Sa razvojem 3D štampanja, potpuno je moguće 3D štampati sopstvenu protetiku iz modela koji se nalaze u bazama podataka otvorenog koda.
Ali tim modelima nedostaju personalizirana elektronička korisnička sučelja poput onih koji se nalaze u skupoj, najmodernijoj protetici.
Sada, profesor Virginia Tech i njegov interdisciplinarni tim istraživača dodiplomskih studenata napravili su prodor u integraciji elektronskih senzora s personaliziranom 3D štampanom protetikom – razvoj koji bi jednog dana mogao dovesti do pristupačnije protetike na električni pogon.
Ovo novo objavljeno istraživanje iz laboratorije Blakea Johnsona, docenta za industrijsko i sistemsko inženjerstvo iz Virginia Tech, napravilo je korak naprijed u poboljšanju funkcionalnosti 3D štampanih personaliziranih nosivih sistema.
Integracijom elektronskih senzora na raskrsnici između protetike i tkiva korisnika, istraživači mogu prikupiti informacije vezane za funkciju i udobnost protetike, kao što je pritisak na tkivo korisnika, koji mogu pomoći u poboljšanju daljnjih iteracija ovih vrsta protetike.
Integracija materijala unutar područja koja se uklapaju u formu 3D štampane protetike putem konformne tehnike 3D štampanja, umjesto ručne integracije nakon tiska, također bi mogla utrti put za jedinstvene mogućnosti u usklađivanju tvrdoće tkiva korisnika i integraciji senzora na različitim lokacije širom interfejsa koji se uklapa u formu. Za razliku od tradicionalne 3D štampe koja uključuje nanošenje materijala sloj po sloj na ravnu površinu, konformna 3D štampa omogućava nanošenje materijala na zakrivljene površine i objekte.
Prema Yuxin Tongu, diplomiranom studentu industrijskog i sistemskog inženjerstva i prvom autoru objavljene studije, krajnji cilj je stvoriti inženjerske prakse i procese koji mogu doprijeti do što većeg broja ljudi, počevši od nastojanja da se pomogne u razvoju protetike za jednu osobu. lokalni tinejdžer.
“Nadajmo se da bi svaki roditelj mogao pratiti opis iz članka koji smo objavili i razviti jeftinu personaliziranu protetičku ruku za svoje dijete”, rekao je Tong.
Da bi razvili protetiku integrisanu sa elektronskim senzorima, istraživači su započeli sa podacima 3D skeniranja, što je slično slikanju pod različitim uglovima kako bi se dobio pun oblik objekta - u ovom slučaju, kalup tinejdžerskog uda.
Zatim su koristili podatke 3D skeniranja kako bi vodili integraciju senzora u šupljinu protetike koja se uklapa u formu koristeći tehniku konformne 3D štampe.
Proces koji je razvio istraživački tim omogućit će dalju primjenu u personaliziranoj medicini i dizajnu nosivih sistema.
„Personalizacija i modifikacija svojstava i funkcionalnosti interfejsa nosivih sistema korišćenjem 3D skeniranja i 3D štampanja otvara vrata dizajnu i proizvodnji novih tehnologija za ljudsku pomoć i zdravstvenu njegu, kao i ispitivanje osnovnih pitanja vezanih za funkciju i udobnost nosivih sistema “, rekao je Johnson.
Džonsonovo istraživanje protetskih ruku bilo je inspirisano kada je saznao za kćerku svog kolege, Josie Fraticelli, tada 12-godišnjakinju, koja je rođena sa sindromom amnionske trake. Dok je bila u maternici, razvoj njene ruke je zaustavljen. Amnionske trake nalik na strune ograničavale su protok krvi i utjecale na razvoj desne šake, uzrokujući nedostatak formacije izvan zglobova.
Johnson je iskoristio svoju srodnu istraživačku ekspertizu u aditivnoj bioproizvodnji i tim interdisciplinarnih dodiplomskih istraživača da 3D printa bioničku ruku za Fraticellija koja će postati osnova sada objavljenog istraživanja.
Dok su radili s Fraticellijem, nastavili su prilagođavati prototip protetike razvijajući nove tehnike aditivne proizvodnje koje bi omogućile bolje pristajanje na Fraticellijev dlan, stvarajući udobniji protetski uređaj koji pristaje obliku.
Oni su potvrdili da je personalizacija protetike povećala kontakt između Fraticellijevog tkiva i proteze za skoro četiri puta u poređenju sa nepersonalizovanim uređajima. Ova povećana kontaktna površina pomogla im je da odrede gdje da rasporede senzorske nizove elektroda kako bi testirali raspodjelu pritiska, što im je pomoglo da dodatno poboljšaju dizajn.
Eksperimenti sensinga su provedeni korištenjem dvije personalizirane protetike sa i bez nizova senzorskih elektroda. Provodeći ove eksperimente s Fraticellijem, otkrili su da je raspodjela pritiska bila drugačija kada je opustila ruku u odnosu na držanje ruke u savijenom položaju.
„Neusklađenost između meke kože i krutog interfejsa je i dalje problem koji će smanjiti usklađenost“, rekao je Tong. "Nizovi senzorskih elektroda mogu otvoriti još jedno novo područje za poboljšanje dizajna protetike iz perspektive distribucije bolje ravnoteže pritiska."
Sve u svemu, Fraticelli smatra da nova personalizirana protetika poboljšava njen nivo udobnosti. Budući da je njena ruka mekana i promjenjiva pod različitim položajima, a protetski materijal krut i fiksiran, nivo konformiteta može nastaviti da se mijenja.
Personalizirana protetika još uvijek ima prostora za poboljšanja, a Johnsonov tim će nastaviti da istražuje i razvija nove tehnike u aditivnoj proizvodnji kako bi poboljšao nosive bioničke uređaje.
Ovo istraživanje podržali su Nacionalna naučna fondacija (Odjel za dodiplomsko obrazovanje) i Vijeće studentskih inženjera Virginia Tech-a; Interdisciplinarni diplomski istraživački program Računarsko inženjerstvo tkiva; i Institut za kreativnost, umjetnost i tehnologiju.
Dobijte najnovije vijesti iz nauke uz besplatne biltene e-pošte ScienceDaily, koji se ažuriraju svakodnevno i sedmično. Ili pogledajte svaki sat ažurirane vijesti u vašem RSS čitaču:
Recite nam šta mislite o ScienceDaily-u - pozdravljamo i pozitivne i negativne komentare. Imate li problema s korištenjem stranice? Pitanja?
Vrijeme objave: Apr-14-2019