电子传感器改善3D打印假肢

随着3D打印的增长，可以从开源数据库中新利18官方发现的型号中打印自己的假肢，这是完全有可能的。但是这些型号缺乏个性化的电子用户界面，例如在昂贵，最先进的假肢中发现的电子界面。现在，一位弗吉尼亚理工大学的教授及其跨学科的本科生研究人员团队已涉足将电子传感器与个性化的3D打印假肢整合在一起 - 这一发展可能有一天会导致更负担得起的电力假肢。

这项来自弗吉尼亚理工大学工业和系统工程助理教授布雷克·约翰逊（Blake Johnson）实验室的新研究迈出了一步，以改善3D打印的个性化可穿戴系统的功能。

通过在假体和佩戴者组织之间的交集中集成电子传感器，研究人员可以收集与假体功能和舒适性有关的信息，例如穿戴者组织的压力，可以帮助改善这些类型的假肢的进一步迭代。

The integration of materials within form-fitting regions of 3D-printed prosthetics via a conformal 3D printing technique, instead of manual integration after printing, could also pave the way for unique opportunities in matching the hardness of the wearer’s tissue and and integrating sensors at different locations across the form-fitting interface. Unlike traditional 3D printing that involves depositing material in a layer-by-layer fashion on a flat surface, conformal 3D printing allows for deposition of materials on curved surfaces and objects.

根据工业和系统工程研究生兼已发表研究的第一作者Yuxin Tong的说法，最终目标是创建可以尽可能多的人到达尽可能多的人的工程实践和过程当地青少年。“希望，每个父母都可以遵循我们发表的论文的描述，并为他或她的孩子开发低成本的个性化假肢。”

为了开发与电子传感器集成的假体，研究人员从3D扫描数据开始，这类似于以各个角度拍摄照片以获取物体的完整形式 - 在这种情况下，是青少年肢体的模具。然后，他们使用3D扫描数据来指导传感器将传感器的集成到假肢的形式型腔中，并使用保形3D打印技术。新利18官方研究团队开发的过程将使自己在个性化医学和可穿戴系统的设计中进一步应用。使用3D扫描和3D打印为可穿戴系统界面的属性和功能个性化和修改功能，为设计和制造的新技术打开了用于人类援助和医疗保健的新技术，并检查了与可穿戴系统的功能和舒适性的基本问题，新利18官方约翰逊说。

约翰逊了解同事的女儿乔西·弗拉蒂利（Josie Fraticelli），当时还12岁，后者出生时患有羊膜综合症，他的女儿乔西·弗拉蒂利（Josie Fraticelli）了解到了假肢的研究。在子宫内，她的手的发育停止了。弦状羊水带限制了血液流动，并影响了右手的发展，导致指关节以外的形成不足。约翰逊在添加剂生物制造方面利用了他的相关研究专业知识和一组跨学科的本科研究人员，为Fraticelli打印了仿生手，这将成为现已发表的研究的基础。

当他们与Fraticelli合作时，他们继续通过开发新的添加剂制造技术来调整原型假体，从而使Fraticelli的棕榈更适合，从而创造出更舒适，更合身的假肢。他们验证了与非个人化设备相比，假体的个性化将弗拉提里组织与假体之间的接触增加了近四倍。这种增加的接触区域帮助他们查明了在哪里部署传感电极阵列以测试压力分布，这有助于他们进一步改善设计。

使用有或没有传感电极阵列的两个个性化假肢进行了传感实验。通过使用Fraticelli进行这些实验，他们发现当她放松手而与弯曲的姿势握住手时，压力分布是不同的。Tong说：“柔软的皮肤和刚性界面之间的不匹配仍然是一个降低整合性的问题。”“传感电极阵列可能会从分配更好的压力平衡的角度开放另一个新区域，以改善假肢设计。”

总体而言，弗拉提利（Fraticelli）确实认为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柔软而变化，并且假肢是刚性和固定的，因此合格水平可能会继续改变。

个性化的假肢仍然有改进的空间，约翰逊的团队将继续研究和开发添加剂制造的新技术，以改进可穿戴的仿生设备。