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学生工程师的新'V3D'假肢肢体插座可以仅为30欧元打印3D

机械工程学生涂代尔夫特该公司设计了一种假肢上肢插座,可以使用每日FDM系统进行3D打印,价格仅为30欧元。

绰号的'V3D',船只设备具有可调可调节的闭合系统,使用户可以轻松地安装人造肢体,然后用高范围的屈曲和全肘部延伸。只需四个小时才能打印,多功能插座旨在满足居住在偏远地区的需求,提供3D扫描仪和定制假肢的需求。

Tu Delft学生Isra Kamaal的3D印刷假肢插座标记图。
Tu Delft学生ISRAA Kamal的'V3D'3D印刷假肢插座的标签图。图像通过涂德尔福特。

被忽视的上肢急需

每年在6,000到10,000名美国公民之间接受高肢截肢,以一系列的程序,让他们失去了前臂的一部分,并搭配套接字,以帮助恢复其身体的功能。这些插座对于实现某些人造肢体的安全连接至关重要,并且当它们适合时,它们可以使佩戴者遭受到附近组织的磨损。

目前,许多肢体插座通过时间密集的石膏成型过程制造,可以花费最多五周,并且如果患者的重量或尺寸变化,它们必须忍受再次等待。另一方面,使用3D打印现在可以将解剖3D扫描快速转化为个性化的假肢,但这种方法在很大程度上仅限于创建迄今为止的下肢插座。

为了给上肢截肢者带来加法制造的好处,代尔夫特大师的学生Israa Kamal因此着手设计一种新型的假肢接受腔,不仅可以制作和安装随需应变,但病人进行调整,以满足个人的需求,让他们充分伸展肘部没有限制。

Tu Delft学生中的两个是Kamaal的早期3D印刷插座设计。
Kamal在V3D的设计中组合了她早期的两个早期插座概念(图)。图像通过涂德尔福特。

按需义肢插座

最初,Kamal提出了五个套接字概念,每个概念都具有不同的机制和透气性水平,在结合两个紧固模型的最佳位以创建单一优化的设计之前。Delft工程师的最终布局包括主壳,可调节的翅膀和上部附件,设计用于使用肘部处的旋转关节连接到假肢。

在理论上,该概念允许用户在不干扰手腕单元的情况下自由调节插座,而设备的末端可以定制以适合单独佩戴者的手腕。曾经定居在她的最终设计上,Kamal杠杆了Ultimaker S5.3D打印机和PLA材料创建一个30欧元的原型,如果产生的en-masse,她说他们可以在将来更便宜。

相比传统的套接字,重约240克,V3D证明是相当轻170 g,在轴向加载,弯曲和冲击测试,该设备能够承受10公斤的负载,诱导应力高达50 n,下降到2.4米的高度没有表现出任何可见的损伤。

弯曲试验期间V3D假肢肢体插座。
Kamal的弯曲试验(图为图)旨在模仿携带厚重袋的现实生活场景。图像通过涂德尔福特。

验证了她的小说设计,Kamal招募了五个志愿者的帮助,由于Covid-19限制是能够的,但仍然证明能够评估设备的舒适和功能。最终,插座可以适应每个参与者的不同尺寸的四肢,但是当他们能够完全延长他们的肘部时,它们的屈曲自由度根据设备的拟合而变化。

根据她的早期结果,Kamal得出结论,拟合功能插座取决于患者残留肢体的尺寸在弯头弯曲至90°的位置。为了适应这一点,学生工程师为未来的插座配件提出了一个“尺寸指南”,然后添加了她的设计的进一步迭代可以包括肘球接头,为用户提供更高的屈曲范围。

随着V3D的初步成功,它的设计现在被传递到拉德德大学医学中心(RUMC),其中3D印刷的假肢将开发用于治疗荷兰和塞拉利昂的患者。“套接字证明,可以使用卡尺安装,以防3D扫描仪不可用,”在她的研究中结束了Kamal。

“这一优势使得在没有3D扫描仪的社区生产V3D是可行的,”她补充说。“此外,插座可以参数化,这样具有相似几何形状和类似尺寸的残肢的用户可以适应相同的插座,这将使制造过程更少的劳动密集型和更少的时间,正如它的目标。”

3d打印假肢在节奏

虽然AM通常被用于制造假肢,但它通常被用来创造肢体本身,而不是他们的连接插座。过去,可穿戴设备专家unyq.有点谈到了这一趋势3D印刷腿插座但是,尽管与Kamal的工作不同,但该器件真的旨在治疗较低而不是上肢急需。

在其他地方,添加剂制造越来越多地能够在更大的规模和科学家身上产生假肢的生产以色列理工学院已经成功地创造了一个肢体3D打印生产线。通过将高级成像与扫描和印刷技术相结合,该团队现在能够在单击按钮时生成栩栩如生的四肢。

与此类似,假肢制造商部分手解决方案(PHS)透露,它目前正在使用formlabs'表格13D打印机来制造它的儿童m-finger和肘部植入物。从注塑成型到SLS添加剂制造的切换使该公司能够将其交付时间从几周减少到几天。

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特色图片显示了代尔夫特理工大学学生以色列卡迈勒的“V3D”3D打印假肢插座的后视图。图像通过涂德尔福特。

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