Met die groei van 3D-drukwerk, is dit heeltemal moontlik om jou eie prostetika te 3D-druk vanaf modelle wat in oopbrondatabasisse gevind word.
Maar daardie modelle het nie persoonlike elektroniese gebruikerskoppelvlakke soos dié wat in duur, moderne prostetika voorkom nie.
Nou het 'n Virginia Tech-professor en sy interdissiplinêre span van voorgraadse studente-navorsers opgang gemaak in die integrasie van elektroniese sensors met persoonlike 3D-gedrukte prostetika - 'n ontwikkeling wat eendag kan lei tot meer bekostigbare elektries-aangedrewe prostetika.
Hierdie nuutgepubliseerde navorsing uit die laboratorium van Blake Johnson, 'n Virginia Tech-assistentprofessor in industriële en stelselingenieurswese, het 'n stap vorentoe geneem in die verbetering van die funksionaliteite van 3D-gedrukte persoonlike draagbare stelsels.
Deur elektroniese sensors by die kruising tussen 'n prostetiese en die draer se weefsel te integreer, kan die navorsers inligting insamel wat verband hou met prostetiese funksie en gerief, soos die druk oor die draer se weefsel, wat kan help om verdere iterasies van hierdie tipe prostetika te verbeter.
Die integrasie van materiale binne vormpassende streke van 3D-gedrukte prostetika via 'n konforme 3D-druktegniek, in plaas van handmatige integrasie na druk, kan ook die weg baan vir unieke geleenthede om die hardheid van die draer se weefsel te pas en sensors by verskillende liggings oor die vormpassende koppelvlak. Anders as tradisionele 3D-drukwerk wat die neerlegging van materiaal in 'n laag-vir-laag-wyse op 'n plat oppervlak behels, maak konforme 3D-drukwerk voorsiening vir afsetting van materiaal op geboë oppervlaktes en voorwerpe.
Volgens Yuxin Tong, 'n industriële en stelselingenieurswese gegradueerde student en eerste skrywer van die gepubliseerde studie, is die uiteindelike doel om ingenieurspraktyke en prosesse te skep wat soveel mense as moontlik kan bereik, begin met 'n poging om 'n prostetiese vir een te help ontwikkel. plaaslike tiener.
"Hopelik kan elke ouer die beskrywing van die koerant wat ons gepubliseer het volg en 'n laekoste persoonlike prostetiese hand vir sy of haar kind ontwikkel," het Tong gesê.
Om die prostetika te ontwikkel wat met elektroniese sensors geïntegreer is, het die navorsers begin met 3D-skanderingdata, wat soortgelyk is aan foto's teen verskillende hoeke om die volle vorm van 'n voorwerp te kry - in hierdie geval, 'n vorm van die tiener se ledemaat.
Hulle het toe 3D-skanderingsdata gebruik om die integrasie van sensors in die vormpassende holte van die prostetiese te lei deur 'n konforme 3D-druktegniek te gebruik.
Die proses wat deur die navorsingspan ontwikkel is, sal hom leen tot verdere toepassings in persoonlike medisyne en ontwerp van draagbare stelsels.
“Die verpersoonliking en wysiging van die eienskappe en funksionaliteite van draagbare stelselkoppelvlakke deur gebruik te maak van 3D-skandering en 3D-drukwerk maak die deur oop vir die ontwerp en vervaardiging van nuwe tegnologieë vir menslike bystand en gesondheidsorg, asook die ondersoek van fundamentele vrae wat verband hou met die funksie en gemak van draagbare stelsels. ,” het Johnson gesê.
Johnson se navorsing oor prostetiese hande is geïnspireer toe hy geleer het van sy kollega se dogter, Josie Fraticelli, toe 12 jaar oud, wat met amniotiese bandsindroom gebore is. Terwyl sy in utero was, het die ontwikkeling van haar hand gestop. Stringagtige amniotiese bande het bloedvloei beperk en die ontwikkeling van regterhand beïnvloed, wat 'n gebrek aan vorming buite die kneukels veroorsaak het.
Johnson het sy verwante navorsingskundigheid in additiewe biovervaardiging en 'n span interdissiplinêre voorgraadse navorsers gebruik om die bioniese hand vir Fraticelli te 3D-druk wat die basis sou word van die nou-gepubliseerde navorsing.
Terwyl hulle met Fraticelli gewerk het, het hulle voortgegaan om die prototipe prostetiese aan te pas deur nuwe bykomende vervaardigingstegnieke te ontwikkel wat 'n beter pas by Fraticelli se palm sou moontlik maak, en 'n gemakliker, vormpassende prostetiese toestel te skep.
Hulle het bevestig dat die verpersoonliking van die prostese die kontak tussen Fraticelli se weefsel en die prostese met byna viervoudig verhoog het in vergelyking met nie-gepersonaliseerde toestelle. Hierdie groter kontakarea het hulle gehelp om vas te stel waar om waarnemingselektrode-skikkings te ontplooi om die drukverspreiding te toets, wat hulle gehelp het om die ontwerp verder te verbeter.
Waarnemingseksperimente is uitgevoer met behulp van twee gepersonaliseerde prostetika met en sonder waarnemingselektrode-skikkings. Deur hierdie eksperimente met Fraticelli uit te voer, het hulle gevind dat die drukverspreiding anders was wanneer sy haar hand ontspan teenoor haar hand in 'n gebuigde houding.
"Die wanverhouding tussen die sagte vel en die rigiede koppelvlak is steeds 'n probleem wat die ooreenstemming sal verminder," het Tong gesê. "Die waarnemingselektrode-skikkings kan nog 'n nuwe area oopmaak om die prostetiese ontwerp te verbeter vanuit die perspektief van die verspreiding van 'n beter balans van druk."
In die algemeen voel Fraticelli wel dat die nuwe persoonlike prostetiese haar gemaksvlak verbeter. Aangesien haar hand sag en veranderlik is onder verskillende posture en die prostetiese materiaal styf en vas is, kan die vlak van konformiteit aanhou verander.
Gepersonaliseerde prostetika het nog ruimte vir verbeterings, en Johnson se span sal voortgaan om nuwe tegnieke in bykomende vervaardiging na te vors en te ontwikkel om verbeterings op draagbare bioniese toestelle aan te bring.
Hierdie navorsing is ondersteun deur die Nasionale Wetenskapstigting (Afdeling Voorgraadse Onderwys) en deur Virginia Tech se Studente-ingenieursraad; Rekenaarweefselingenieurswese Interdissiplinêre Nagraadse Navorsingsprogram; en Instituut vir Kreatiwiteit, Kuns en Tegnologie.
Kry die jongste wetenskapnuus met ScienceDaily se gratis e-posnuusbriewe, wat daagliks en weekliks opgedateer word. Of bekyk uurlikse bygewerkte nuusvoere in jou RSS-leser:
Vertel ons wat jy van ScienceDaily dink - ons verwelkom beide positiewe en negatiewe kommentaar. Het u enige probleme met die gebruik van die webwerf? Vrae?
Postyd: 14-Apr-2019