Odată cu creșterea imprimării 3D, este complet posibil să imprimați 3D propriul protetic de la modelele găsite în bazele de date open-source.
Dar acelor modele le lipsesc interfețele electronice personalizate cu utilizatorul, precum cele găsite în protezele costisitoare și de ultimă generație.
Acum, un profesor Virginia Tech și echipa sa interdisciplinară de cercetători studenți de licență au făcut progrese în integrarea senzorilor electronici cu proteze personalizate imprimate 3D - o dezvoltare care ar putea duce într-o zi la proteze electrice mai accesibile.
Această cercetare recent publicată din laboratorul lui Blake Johnson, profesor asistent Virginia Tech în inginerie industrială și de sisteme, a făcut un pas înainte în îmbunătățirea funcționalităților sistemelor portabile personalizate imprimate 3D.
Prin integrarea senzorilor electronici la intersecția dintre o proteză și țesutul purtătorului, cercetătorii pot aduna informații legate de funcția și confortul protezei, cum ar fi presiunea pe țesutul purtătorului, care pot ajuta la îmbunătățirea iterațiilor ulterioare ale acestor tipuri de proteze.
Integrarea materialelor în regiunile conform formelor proteticelor imprimate 3D printr-o tehnică de imprimare 3D conformă, în loc de integrarea manuală după imprimare, ar putea, de asemenea, deschide calea pentru oportunități unice de potrivire a durității țesutului purtătorului și de integrare a senzorilor la diferite locații pe interfața de adaptare a formei. Spre deosebire de imprimarea 3D tradițională care implică depunerea materialului strat cu strat pe o suprafață plană, imprimarea 3D conformă permite depunerea materialelor pe suprafețe curbe și obiecte.
Potrivit lui Yuxin Tong, un student absolvent de inginerie industrială și de sisteme și primul autor al studiului publicat, scopul final este de a crea practici și procese de inginerie care să poată ajunge la cât mai mulți oameni, începând cu un efort de a ajuta la dezvoltarea unei proteze pentru unul. adolescent local.
„Sperăm că fiecare părinte ar putea urma descrierea din lucrarea pe care am publicat-o și să dezvolte o mână protetică personalizată la preț redus pentru copilul său”, a spus Tong.
Pentru a dezvolta protezele integrate cu senzori electronici, cercetătorii au început cu scanarea datelor 3D, care este similară cu fotografierea sub diferite unghiuri pentru a obține forma completă a unui obiect - în acest caz, o matriță a membrului adolescentului.
Apoi au folosit date de scanare 3D pentru a ghida integrarea senzorilor în cavitatea conformă a protezei folosind o tehnică de imprimare 3D conformă.
Procesul dezvoltat de echipa de cercetare se va preta pentru aplicații ulterioare în medicina personalizată și designul sistemelor purtabile.
„Personalizarea și modificarea proprietăților și funcționalităților interfețelor de sistem purtabile folosind scanare 3D și imprimare 3D deschide ușa către proiectarea și fabricarea de noi tehnologii pentru asistență umană și asistență medicală, precum și examinarea întrebărilor fundamentale asociate cu funcția și confortul sistemelor purtabile și a sistemelor purtabile ”, A spus Johnson.
Cercetările lui Johnson asupra mâinilor protetice au fost inspirate când a aflat despre fiica colegului său, Josie Fraticelli, pe atunci în vârstă de 12 ani, care se născuse cu sindromul benzii amniotice. În timpul uterului, dezvoltarea mâinii ei sa oprit. Benzile amniotice asemănătoare șirului au restricționat fluxul sanguin și au afectat dezvoltarea mâinii drepte, provocând o lipsă de formare dincolo de degete.
Johnson și-a folosit expertiza de cercetare aferentă în biofabricarea aditivă și o echipă de cercetători interdisciplinari de licență pentru a imprima 3D mâna bionică pentru Fraticelli, care va deveni baza cercetării publicate acum.
În timp ce lucrau cu Fraticelli, au continuat să modifice prototipul proteticului prin dezvoltarea de noi tehnici de fabricare aditivă care ar permite o potrivire mai bună pe palma lui Fraticelli, creând un dispozitiv protetic mai confortabil și mai potrivit.
Ei au validat că personalizarea protezei a crescut contactul dintre țesutul Fraticelli și proteză de aproape patru ori în comparație cu dispozitivele nepersonalizate. Această zonă de contact crescută i-a ajutat să identifice unde să implementeze rețele de electrozi de detectare pentru a testa distribuția presiunii, ceea ce i-a ajutat să îmbunătățească în continuare designul.
Experimentele de detectare au fost efectuate folosind două proteze personalizate cu și fără rețele de electrozi de detectare. Prin efectuarea acestor experimente cu Fraticelli, ei au descoperit că distribuția presiunii a fost diferită atunci când își relaxa mâna față de ținerea mâinii într-o postură îndoită.
„Nepotrivirea dintre pielea moale și interfața rigidă este încă o problemă care va reduce conformitatea”, a spus Tong. „Matricele de electrozi de detectare pot deschide o altă zonă nouă pentru a îmbunătăți designul protezelor din perspectiva distribuirii unui echilibru mai bun al presiunii.”
În general, Fraticelli consideră că noua protetică personalizată îi îmbunătățește nivelul de confort. Deoarece mâna ei este moale și schimbătoare sub diferite posturi, iar materialul protetic este rigid și fix, nivelul de conformitate poate continua să se schimbe.
Protezele personalizate au încă spațiu pentru îmbunătățiri, iar echipa lui Johnson va continua să cerceteze și să dezvolte noi tehnici în fabricarea aditivă pentru a aduce îmbunătățiri dispozitivelor bionice portabile.
Această cercetare a fost susținută de Fundația Națională pentru Știință (Divizia Educației Universitare) și de Consiliul Studenților Ingineri din Virginia Tech; Inginerie computațională a țesuturilor Programul de cercetare interdisciplinară pentru absolvenți; și Institutul pentru Creativitate, Arte și Tehnologie.
Obțineți cele mai recente știri științifice cu buletinele informative gratuite de la ScienceDaily, actualizate zilnic și săptămânal. Sau vizualizați fluxuri de știri actualizate din oră în cititorul dvs. RSS:
Spuneți-ne ce părere aveți despre ScienceDaily - binevenim atât comentariile pozitive, cât și negative. Aveți probleme la utilizarea site-ului? Întrebări?
Ora postării: 14-apr-2019