З ростам 3D-друку цалкам магчыма 3D-друк уласных пратэзаў з мадэляў, знойдзеных у базах дадзеных з адкрытым зыходным кодам.
Але гэтым мадэлям не хапае персаналізаваных электронных карыстальніцкіх інтэрфейсаў, падобных на дарагія, самыя сучасныя пратэзы.
Цяпер прафесар Virginia Tech і яго міждысцыплінарная каманда студэнтаў-даследчыкаў прасунуліся ў інтэграцыі электронных датчыкаў з персаналізаванымі 3D-друкаванымі пратэзамі - развіццё, якое аднойчы можа прывесці да больш даступнага пратэзавання з электрычным прывадам.
Гэта нядаўна апублікаванае даследаванне, праведзенае ў лабараторыі Блэйка Джонсана, дацэнта кафедры прамысловай і сістэмнай інжынерыі Тэхнічнага факультэта Вірджыніі, зрабіла крок наперад у паляпшэнні функцыянальнасці надрукаваных на 3D персаналізаваных носных сістэм.
Дзякуючы інтэграцыі электронных датчыкаў на скрыжаванні пратэза і тканіны карыстальніка, даследчыкі могуць збіраць інфармацыю, звязаную з функцыяй і камфортам пратэза, напрыклад, ціск на тканіну карыстальніка, што можа дапамагчы палепшыць далейшыя ітэрацыі гэтых тыпаў пратэзаў.
Інтэграцыя матэрыялаў у абласцях падагнаных па форме пратэзаў, надрукаваных на 3D-друку, з дапамогай канформнай тэхнікі 3D-друку замест інтэграцыі ўручную пасля друку можа таксама адкрыць шлях да ўнікальных магчымасцей у адпаведнасці з цвёрдасцю тканіны карыстальніка і інтэграцыі датчыкаў у розных месцы па ўсім інтэрфейсе, які адпавядае форме. У адрозненне ад традыцыйнага 3D-друку, які ўключае папластовае нанясенне матэрыялу на плоскую паверхню, канформны 3D-друк дазваляе наносіць матэрыялы на выгнутыя паверхні і прадметы.
Па словах Юсінь Тонга, аспіранта прамысловасці і сістэмнай інжынерыі і першага аўтара апублікаванага даследавання, канчатковая мэта складаецца ў тым, каб стварыць інжынерныя практыкі і працэсы, якія могуць ахапіць як мага больш людзей, пачынаючы з намаганняў па распрацоўцы пратэза для аднаго мясцовы падлетак.
«Будзем спадзявацца, што кожны бацька зможа прытрымлівацца апісання з артыкула, які мы апублікавалі, і распрацаваць недарагі персаналізаваны пратэз рукі для свайго дзіцяці», — сказаў Тонг.
Каб распрацаваць пратэзы, інтэграваныя з электроннымі датчыкамі, даследчыкі пачалі з дадзеных 3D-сканавання, што падобна на фатаграфаванне пад рознымі вугламі, каб атрымаць поўную форму аб'екта - у дадзеным выпадку, злепка канечнасці падлетка.
Затым яны выкарысталі дадзеныя 3D-сканавання, каб накіраваць інтэграцыю датчыкаў у паражніну пратэза, якая адпавядае форме, з дапамогай канформнай тэхнікі 3D-друку.
Працэс, распрацаваны даследчай групай, будзе прыдатны для далейшага прымянення ў персаналізаванай медыцыне і дызайне носных сістэм.
«Персаналізацыя і мадыфікацыя ўласцівасцей і функцый інтэрфейсаў носных сістэм з дапамогай 3D-сканавання і 3D-друку адкрывае дзверы для распрацоўкі і вытворчасці новых тэхналогій для дапамогі людзям і аховы здароўя, а таксама да вывучэння фундаментальных пытанняў, звязаных з функцыянальнасцю і камфортам носных сістэм. ", - сказаў Джонсан.
Даследаванне пратэзаў рук Джонсана натхніла, калі ён даведаўся пра 12-гадовую дачку свайго калегі Джозі Фрацічэлі, якая нарадзілася з сіндромам амниотической павязкі. Ва ўнутрычэраўным перыядзе развіццё яе рукі спынілася. Амніатычныя павязкі, падобныя на струны, абмяжоўвалі крывацёк і ўплывалі на развіццё правай рукі, выклікаючы адсутнасць фарміравання за костачкамі.
Джонсан выкарыстаў свой адпаведны даследчы вопыт у галіне адытыўнай біявытворчасці і групу міждысцыплінарных студэнтаў-даследчыкаў, каб раздрукаваць біянічную руку Фрацічэлі ў 3D, якая стане асновай апублікаванага цяпер даследавання.
Працуючы з Фрацічэлі, яны працягвалі наладжваць прататып пратэза, распрацоўваючы новыя метады вытворчасці дадаткаў, якія дазволілі б лепш прылягаць да далоні Фрацічэлі, ствараючы больш зручны, прыдатны па форме пратэз.
Яны пацвердзілі, што персаналізацыя пратэза павялічвае кантакт паміж тканінай Фрацічэлі і пратэзам амаль у чатыры разы ў параўнанні з неперсаналізаванымі прыладамі. Гэтая павялічаная плошча кантакту дапамагла ім дакладна вызначыць, дзе размясціць масівы адчувальных электродаў для праверкі размеркавання ціску, што дапамагло ім яшчэ больш палепшыць канструкцыю.
Эксперыменты па зандзіраванні праводзіліся з выкарыстаннем двух персаналізаваных пратэзаў з сістэмамі сэнсарных электродаў і без іх. Праводзячы гэтыя эксперыменты з Фрацічэлі, яны выявілі, што размеркаванне ціску адрознівалася, калі яна расслабляла руку і трымала яе ў сагнутай позе.
«Неадпаведнасць паміж мяккай скурай і цвёрдым інтэрфейсам па-ранейшаму з'яўляецца праблемай, якая знізіць адпаведнасць», - сказаў Тонг. «Масіўы адчувальных электродаў могуць адкрыць яшчэ адну новую вобласць для паляпшэння канструкцыі пратэзаў з пункту гледжання размеркавання лепшага балансу ціску».
У цэлым Фрацічэлі лічыць, што новы персаналізаваны пратэз павышае ўзровень яе камфорту. Паколькі яе рука мяккая і зменлівая ў розных позах, а пратэзны матэрыял жорсткі і фіксаваны, узровень адпаведнасці можа працягваць змяняцца.
У персаналізаваных пратэзах яшчэ ёсць прастора для ўдасканалення, і каманда Джонсана будзе працягваць даследаванні і распрацоўку новых метадаў адытыўнай вытворчасці, каб удасканаліць носныя біянічныя прылады.
Гэта даследаванне было падтрымана Нацыянальным навуковым фондам (Аддзел універсітэцкай адукацыі) і Студэнцкім саветам інжынераў Virginia Tech; Міждысцыплінарная даследчая праграма вылічальнай тканкавай інжынерыі; і Інстытут творчасці, мастацтваў і тэхналогій.
Атрымлівайце апошнія навуковыя навіны з бясплатнымі інфармацыйнымі бюлетэнямі ScienceDaily, якія абнаўляюцца штодня і штотыдзень. Або праглядайце стужкі навін, якія абнаўляюцца штогадзіны, у счытвальніку RSS:
Раскажыце нам, што вы думаеце пра ScienceDaily — мы вітаем як станоўчыя, так і адмоўныя каментарыі. Узніклі праблемы з выкарыстаннем сайта? Ёсць пытанні?
Час размяшчэння: 14 красавіка 2019 г