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青岛3D打印假肢中，这一发展可以带来更实惠的电动假肢。

当地青少年Josie Fraticelli手的模具在个性化假肢的开发过程中被扫描。摄影：Logan Wallace。信用：弗吉尼亚理工大学

通过将电子传感器集成在假肢和佩戴者组织之间的交叉点，研究人员可以收集与假肢功能和舒适度相关的信息，例如穿戴者组织的压力，这可以帮助改善这些类型的假肢的进一步迭代。

通过青岛3D打印技术将材料整合到3D打印假肢的贴合区域内，而不是在打印后进行手动整合，还可以创造匹配佩戴者组织硬度的机会，并在整个形式的不同位置集成传感器 - 装配界面。

根据工业和系统工程研究生Yuxin Tong和已发表研究的第一作者的说法，最终目标是创建可以覆盖尽可能多的人的工程实践和流程，首先是努力为当地人开发假肢。少年Josie Fraticelli。

“希望每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，”Tong说。

为了开发与电子传感器集成的假肢，研究人员开始对Fraticelli肢体的模具进行3D扫描。然后，他们使用青岛3D扫描数据，使用青岛3D打印技术引导传感器集成到假体的形状配合腔中。

“使用青岛3D扫描和青岛3D打印个性化和修改可穿戴系统接口的属性和功能，为人类援助和医疗保健的新技术的设计和制造打开了大门，并检查了与可穿戴系统的功能和舒适性相关的基本问题“弗吉尼亚理工大学工业与系统工程助理教授布莱克约翰逊说。

约翰逊对假肢手的研究受到了启发，当他得知他的同事的女儿，当时12岁的Josie Fraticelli，她出生时患有羊膜带综合征。在子宫内，她的手的发展停止了。弦状羊膜带限制血流并影响右手的发育，导致指关节之外缺乏形成。

约翰逊利用他在添加剂生物制造方面的相关研究专长以及一支由跨学科本科研究人员组成的团队，为Fraticelli 3D打印仿生手，这将成为现在发表的研究的基础。

当他们与Fraticelli合作时，他们通过开发新的增材制造技术继续调整原型假肢，这种技术可以更好地贴合Fraticelli的手掌，创造出更舒适，贴身的假肢装置。

他们发现，与非个性化装置相比，Fraticelli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有助于他们确定在何处部署传感电极阵列以测试压力分布，这有助于他们进一步改进设计。

使用具有和不具有感测电极阵列的两个个性化假体进行感测实验。通过使用Fraticelli进行这些实验，他们发现当她放松手而不是弯曲的姿势握住她的手时，压力分布是不同的。

“软皮和刚性界面之间的不匹配仍然是一个会降低整合度的问题，”Tong说。“从分配更好的压力平衡的角度来看，传感电极阵列可以打开另一个新区域以改善假肢设计。”