弗吉尼亞理工大學的研究人員正在將電子傳感器集成到個性化的3D打印假肢中，這一發(fā)展可能導致更廉價的電動假肢。

當地青少年Josie Fraticelli的手的模具，在開發(fā)個性化假肢的過程中被掃描過。洛根·華萊士的照片。學分：弗吉尼亞理工大學

通過將電子傳感器集成在假體和佩戴者組織的交匯處，研究人員可以收集與假體功能和舒適性有關的信息，例如穿過佩戴者組織的壓力，這有助于進一步改善這類假肢的迭代。

通過共形3D打印技術將材料整合到三維印刷修復體的裝配區(qū)域，而不是打印后的手工集成，也可以創(chuàng)造機會來匹配佩戴者的組織的硬度，并在不同的位置集成傳感器。

據工業(yè)和系統(tǒng)工程專業(yè)的研究生，出版的第一位作者余信說。學習，最終的目標是創(chuàng)造工程實踐和程序，可以接觸到盡可能多的人，從一項努力，以幫助開發(fā)一個當地青少年喬西弗拉蒂切利假肢。

“希望每一位家長都能按照我們發(fā)表的論文中的描述，為他或她的孩子開發(fā)一種低成本的個性化假手，”湯說。

為了開發(fā)與電子傳感器相結合的假肢，研究人員首先對Fraticelli的肢體模型進行了三維掃描。然后，他們利用三維掃描數據，利用共形三維打印技術，引導傳感器集成到假體的形狀擬合腔中。

弗吉尼亞理工大學工業(yè)和系統(tǒng)工程助理教授布萊克·約翰遜(Blake Johnson)說：“利用3D掃描和3D打印，個性化和修改可穿戴系統(tǒng)接口的特性和功能，為設計和制造用于人類援助和醫(yī)療保健的新技術打開了大門，并審查了與可穿戴系統(tǒng)的功能和舒適性相關的基本問題。”

約翰遜研究假手的靈感來自于他的同事的女兒Josie Fraticelli，她當時12歲，出生時患有羊膜帶綜合癥。在子宮里，她的手停止了發(fā)育。弦狀羊膜帶限制了血液流動，影響了右手的發(fā)育，導致指關節(jié)以外缺乏形成。

約翰遜利用他在添加劑生物制造方面的相關研究專長和一組跨學科的本科生研究人員為弗拉蒂塞利打印仿生手，這將成為現在發(fā)表的研究的基礎。當他們與弗拉蒂塞利合作時，他們繼續(xù)調整假肢原型，開發(fā)新的添加劑制造技術，使之更適合弗拉蒂塞利的手掌，創(chuàng)造出一種更舒適、更貼合的假肢裝置。

他們發(fā)現，與非個性化設備相比，Fraticelli的組織和假體之間的接觸增加了近四倍。這種增加的接觸面積幫助他們確定了在哪里部署感測電極陣列來測試壓力分布，這有助于他們進一步改進設計。

采用兩種個性化義肢進行了傳感實驗，分別采用和不帶傳感電極陣列的義肢。通過對Fraticelli進行這些實驗，他們發(fā)現當她放松她的手和以彎曲的姿勢握住她的手時，壓力分布是不同的。

“軟皮膚和剛性界面之間的不匹配仍然是一個問題，這將減少整合，”童說。“傳感電極陣列可能開辟另一個新領域，從分配更好的壓力平衡的角度來改進假肢的設計。”