2019/01/21
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3D打印的假肢和仿真器可优化设备
在题为《优化3D打印义肢手和仿真器》的论文中，作者Stephen Estelle讨论了对那些没有失去四肢的人使用上肢假肢仿真器的调查——例如，学校或研究设施。Estelle说，这些设施没有标准化的假肢仿真器。他讨论了使用3D打印通过添加新设计的桁架来修改现有的Hosmer 5X修复钩。
“为了继续提高假肢的满意度，帮助使用假肢的用户，专业人员需要能够为他们的客户测试、重新设计和优化假肢，”Estelle说。“如果截肢者出现问题，例如大量出汗，而且工作专业人员拥有最有效的技术，那么他们可以尽快为假肢带来新的变化。这是当务之急，以便能够迅速，准确，正确地对设备进行必要的更改。”
根据一项调查，假肢使用者的优先事项包括：
·功能增强
·与环境的自然互动
·减轻体重
·更高的抓取速度和力量
·低噪声
·更好的美容外观
Estelle 3D扫描现有的Hosmer 5X Prosthetic Hook，然后使用扫描创建一个3D模型，他从中3D打印了几个重新设计的原型，旨在创建一个适用于模拟器的假肢。
“新设计的Hosmer 5X Hook模型侧面的桁架受到桥梁和用于它们的桁架系统的启发，”他解释道。“桁架的目的是减少假肢的任何形式的位移，以及更均匀地分散假体在整个装置中遇到的压力和应变。桁架设计用于减少由于钩尖上的力引起的任何弯曲或扭曲力矩。通过这样做，假肢能够承受更高的力并减少某些位置的最大应力的累积。”
Estelle还设计了一个可以附着在使用者手臂上的假肢模拟器，一小部分志愿者参与了使用模拟器的研究。假肢和模拟器在Stratasys F270和PLA材料中的MakerBot Replicator上进行3D打印。
模拟器迭代
“两个模拟器的位置在手的前面和手的下方，而两个不同的假肢是原来的不锈钢Hosmer 5X Prosthetic Hook和PLA 3D打印复制品。”Estelle继续说道， “这两种假肢分别重5.5盎司和2.5盎司，唯一的区别是材料和连接到3D打印复制品的附加M12-1.25六角螺钉。”
四个测试组是：
·在原始假肢的手前
·用原始假肢在手下方
·在复制品的手前
·用复制品在手下面
参与者被要求进行“盒子和块测试”以使用假肢测量手动灵活性。中间有一个分区的盒子放在每个参与者的前面，一边是块，另一边是空的盒子。参与者被要求在一分钟内尽可能多地将块从一侧移动到另一侧。
佩戴3D打印假肢的参与者在测试中的表现略好于佩戴原件的人，可能是因为3D打印的假肢更轻巧。底部假体位置也可以允许穿着者更快地到达块。
“在这项研究中完成的这些初步测试不仅让我们深入了解假肢模拟器的位置和假肢的材料选择，它还让我们更好地理解在进行更准确和可靠的测试时，我们继续前进研究。”Estelle说， “在即将进行的试验中，将增加一个跟踪系统，以帮助我们了解模拟器位置和所用假肢的身体运动。”
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