研究人员为婴幼儿开发了嵌入传感器3D打印假肢

时间：2020-01-15 10:27 来源：中国3D打印网作者：中国3D打印网阅读：次

中国3D打印网1月15日讯，英国林肯大学的研究人员为3岁以下婴幼儿设计了3D打印的带传感器操作的假肢手臂原型。在《 IEEE机器人与自动化快报》上发表了一篇文章，详细介绍了使用3D扫描，增材制造和基于手臂的表面肌电图（sEMG）系统创建了一个柔软的婴幼儿肌电假肢（SIMPA）。林肯大学工程学院高级讲师，该研究的首席工程师Khaled Goher博士说：“许多传统的主动式假肢不适合幼儿使用，因为它们是为成年人设计，非常笨重。我们提议的系统将使用带有运动传感器的七通道小儿臂带，使婴儿从中受益并成为主动修复，并且证据表明，这种情况越早发生，就越需要进行修复，这是我们需要的。 ”
SIMPA解决方案
根据这项研究，由于婴幼儿肌肉小，通常由成年人而不是儿童使用由肌肉中的电信号控制的肌电假体。由于儿童的成长速度，需要不断更换假肢。此外，在上肢截肢（ULA）的幼儿使用假肢的情况下，儿童倾向于发展自己的抓握物体的方法，这会限制他们的运动神经技能。通过使用低成本的增材制造技术，该团队设计并制造了具有抓握功能的个性化假肢，以使孩子避免因过度依赖残肢而导致未来的健康问题，例如不对称姿势和肌肉骨骼疼痛。

SIMPA儿童尺寸的人体模型。照片由林肯大学提供。
适合儿童的3D打印假肢
SIMPA的主体使用Ultimaker S5在ABS中进行3D打印。手臂的尺寸基于志愿者的数据，该数据代表4岁男性前臂的大小。此外，用于建模的3D扫描来自个人。研究表明，这避免了传统的石膏铸造的需要，这对于假体的接受者来说是一个既费时又不舒服的过程。

SIMPA的分解图。图片来自林肯大学。

柔软的抓手手指已集成到SIMPA中，该SIMPA可与臂章配合使用，因为该臂上装有传感器以检测肌肉自然传导的电信号。经过多次测试，研究人员发现SIMPA可以使幼儿以与自然手臂相同的方式抓握和提起各种小物体。该研究得出的结论是：“通过所提出的设计所证明的交货时间和成本的减少，开辟了这种设备在高收入国家的医疗保健提供商处获得的可能性。相应地，由于3D打印技术的分散和低成本特性，在低收入国家中，有被采用的机会。在客户无法亲自拜访义肢的情况下，可以使用远程CAD设计器来分散义肢设备的制造过程。

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