工程研究、工程学研究的基本流程和科研产业化的具体步骤。

专业讲座正式开始后,阮刚教授首先介绍了综合性纳米颗粒研发的背景,即生物医学领域的一些代表性问题:探测——发现癌细胞;造影,成像——尤其是在分子层级;疗法——将药物送达特定目标;机理——追踪活跃过程。


 

实验室的研究可以说只是给出了原型,接下来如何将成果转化为商业应用,引入现实世界,也是很重要的课题。

阮刚老师用自己在科研期间与两名同学一起组队参加比赛研究产品、申请专利、建立公司的例子,生动形象地向大家介绍了工程科研成果产业化的流程,表现出科学研究与实际工业应用之间并没有不可逾越的鸿沟。



非常感谢OSUMark教授等师生在两周内对活动安排的细致入微和对同学们的照顾,同时我们也期待明年五月美方同学来宁,期待我们NJU-OSU的第四期夏令营活动可以延续更多的精彩。



                                                                                                                                              文字:2016OSU夏令营成员

                                                                                                                                              整理:朱衡天

                                                                                                                                              图片:王娇娇