3D プリントの成長により、オープンソース データベースにあるモデルから独自の義肢を 3D プリントすることが完全に可能になりました。
しかし、これらのモデルには、高価な最先端の人工装具に見られるような、パーソナライズされた電子ユーザー インターフェイスがありません。
現在、バージニア工科大学の教授と彼の学際的な学部学生研究者チームは、電子センサーとパーソナライズされた 3D プリント製人工装具の統合に進出しました。
バージニア工科大学の産業工学およびシステム工学の助教授である Blake Johnson の研究室から新たに発表されたこの研究は、3D プリントされたパーソナライズされたウェアラブル システムの機能の改善において一歩前進しました。
人工装具と着用者の組織との間の交差点に電子センサーを統合することにより、研究者は装用者の組織全体の圧力など、人工装具の機能と快適性に関連する情報を収集でき、これらのタイプの人工装具のさらなる反復を改善するのに役立ちます。
印刷後に手動で統合する代わりに、コンフォーマル 3D 印刷技術を介して 3D 印刷された人工装具のフォーム フィッティング領域内に材料を統合することで、着用者の組織の硬度を一致させ、異なる位置にセンサーを統合するというユニークな機会への道が開かれる可能性もあります。フォームフィッティングインターフェース全体の場所。 平らな表面に層ごとに材料を堆積させる従来の 3D プリントとは異なり、コンフォーマル 3D プリントでは、曲面や物体に材料を堆積させることができます。
産業工学およびシステム工学の大学院生であり、公開された研究の筆頭著者である Yuxin Tong 氏によると、最終的な目標は、1 人のための人工装具の開発を支援することから始めて、できるだけ多くの人々に届く工学的実践とプロセスを作成することです。地元の十代。
「すべての親が、私たちが発行した論文の説明に従って、自分の子供のために低コストのパーソナライズされた義手を開発できることを願っています」と Tong 氏は述べています。
電子センサーと統合された人工装具を開発するために、研究者は 3D スキャン データから始めました。
次に、3D スキャン データを使用して、コンフォーマル 3D 印刷技術を使用して、センサーを人工装具のフォーム フィッティング キャビティに統合しました。
研究チームによって開発されたプロセスは、個別化医療およびウェアラブル システムの設計におけるさらなる応用に役立ちます。
「3D スキャニングと 3D プリントを使用してウェアラブル システム インターフェイスの特性と機能をパーソナライズし、変更することは、ウェアラブル システムの機能と快適性に関連する基本的な問題を調べるだけでなく、人間の支援とヘルスケアのための新しい技術の設計と製造への扉を開きます。 」とジョンソン氏は語った。
ジョンソンの義手の研究は、彼の同僚の娘、当時 12 歳だった Josie Fraticelli が羊膜帯症候群で生まれたことを知ったときに触発されました。 子宮にいる間、彼女の手の発達は止まりました。 ひも状の羊膜帯は血流を制限し、右手の発達に影響を与え、ナックルを超える形成の欠如を引き起こしました.
Johnson 氏は、付加的なバイオマニュファクチャリングに関する彼の関連研究の専門知識と学際的な学部研究者のチームを使用して、現在公開されている研究の基礎となる Fraticelli のバイオニックハンドを 3D プリントしました。
彼らは Fraticelli と協力しながら、Fraticelli の手のひらによりよくフィットする新しい付加製造技術を開発することで、プロトタイプの人工装具を微調整し続け、より快適で体にフィットする人工装具を作成しました。
彼らは、プロテーゼの個人化により、個人化されていないデバイスと比較して、フラティチェリの組織とプロテーゼの間の接触がほぼ4倍増加したことを検証しました. この増加した接触面積は、圧力分布をテストするためにセンシング電極アレイを配置する場所を特定するのに役立ち、設計をさらに改善するのに役立ちました。
感知実験は、電極アレイを感知する場合と感知しない場合の 2 つの個人化された人工装具を使用して行われました。 これらの実験を Fraticelli で実行することにより、彼らは、彼女が手をリラックスさせたときと、手を曲げた姿勢で保持したときとで圧力分布が異なることを発見しました。
「ソフトスキンとリジッドインターフェースの間の不一致は、依然として適合性を低下させる問題です」と Tong 氏は述べています。 「センシング電極アレイは、圧力のより良いバランスを分散するという観点から、人工装具の設計を改善するための別の新しい領域を開く可能性があります。」
全体として、Fraticelli は、新しいパーソナライズされた補綴物が彼女の快適さのレベルを向上させたと感じています. 彼女の手は柔らかく、さまざまな姿勢の下で変化しやすく、義肢の素材は硬くて固定されているため、適合のレベルは変化し続ける可能性があります.
パーソナライズされた人工装具にはまだ改善の余地があり、Johnson のチームは、ウェアラブル バイオニック デバイスを改善するために、アディティブ マニュファクチャリングの新しい技術の研究と開発を続けます。
この研究は、国立科学財団 (学部教育部門) とバージニア工科大学の学生技術者評議会によって支援されました。 計算組織工学学際的な大学院研究プログラム。 創造性、芸術、技術研究所。
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投稿時間: Apr-14-2019