医疗和牙科

科学家发明了全自动3D打印假肢生产线

科学家从以色列理工学院已经开发了一条3D打印的自动化生产线,用于低成本定制假肢。

在该团队流线型的设计过程中,截肢者未受影响的手被扫描,使用CAD软件进行裁剪,并直接转换成STL文件准备打印。最后得到的部件可以很容易地组装成具有先进的物体抓取能力的栩栩如生的四肢,只需点击一个按钮,就可以为患者提供更高的生活质量。

科学家们定制的扫描装置(如图)只花了不到40美元。图片由以色列理工学院提供。

推进访问假肢

失去一只手会增加对他人的依赖程度,从而极大地影响一个人的生活质量,但假肢的成本从3000美元到10万美元不等。因此,许多截肢者无法购买定制的设备,特别是考虑到他们往往需要训练有素的专家进行昂贵的手动安装,以达到最佳性能。

除了成本之外,修复术还面临其他几个问题,包括外观、重量、抓取力和缺乏感觉反馈,这些问题导致了极高的排斥率。这种患者的排斥反应也会产生严重的后果,导致关节和肌肉退化、疼痛的炎症和无数其他潜在的严重并发症。

与此同时,使用3D打印技术,现在可以减少装配步骤的数量,建立义肢,同时创造更复杂的设计,和许多最近的项目已经这样做成功。然而,开发具有一致性能和足够快的速度来满足需求的低成本义肢仍然存在问题。

为了提高产量,减少对训练有素的专家的依赖,以色列科学家因此开发了一种数字设计管道,在这种管道中,只需最少的人工干预,就可以生产出价格低廉的假肢。

该团队的3D打印手的特点是嵌入的力传感器(如图),给他们的感应功能。照片由以色列理工学院提供。

创建一个假肢工厂

研究人员的生产线基本上由四个步骤组成:扫描、建模、3D打印和组装。在最初的设计阶段,假肢的外观可以根据用户的喜好进行调整,患者可以选择身体动力的手和更先进的肌电控制设备。

一旦假肢被完善,它会自动转换成STL文件并发送打印。尽管科学家们的工作流程仍然需要手工组装零件,但他们发现,之前的步骤可以优化以缩短过程,使构造变得简单、快速和便于用户使用。

为了使他们的设置尽可能可行,以色列团队甚至创造了一个低成本的定制扫描仪基于英特尔RealSense相机,达到40美元左右。所产生的假肢未被发现是低质量的,因为他们证明能够倒入液体并持有家用物品超过50,000个周期。

在其他测试中,添加的四肢显示出了适应超软或刚性物体的抓地力水平的能力,根据阻力水平,它们的马达在不同的时间停止。虽然这种假肢还没有向潜在用户推广,但当向截肢者展示时,他们称赞了这种设备的重量和逼真的外观,这表明患者的排斥反应可能会最小化。

最终,科学家们得出结论,通过消除昂贵的手工安装的必要性,他们的3D打印生产线可以极大地降低需要假肢的人的成本。尽管该团队没有对他们的生产管道给出整体价格,但他们得出的结论是,整体概念可以“为该领域提供急需的飞跃”。

优化的人工生产

虽然有可能需要3D打印假肢几年,但该行业的重点最近将使他们更容易获得令人愉快的焦点。

假肢制造商部分手解决方案例如,已经采用了Formlabs”表格1 3D打印机在其生产过程中,使其能够每天创建80个人工手指。使用本机还允许该公司制造肢体,既便宜,更好地针对患者需求量身定制。

类似的,来自林肯大学已经开发出一种3D打印传感器操作义肢这是专门为两岁儿童设计的。考虑到许多儿童由于持续成长而无法获得附加肢体,这种设备被设计成一种更容易获得且价格实惠的替代品。

在其他地方,定制义肢已经被开发出来,以满足有各种各样创伤的病人的需求,科学家们甚至已经去麻烦3 d打印睾丸。据报道,韩国男性需要支付超过715美元的人工性腺,而人造性腺球是为了提供低成本的替代品而设计的。

研究人员的研究结果详细发表在他们题为《扫描驱动的全自动管道,用于个性化,3D印刷低成本的假肢手这项研究是由Yair Herbst、Shunit Polinsky、Anath Fischer、Yoav Medan、Ronit Schneor、Joshua Kahn和Alon Wolf共同撰写的。

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特色图像显示了研究人员的一个3D打印假手的原理图。图片由以色列理工学院提供。

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