迈克·桑托拉编辑
随着3D打印技术的发展，从开源数据库中找到的模型3D打印你自己的假肢是完全可能的。
但这些模型缺乏昂贵、最先进的假肢所具有的个性化电子用户界面。
现在，弗吉尼亚理工大学的一位教授和他的跨学科本科生研究团队已经在将电子传感器与个性化3d打印假肢集成方面取得了进展，这一进展有可能在未来的某一天带来更实惠的电动假肢。
弗吉尼亚理工大学工业与系统工程助理教授布莱克·约翰逊的实验室最新发表的这项研究，在改进3d打印个性化可穿戴系统的功能方面向前迈出了一步。
通过在假肢和佩戴者组织之间的交叉点集成电子传感器，研究人员可以收集与假肢功能和舒适度相关的信息，比如佩戴者组织之间的压力，这可以帮助改进这些类型的假肢的进一步迭代。
通过保形3D打印技术在3D打印假肢的塑形区域内集成材料，而不是在打印后手工集成，也为匹配佩戴者组织的硬度和在塑形接口的不同位置集成传感器铺平了独特的机会。与传统3D打印在平面上逐层沉积材料不同，保形3D打印允许在曲面和物体上沉积材料。
工业与系统工程研究生、该研究报告的第一作者童宇欣(音)表示，研究的最终目标是创建可以惠及尽可能多的人的工程实践和流程，首先是帮助当地一名青少年开发假肢。
工业与系统工程专业研究生童宇欣(音)正在调整一个3D打印假肢。佟是最新发表的一项关于在个性化3d打印假肢中集成电子传感器的研究的第一作者。琳达·黑兹尔伍德摄。
佟说:“希望每个家长都能按照我们发表的论文中的描述，为自己的孩子开发出低成本的个性化义手。”
为了开发集成了电子传感器的假肢，研究人员从3D扫描数据开始，这类似于从不同角度拍照来获得物体的完整形态——在这种情况下，是青少年肢体的模型。
然后，他们使用3D扫描数据，利用保形3D打印技术，引导传感器集成到假肢的形状拟合腔内。
该研究团队开发的过程将有助于在个性化医疗和可穿戴系统设计方面的进一步应用。
Johnson说:“使用3D扫描和3D打印对可穿戴系统接口的属性和功能进行个性化和修改，为人类辅助和医疗保健新技术的设计和制造打开了大门，也为研究与可穿戴系统的功能和舒适度相关的基本问题打开了大门。”
约翰逊对义肢研究的灵感来自于他同事的女儿乔西·弗拉蒂切利(Josie Fraticelli)，当时12岁，出生时患有羊膜带综合征。在子宫里，她的手停止了发育。绳状羊膜带限制了血流，影响了右手的发育，导致指关节以外缺乏形成。
Johnson利用他在添加剂生物制造方面的相关研究专长和一个跨学科本科生研究团队，为Fraticelli 3D打印仿生手，这将成为现在发表的研究的基础。
在与Fraticelli合作的过程中，他们通过开发新的增材制造技术继续调整假肢原型，使其更贴合Fraticelli的手掌，创造出更舒适、更贴合形状的假肢装置。
他们证实，与非个性化设备相比，个性化假肢使Fraticelli的组织与假肢之间的接触增加了近四倍。增加的接触面积帮助他们精确定位在哪里部署传感电极阵列来测试压力分布，这有助于他们进一步改进设计。
传感实验使用两种带有和不带有传感电极阵列的个性化假肢进行。通过与Fraticelli一起进行这些实验，他们发现当她放松手和以弯曲的姿势握住手时，压力分布是不同的。
“柔软的皮肤和坚硬的界面之间的不匹配仍然是一个会降低一致性的问题，”童说。“从分配更好的压力平衡的角度来看，传感电极阵列可能为改进假肢设计开辟了另一个新的领域。”
总的来说，Fraticelli确实觉得新的个性化假肢提高了她的舒适度。由于她的手在不同的姿势下是柔软多变的，而假体的材料是刚性和固定的，一致性的水平可能会继续变化。
个性化假肢仍有改进的空间，约翰逊的团队将继续研究和开发增材制造的新技术，以改进可穿戴仿生设备。
这项研究得到了美国国家科学基金会(本科教育部)和弗吉尼亚理工大学学生工程师委员会的支持;计算组织工程跨学科研究生研究项目;以及创意、艺术和技术研究所。
弗吉尼亚理工大学
vtnews.vt.edu
了下:3D打印•增材制造•立体光刻
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