科学家受蜻蜓启发开发3D打印“尖头关节”,用于治疗手腕受伤

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德国基尔大学的研究人员开发了新颖的3D打印尖头关节,为手腕受伤的患者供给了愈加灵敏的手臂支持形式。尖刺关节的灵感来自于蜻蜓的天然翅微关节,它具有新颖的互锁机造,旨在在不损害自在运动的情况下缓冲手腕。当设置为更大刚度时,科学家们相信他们的设备十分合适治疗日常劳损和扭伤,并避免运发动常见的过度伸展危险。

概述基尔研究人员的3D打印腕关节夹板的规划

研究人员的3D打印撑持物(如图)证明可以抵御30公斤的重量。图片来自T.C.生物和仿生质料杂志。

改革腕部夹板

对肌肉,骨骼或关节的危险(也称为肌肉骨骼损伤)既痛苦又痛苦。按照基尔(Kiel)研究人员的说法,在英国和美国停止的全科医生拜候中,多达15%与此类劳损,扭伤和骨折有关,此中大部门是因为猛烈的体育活动,例如健美或举重。

目前,肌肉骨骼损伤凡是用正统石膏来治疗,但那些石膏可能很重,限造性很大,而且对情况极为倒霉。在一项可逃溯至2012年的研究中,研究人员发现,仅浪费的绷带每年就产生670顿垃圾,那需要缔造一种愈加环保的处理计划。

虽然3D打印的可拜候性不竭进步,比来产生了更轻盈且可收受接管的腕部夹板设想,但它们凡是是为进步灵敏性而不是挪动性而设想的,从而限造了佩带者的活动。为了克制那个问题,基尔团队从控造蜻蜓同党变形的关节中罗致了灵感,开发出了更灵敏的支持,可以更好地适应所施加的载荷。

蜻蜓的图像及其翼静脉关节的特写镜头

尖刺关节基于蜻蜓同党上的静脉关节。图片来自T.C.生物和仿生质料杂志。

巩固但适应性强的尖头接头操纵Prusa i3 MK3 3D打印机和PLA灯丝,科学家们可以将他们的专利设想变成现实,从而创建了一个能够一般工做的腕板夹板原型。该设备自己具有一个可挪动部件,该部件具有四个彼此毗连的管状元件,每个元件都包罗尖峰状的塞子,允许用户设置所需的角度以将其锁定到位。

在其他处所,穿孔14×3×2 cm3的腕部支持以改善透气性,并在侧面拆有四个手柄和维可牢尼龙搭扣带,易于安拆或拆卸。为了评估设备的承重才能,研究小组对其停止了一系列静态弯曲测试,事实证明该设备可以接受高达30kg的重量。

若是由更具弹性的合金造成,研究人员声称它们的支持能够接受超越450kg的压力,鉴于目前举重世界纪录为477kg,那绝非易事。进一步的测试表白,该设备的尖峰也能够在腕部角度更大为70-80°的情况下激活,从而证了然其在预防超伸损伤中的成效。

虽然科学家尚未对其新颖的腕骨夹板停止临床试验,但他们已经设想出了膝盖和肘部的变体,并考虑了他们代表可销售手艺的办法。该团队还相信,他们的可变挪动性概念可能十分合适机器人手艺或工程应用,未来可能会产生变形的承重构造。

3D打印优化的手臂收架利用3D打印,能够切确调整许多临床设备的尺寸和刚性程度,而且该手艺凡是用于造造定造收架。

例如,佐治亚大学的研究人员已经利用3D打印机为美式足球运发动索尼·米歇尔(Sony Michel)创建了个性化的手臂收架。碳纤维支持使奔驰者恢新生动,同时连结了角逐过程中觉得到手臂下方的球的才能。

同样,东南大学中大病院的临床医生用3D打印了一种新颖的手臂支持,使患者可以从头利用左手。与传统手艺比拟,利用3D扫描和建模,医生最末可以造造出更具可定造性的收架。

意大利生物医学草创公司Exos接纳更具可扩展性的办法,已起头销售其新的 Armor系列可定造3D打印后牙套。模块化收架在CES 2021上初次表态,巩固而透气,可按照每个患者的需求量身定造。