Kỹ thuật in

Bộ chỉnh hình từng đoạt giải thưởng Dyson chống lại chứng tăng trương lực ở trẻ bại não

Một chiếc máy chỉnh hình in 3D có khả năng chống lại những tác động tiêu cực của chứng tăng trương lực ở trẻ bại não đã giành được Giải thưởng James Dyson quốc gia .

Được phát triển bởi sinh viên Đại học Antwerp Mano Balliu, ManiFlex là một chỉnh hình động có thể hoàn toàn tùy chỉnh trong TPU bằng cách sử dụng Đa Công nghệ in 3D Jet Fusion (MJF). Chỉnh hình được thiết kế để khắc phục nhiều hạn chế của chỉnh hình truyền thống về mức độ tùy chỉnh và đặc tính vật liệu, tập trung cụ thể vào việc giải quyết tình trạng co cứng ở chi trên của trẻ bại não.

Trong khi quá trình in ấn đòi hỏi sự phát triển hơn nữa trong tương lai, tiềm năng của ManiFlex đã được công nhận bởi Giải thưởng James Dyson, đã được trao giải thưởng quốc gia của Bỉ cho ứng dụng đầu tiên của nó.

In 3D trong chỉnh hình

Trong lĩnh vực chỉnh hình, nhiều phương pháp truyền thống được sử dụng để sản xuất các sản phẩm chỉnh hình tùy chỉnh, tuy nhiên, các công ty đang ngày càng tìm cách tận dụng lợi ích của sản xuất phụ gia cho kỹ thuật sản xuất của họ. Do đó, nhiều công ty đã sử dụng in 3D để sản xuất nẹp chỉnh hình nhằm rút ngắn thời gian sản xuất các thiết bị này và cải thiện khả năng tùy chỉnh và độ chính xác.

Trước đây, dụng cụ chỉnh hình in 3D đã giúp một vận động viên bơi lội thiếu niên phục hồi sau khi bị đột quỵ và liệt một phần, và ngăn ngừa loét chân đe dọa tính mạng ở bệnh nhân tiểu đường. Các nhà nghiên cứu từ Đại học Freiburg Đại học Stuttgart cũng đã đạt được một bước đột phá gần đây trong lĩnh vực này, đã phát triển một phương pháp mới về Thiết bị y tế đeo được in 4D , chẳng hạn như nẹp chỉnh hình, tự điều chỉnh theo giải phẫu của bệnh nhân.

Dụng cụ chỉnh hình in 3D đã được công nhận bởi nhiều giải thưởng trong quá khứ, với Andiamo , một công ty medtech có trụ sở tại Vương quốc Anh chuyên về chỉnh hình in 3D, đang được trao vương miện Công ty công nghệ sáng tạo nhất Luân Đôn tại 2019 và HKK Máy chỉnh hình bàn tay sinh học Bionics ', Exomotion Hand One, được trao vị trí thứ hai trong Formnext 2020 Thử thách Purmundus .

A child wearing the 3D printed ManiFlex orthosis. Photo via Mano Balliu/James Dyson Award.
Một đứa trẻ đeo bộ chỉnh hình ManiFlex in 3D. Ảnh qua Giải thưởng Mano Balliu / James Dyson.

Phát triển ManiFlex

Thường xảy ra ở những người bị bại não, tăng trương lực là tình trạng có quá nhiều trương lực cơ khiến tay hoặc chân trở nên cứng và khó cử động. Hiện nay, có hai loại nẹp chỉnh hình được chỉ định cho chứng tăng trương lực chi trên của trẻ bại não, một trong số đó là chỉnh hình tĩnh ngăn chặn các lực co cứng, do đó làm bệnh nhân bị kẹt và gây căng thẳng cao, từ đó dẫn đến đau. Bộ chỉnh hình thứ hai là một phần năng động, tuy nhiên phụ thuộc vào các bản lề đắt tiền được cấp bằng sáng chế được đặt dọc theo cổ tay.

Nhận thấy rằng các dụng cụ chỉnh hình truyền thống chống lại chứng phì đại có nhiều khuyết điểm khác nhau, Balliu đã tìm cách thiết kế và tạo mẫu một dụng cụ chỉnh hình có chức năng, có thể tùy chỉnh mới bằng cách sử dụng in 3D cho các chi trên của trẻ em mắc chứng này.

ManiFlex được thiết kế để sản xuất bởi một kỹ thuật viên chỉnh hình, người này có thể chụp 3D cánh tay và bàn tay của bệnh nhân trước khi tải nó lên nền tảng phần mềm in 3D. Tại đây, ca chỉnh hình có thể được cá nhân hóa hoàn toàn theo dữ liệu lâm sàng từ bản quét 3D và mong muốn của bệnh nhân. Sau đó, chỉnh hình có thể được in 3D trong TPU bằng cách sử dụng Mô hình hóa lắng đọng hợp nhất (FDM) và máy in 3D MJF.

Balliu đã chọn TPU làm vật liệu in cho ManiFlex do tính chất cơ học độc đáo của nó cho phép nó vừa linh hoạt vừa cứng do sự thay đổi về độ dày của thành. Việc sử dụng TPU cho phép thay thế các bản lề cơ học truyền thống trên nẹp chỉnh hình bằng các điểm uốn và cũng cho phép tạo ra lực cản cụ thể bằng cách điều chỉnh độ dày của chúng. TPU cũng xốp, phù hợp để tiếp xúc với da.

Trong quá trình thiết kế, Balliu bắt đầu khám phá tính năng in 3D MJF với TPU và thực hiện nghiên cứu tạo mẫu mở rộng về cách TPU có thể thay thế hoặc cải thiện bản lề, đệm, hỗ trợ, chuyển động hạn chế, đóng và đệm trong chỉnh hình. Kết quả của nghiên cứu này, Balliu nhận ra rằng ông có thể thiết kế một chỉnh hình động để cải thiện vận động hạn chế cho bệnh nhân.

Ông bắt đầu với việc thiết kế lặp đi lặp lại các đoạn ngón tay, những yếu tố quan trọng nhất đối với chức năng của bàn tay, trước khi chuyển sang phần đế của bộ chỉnh hình, các khớp khác trên bàn tay như cổ tay và cơ chế đóng của thiết bị. Kết quả là, ManiFlex cho phép chuyển động ở tất cả các khớp, với mỗi khớp riêng lẻ nhận được một lực cản cụ thể để cho phép bệnh nhân thực hiện các nhiệm vụ chức năng trong khi điều chỉnh sự co cứng của bệnh nhân.

The 3D printed ManiFlex orthosis. Photo via Mano Balliu/James Dyson Award.
Bản in 3D ManiFlex orthosis. Ảnh qua Giải thưởng Mano Balliu / James Dyson.

Tương lai của ManiFlex

Mặc dù Giải thưởng James Dyson quốc gia là một sự công nhận đáng kể về tiềm năng của máy chỉnh hình, vẫn còn những bước phát triển tiếp theo liên quan đến quá trình in ấn. Hiện tại, hướng in phải được tính đến và thường xảy ra hiện tượng vỡ bất ngờ, theo Balliu HP Lubrizol đang làm việc để Địa chỉ.

Khi điều này được hoàn thiện, Balliu nhận thấy ManiFlex trở thành một sản phẩm hoàn chỉnh vừa mạnh mẽ vừa bền bỉ. Mặc dù hiện tại không thể tô màu cho chỉnh hình, nhưng có những kế hoạch trong tương lai cho việc này. Balliu cũng có kế hoạch thay thế dây đai khóa dán của orthosis bằng TPU sau khi vật liệu này được phát triển hoàn chỉnh.

Orthobroker , một công ty khởi nghiệp chuyên về chỉnh hình và niềng răng, sẽ tiếp tục phát triển ManiFlex do giám đốc R&D và cựu sinh viên PD Roel Vanstipthout và CEO Patrick Garmyn dẫn đầu, cùng với Jouke Verlinden từ Nhà máy thiết kế Antwerp sẽ đảm nhận vai trò giám sát và chuyên gia.

ManiFlex is a dynamic orthosis that allows for limited movement. Photo via Mano Balliu/James Dyson Award.
ManiFlex là một orthosis động cho phép hạn chế chuyển động. Ảnh qua Giải thưởng Mano Balliu / James Dyson.

Người đoạt giải thưởng Dyson tại AM

Giải thưởng James Dyson là một giải thưởng thiết kế quốc tế nhằm “tôn vinh, khuyến khích và truyền cảm hứng” cho thế hệ kỹ sư thiết kế tiếp theo. Một số dự án dựa trên in 3D đã được công nhận với Giải thưởng James Dyson trong quá khứ, bao gồm cả một bản in 3D rẻ tiền bộ xương ngoài thân trên được gọi là Titan Arm , một máy in 3D có khả năng in da mới cho nạn nhân bỏng và một cặp Thiết bị đào tạo phân hủy sinh học in 3D .

Gần đây nhất, một chất thay thế gỗ thay thế được làm từ chất thải trà kombucha, được gọi là Pyrus , đã giành được Giải thưởng James Dyson quốc gia của Hoa Kỳ năm nay. Ý tưởng đằng sau Pyrus là thay thế những loại gỗ kỳ lạ đang biến mất khỏi các khu rừng nhiệt đới như Amazon để sản xuất và dự án đang tìm cách tận dụng in 3D để mở rộng quy mô sản xuất.

A collection of jewelry, functional guitar picks, and a coaster made from Pyrus wood. Photo via James Dyson Award.
Một bộ sưu tập đồ trang sức, các bộ chọn đàn guitar chức năng và một chiếc đệm làm từ gỗ Pyrus. Ảnh thông qua Giải thưởng James Dyson.

Đăng ký theo dõi Bản tin ngành in 3D để biết tin tức mới nhất về sản xuất phụ gia. Bạn cũng có thể giữ kết nối bằng cách theo dõi chúng tôi trên Twitter và thích chúng tôi trên Facebook.

Tìm kiếm một nghề nghiệp trong sản xuất phụ gia? Chuyến thăm Công việc in 3D để lựa chọn các vai trò trong ngành.

Đăng ký theo dõi của chúng tôi Kênh Youtube để biết các video ngắn, đánh giá và phát lại hội thảo trên web in 3D mới nhất.

Các chương trình hình ảnh nổi bật một đứa trẻ đeo bộ chỉnh hình ManiFlex in 3D. Ảnh qua Giải thưởng Mano Balliu / James Dyson.

Related Articles

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Back to top button