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加州大学工程师使用3D打印技术,可以将假肢的成本降低50%到90%

时间:2022-05-21 20:42 来源:南极熊 作者:admin 阅读:
极光尔沃
       导读,据世界卫生组织数据,发展中的国家大约有4000万截肢者,其中95%不得不在没有假肢的情况下勉强度日。这是因为假肢制造起来既昂贵又耗时。没有条件的患者无法多次到达医院就诊,同时还缺少这方面的专家。那么,3D打印能否解决以上问题?
        2022年5月20日,加州大学圣地亚哥分校的工程师们与假肢专家合作,开发了一款为截肢患者提供经济实惠的3D打印设备。

△一名截肢者在墨西哥测试由LIMBER免费提供的3D打印假肢。图片来自LIMBER
       他们前往墨西哥为一截肢患者提供免费的3D打印定制假肢。该团队先是使用智能手机扫描截肢者的残肢,然后将其带回加州大学。再使用扫描图像来构建截肢的数字模型。最后,该团队使用自己开发的3D打印机,仅需12小时即可完成假肢的制作。

△Joshua Pelz博士结构工程系的学生,共同创立了LIMBER。图片来自LIMBER
       将这种数字扫描技术和3D打印组合,可以将假肢的成本降低50%到90%,并更快地将假肢交付给需要它们的人。该学校的学生Pelz、De Vivo和Barrack成立了一家初创公司LIMBER Prosthetics & Orthotics, Inc.,以将该技术商业化。LIMBER的商业计划有两个方面。一是在发达国家销售3D打印假肢,另方面是以折扣价或免费为发展中国家提供服务。

△LIMBER设计和3D打印由先进材料制成的定制假肢。图片来自LIMBER

  经济实惠的3D技术
         圣地亚哥居民戴安娜·赞布拉诺 (Diana Zambrano) 说,该公司将彻底改变截肢者使用假肢的方式,她自己也是截肢者,并帮助团队测试了这些设备。Zambrano说,LIMBER的方法还将使假肢更加实惠。传统假肢的成本可能高达20000美元。“拥有每个人都能负担得起的假肢将会很棒,”她说道。与碳纤维和金属制成的传统假肢相比,它们可由防水材料制成。在过去35年时间里,随着3D打印技术的发展,从木材到钛合金材料都可以使用该技术。一名经过认证的假肢师和矫形师Barrack说,“LIMBER已经进行了许多测试,比如3D材料能承受的最大载荷是多少等,以确保假肢是安全可靠的。”
  与加州大学的渊源
      LIMBER在加州大学圣地亚哥分校有着深厚的根基。它目前是该学校雅各布斯工程学院全球企业家研究所 (IGE) 医疗技术加速器的一部分。同时,它也是该校创业加速器的一部分。很快该公司便会筹集种子轮融资。他们通过IGE与导师联系,其中包括医疗器械主管Michael Collins。

△LIMBER联合创始人Luca De Vivo,结构工程系博士后(左),与墨西哥恩塞纳达Calafia扶轮社的两名成员交谈。与扶轮社合作,为当地截肢者提供假肢。图片来自LIMBER

该项目于2016年在结构工程系教授Falko Kuester的研究小组中启动。该项目被称为Bold Exoskeleton Research项目或集成成像建模制造,其目标是将想象、建模、模拟测试和3D打印技术结合在一起,以创建可以专门定制以匹配的低成本、一体式假肢用户需求。对下肢截肢者的初步概念验证研究表明了这种方法的潜力。

△LIMBER假肢的结构灵感来自cholla仙人掌的结构。图片来自LIMBER

现代化工艺技术
     传统上,残肢模型由专科医生设计并参与制造,它是一个耗时昂贵且无法复制的过程。“他们就像雕塑家,”德维沃说。“而且专业人员的数量还不够。” 现在,通过3D打印技术来解决专家的问题。

    LIMBER使用数字工具代替繁琐的过程。该团队通过手机上扫描截肢,将数据上传到计算机辅助设计程序,以构建患者残肢的数字模型。这使研究人员可以节省大量时间,因为他们不必多次麻烦用户跑来跑去。

研究人员还通过使用先进的3D打印材料,实现减轻假肢的重量。他们的大部分新假肢都是由尼龙和填充短切碳纤维的尼龙组合而成。例如,通过使用这两种材料进行3D打印,团队可以改变肢体的刚度,使脚部更加灵活。为此,研究人员还从零开始,构建了一台专属的3D打印机

△假肢3D打印机是该团队从零开始设计和制造的。图片来自LIMBER
生物灵感和下一步
     假肢的设计灵感来自于全罗仙人掌的结构,De Vivo在本科和研究生期间都研究过这种仙人掌。它的木骨架需要承受恶劣的沙漠条件和飓风。该植物的骨架呈一个以45度角纵横交错的木质纤维圆柱体,中间有椭圆形的空白空间,有点像铁丝网围栏。这种开放空间结构,允许仙人掌骨架在有风的条件下弯曲或旋转。
“数字扫描技术与3D打印相结合,有望改变假肢的制造方式和使用方式,”结构工程教授 Kuester说。

(责任编辑:admin)

weixin
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