医疗及牙科

科学家创造了全自动3D打印假肢生产线

来自美国的科学家以色列理工学院已经开发了一条自动化的3D打印生产线,用于低成本定制假肢。

在该团队的流线型设计过程中,截肢者未受影响的手被扫描,使用CAD软件进行定制,并直接转换成STL文件,以便打印。然后,只需点击一个按钮,就可以轻松地将生成的零件组装成具有高级物体抓握功能的逼真四肢,从而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)花费不到40美元。图像通过以色列理工学院。

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失去一只手会极大地影响一个人的生活质量,因为这会增加他们对他人的依赖程度,但假肢的价格可能在3000美元到100000美元之间。因此,许多截肢者的定制设备价格很高,特别是考虑到他们经常需要训练有素的专家提供昂贵的手动配件才能实现optimal性能。

除了成本,假体还面临着其他几个导致排异率极高的问题,包括外观、重量、抓取力和缺乏感官反馈。这种排斥反应也会造成严重的后果,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。

同时,使用3D打印,现在可以减少制造假肢所需的装配步骤,同时创建更复杂的设计,最近的一些项目已经成功地做到了这一点。然而,以足够快的速度开发性能稳定的低成本假肢以满足需求,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个数字设计管道,在这个管道中,可以用最少的人工干预生产出价格合理的假肢。

该团队的3D打印手具有嵌入式力传感器(如图所示),为其提供传感功能。

创建假肢工厂

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定制,患者可以在身体驱动的手和更先进的肌电控制设备之间进行选择。

一旦假肢被完善,它就会自动转换成STL文件并被送去打印。尽管科学家们的工作流程仍然需要手工组装产生的部件,但他们发现,可以优化之前的步骤,以缩短过程,使构造简单、快速和便于用户访问。

为了使他们的设置尽可能的容易实现,以色列团队甚至基于一种新的技术开发了一种低成本的定制扫描仪英特尔RealSense相机,大约40美元。结果,假肢的质量也不差,因为他们被证明能够倒液体和容纳家庭物品超过5万次。

在其他测试中,附加的肢体证明了它们能够适应超软或超硬物体的抓地力水平,其马达根据阻力水平在不同时间停止。虽然假肢尚未向潜在用户推出,但当向截肢者展示时,他们称赞了设备的重量和真实外观,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,通过消除昂贵的手动配件的必要性,他们的3D打印生产线可以大大降低需要的人的假肢成本。尽管该团队没有对他们的生产线给出总体价格,但他们得出结论,总体概念可以“在该领域提供急需的飞跃”

优化的人工生产

虽然3D打印假肢已经有好几年的可能性,但该行业最近的焦点已经转移到让截肢者更容易获得3D打印假肢。

假肢制造商部分手解例如,已被采纳Formlabs'刚出现的表格1 3D打印机在其生产过程中,每天可以制造出80个人造手指。使用这台机器,该公司还可以制造出更便宜、更适合患者需求的假肢。

类似地,来自林肯大学开发了一个3D打印传感器操作假肢臂这是专门为两岁儿童设计的。考虑到许多儿童由于持续生长而无法获得额外的肢体,该设备已被打造成一种更容易获得且价格合理的替代品。

在其他地方,定制的假肢已经被开发出来,以满足其他各种损伤患者的需求,科学家们甚至遇到了麻烦睾丸三维打印据报道,韩国男性要花715美元购买人造性腺,而这种添加球的目的是提供一种低成本的替代品。

研究人员的研究结果在他们题为“研究”的论文中有详细说明用于个性化、3D打印的低成本假肢的扫描驱动全自动管道.这项研究由Yair Herbst、Shunit Polinsky、Anath Fischer、Yoav Medan、Ronit Schneor、Joshua Kahn和Alon Wolf合著。

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特色图片显示了研究人员的3D打印假肢手的示意图。图片来自以色列理工学院。

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