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研究新突破:改进3D打印假肢和集成电子传感器

2019-04-12 16:51:57 2

据外媒报道,弗吉尼亚理工大学的团队近日已经采用将电子传感器与个性化3D打印假肢相结合的方式带来更实惠的电动假肢。随着增材制造的增长,可以从开源数据库中找到的模型进行3D打印。但这些模型缺乏个性化的电子用户界面,就像目前最昂贵的,最先进的假肢中的那样。

弗吉尼亚州的研究人员表示,通过在假肢和佩戴者组织之间的交叉处集成电子传感器,他们可以收集与假肢功能和舒适度相关的信息,例如穿戴者组织的压力,这可以帮助改善这些类型假肢的进一步升级。

通过共形3D打印技术将材料整合到3D打印假肢的贴合区域中,而不是在打印后进行手动整合,也可以为匹配佩戴者组织的硬度和在不同位置集成传感器的独特机会铺平道路穿过形状拟合的界面。与传统3D打印不同,传统3D打印涉及在平坦表面上以逐层方式沉积材料,保形3D打印允许在弯曲表面和物体上沉积材料。

根据工业和系统工程研究生以及该研究报告的第一作者Yucin Tong来说,最终目标是创建可以覆盖尽可能多的人的工程实践和流程。为了开发与电子传感器集成的假肢,研究人员开始使用3D扫描数据,在这种情况下是青少年肢体的模型就是一个例子。然后他们使用3D扫描数据,利用共形3D打印技术将传感器集成到假体的合身腔体中。

据介绍,该团队通过开发新的增材制造技术来调整原型修复体,这种技术可以更好地贴合青少年的手掌进而创造出更舒适,贴身的假肢装置。与非个性化设备相比,假肢的个性化使青少年身体组织和假体之间的接触增加了近四倍。这种增加的接触面积有助于他们确定在何处部署传感电极阵列以测试压力分布,这有助于他们进一步改进设计。

使用具有和不具有感测电极阵列的两个个性化假体进行感测实验,他们通过与青少年一起进行这些实验发现当她放松手而不是以弯曲的姿势握住她的手时,压力分布是不同的。

Tong总结道:“软皮和刚性界面之间的不匹配仍然是一个会降低整合度的问题,从分配更好的压力平衡的角度来看,传感电极阵列可以打开另一个新区域以改善假肢设计。希望每位家长都能按照我们发表的论文中那样,为他或她的孩子开发一种低成本的个性化假肢手”。