弗吉尼亚理工大学的研究人员将传感器集成到个性化的3D打印假肢中

弗吉尼亚理工大学的研究人员正在将电子传感器集成到个性化的3D打印假肢中，这一发展可能导致更廉价的电动假肢。

当地青少年Josie Fraticelli的手的模具，在开发个性化假肢的过程中被扫描过。洛根·华莱士的照片。学分：弗吉尼亚理工大学

通过将电子传感器集成在假体和佩戴者组织的交汇处，研究人员可以收集与假体功能和舒适性有关的信息，例如穿过佩戴者组织的压力，这有助于进一步改善这类假肢的迭代。

通过共形3D打印技术将材料整合到三维印刷修复体的装配区域，而不是打印后的手工集成，也可以创造机会来匹配佩戴者的组织的硬度，并在不同的位置集成传感器。

据工业和系统工程专业的研究生，出版的第一位作者余信说。学习，最终的目标是创造工程实践和程序，可以接触到尽可能多的人，从一项努力，以帮助开发一个当地青少年乔西弗拉蒂切利假肢。

“希望每一位家长都能按照我们发表的论文中的描述，为他或她的孩子开发一种低成本的个性化假手，”汤说。

为了开发与电子传感器相结合的假肢，研究人员首先对Fraticelli的肢体模型进行了三维扫描。然后，他们利用三维扫描数据，利用共形三维打印技术，引导传感器集成到假体的形状拟合腔中。

弗吉尼亚理工大学工业和系统工程助理教授布莱克·约翰逊(Blake Johnson)说：“利用3D扫描和3D打印，个性化和修改可穿戴系统接口的特性和功能，为设计和制造用于人类援助和医疗保健的新技术打开了大门，并审查了与可穿戴系统的功能和舒适性相关的基本问题。”

约翰逊研究假手的灵感来自于他的同事的女儿Josie Fraticelli，她当时12岁，出生时患有羊膜带综合症。在子宫里，她的手停止了发育。弦状羊膜带限制了血液流动，影响了右手的发育，导致指关节以外缺乏形成。

约翰逊利用他在添加剂生物制造方面的相关研究专长和一组跨学科的本科生研究人员为弗拉蒂塞利打印仿生手，这将成为现在发表的研究的基础。当他们与弗拉蒂塞利合作时，他们继续调整假肢原型，开发新的添加剂制造技术，使之更适合弗拉蒂塞利的手掌，创造出一种更舒适、更贴合的假肢装置。

约翰逊利用他在添加剂生物制造方面的相关研究专长和一组跨学科的本科生研究人员为弗拉蒂塞利打印仿生手，这将成为现在发表的研究的基础。当他们与弗拉蒂塞利合作时，他们继续调整假肢原型，开发新的添加剂制造技术，使之更适合弗拉蒂塞利的手掌，创造出一种更舒适、更贴合的假肢装置。

他们发现，与非个性化设备相比，Fraticelli的组织和假体之间的接触增加了近四倍。这种增加的接触面积帮助他们确定了在哪里部署感测电极阵列来测试压力分布，这有助于他们进一步改进设计。

采用两种个性化义肢进行了传感实验，分别采用和不带传感电极阵列的义肢。通过对Fraticelli进行这些实验，他们发现当她放松她的手和以弯曲的姿势握住她的手时，压力分布是不同的。

“软皮肤和刚性界面之间的不匹配仍然是一个问题，这将减少整合，”童说。“传感电极阵列可能开辟另一个新领域，从分配更好的压力平衡的角度来改进假肢的设计。”