Simon Fraser University 研发出内置压力传感器的3D打印假肢接受腔

打印派   2026-03-06 10:41:38

近日,西蒙菲莎大学(Simon Fraser University)的研究团队研发出一种创新的 3D打印假肢接受腔。该设备通过内置压力传感器和人工智能技术,能够根据患者个体的生物力学特征生成定制化设计。

该系统的核心在于一种嵌入了微型压力传感器的硅胶内衬,患者将其佩戴在接受腔内部。这种内衬能够持续监测残肢在站立、行走和倾斜等活动中的压力分布,并生成生物力学概况。随后,人工智能算法利用这些数据生成针对患者特定需求的接受腔设计方案。

西蒙菲莎大学(Simon Fraser University)增材制造实验室首席教授、该研究的通讯作者 Woo Soo Kim 表示:“这项 3D 打印技术首次捕获了患者独特的压力和力分布数据,并利用这些数据设计出定制化的假肢设备,制造出更轻、更透气且具有压力响应能力的接受腔。”

在结构设计上,西蒙菲莎大学(Simon Fraser University)团队采用了基于 Gyroid 图案的点阵结构,而非传统的实心填充。这种设计灵感来源于蜂窝和松质骨的结构原理,具有更强的“海绵状”吸能特性。

Simon Fraser University 研发出内置压力传感器的3D打印假肢接受腔

实验数据表明,这种点阵结构接受腔的能量吸收率远高于传统设计:

在站立状态下,能量吸收率提升了 1600%;

在行走条件下,能量耗散增加了 1290%。

这种显著的性能提升有助于减少传统假肢长期佩戴带来的压力性溃疡、疼痛和肌肉骨骼并发症。此外,该设计还改善了接受腔内的空气流通,减轻了整体重量,有效解决了皮肤过敏和长时间佩戴易疲劳的难题。

该项目是与霍奇森集团矫形与假肢公司(Hodgson Group Orthotics and Prosthetics)合作开发的,其专业的假肢技师为产品的适配性、载荷分布和长期皮肤健康结果提供了临床验证和专业指导。

霍奇森集团矫形与假肢公司(Hodgson Group Orthotics and Prosthetics)的假肢技师 Loren Schubert 指出:“数据驱动的设计能够从根本上改善假肢的适配度和舒适度,这解决了困扰我们行业数十年的难题。”

研究团队表示,降低成本和实现制造规模化是该项目的核心目标,旨在让这项技术通过当地假肢供应商惠及更多人群。Woo Soo Kim 教授补充道,他们希望帮助本地假肢公司更好地服务客户,确保舒适、个性化的假肢能够让每一位有需要的人都负担得起。


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