Elektrik-Elektronik

Üç Boyutlu Basılı Protezlerin İyileştirilmesi ve Elektronik Sensörlerin Entegre Edilmesi

Virginia Tech Profesörü ve Disiplinlerarası Lisans Öğrencisi Araştırmacıları yeni çalışmalarında; elektronik sensörleri kişiselleştirilmiş 3 boyutlu baskılı protezlerle birleştirmeyi sağlayan, daha uygun maliyetli elektrikle çalışan protezleri geliştirebilecek bir yol buldu.

Günümüzde 3D baskının artmasıyla; açık kaynaklı veritabanlarında bulunan modellerden 3 boyutlu protez basmak tamamen mümkün. Ancak bu modeller; pahalı ve modern protezlerde bulunanlar gibi kişiselleştirilmiş elektronik kullanıcı arayüzlerinden yoksundur.

Virginia Tech Profesörü ve Disiplinlerarası Lisans Öğrencisi Araştırmacıları yeni çalışmalarında; elektronik sensörleri kişiselleştirilmiş 3 boyutlu baskılı protezlerle birleştirmeyi sağlayan, daha uygun maliyetli elektrikle çalışan protezleri geliştirebilecek bir yol buldu.

Virginia Tech Endüstri ve Sistem Mühendisliği Yardımcı Doçenti Blake Johnson’ın laboratuvarında yayınlanan bu araştırma; üç boyutlu basılmış, kişiselleştirilmiş giyilebilir sistemlerin işlevselliklerini geliştirmek için yeni bir adımdır.

Araştırmacılar, bir protez ve kullanıcının dokusu arasındaki kesişme noktasına elektronik sensörleri entegre ederek, bu protezlerin daha fazla yinelenmesini geliştirmeye yardımcı olabilecek; protez işlevi ve konforu ile ilgili olarak, kullanıcının dokusundaki basınç gibi bilgileri toplayabilirler.

Materyallerin 3D baskılı protezlerin form-uyumlu bölgelerine, 3D baskı tekniği ile, baskı sonrası manuel entegrasyon yerine; sensörleri forma uygun arabirim boyunca farklı konumlara entegre ederek, aynı zamanda, kullanıcının dokusunun sertliğini eşleştirme konusunda eşsiz fırsatlar sağlanabilir. Materyalin düz bir yüzeyde bir tabaka halinde kalmasını sağlayan, geleneksel 3D baskıdan farklı olarak; uygun 3D baskı, malzemelerin kavisli yüzeylere ve nesnelere birikmesine izin verir.

Endüstri ve Sistem Mühendisliği Yüksek Lisans Öğrencisi Yuxin Tong’a göre, nihai amaç; bir kişi için bir protez geliştirmeye yardımcı olmak ve mümkün olduğunca çok kişiye ulaşabilecek mühendislik uygulamaları ve süreçleri oluşturmaktır.

Tong: “Umarım, her ebeveyn, yayınladığımız makalenin açıklamasını izleyebilir ve çocuğu için düşük maliyetli kişiselleştirilmiş bir protez el geliştirebilir.”

Araştırmacılar; elektronik sensörlerle entegre protez geliştirmek ve bir nesnenin tam şeklini elde etmek için çeşitli açılardan fotoğraf çekmeye benzeyen 3 boyutlu tarama verilerini kullandılar. Böylece gençlerin uzuvlarının bir kalıbını elde etmiş oldular. Uygun bir 3D baskı tekniği kullanarak, sensörlerin protezin form-içi boşluğuna entegrasyonunu yönlendirmek için 3D tarama verilerinden faydalandılar.

Araştırma ekibi tarafından geliştirilen süreç; kişiselleştirilmiş tıp ve giyilebilir sistemlerin tasarımındaki diğer uygulamalara katkıda bulunacaktır.

Johnsson: “3D tarama ve 3D baskı kullanarak; giyilebilir sistem arabirimlerinin özelliklerini ve işlevlerini kişiselleştirmek ve değiştirmek, insan yardımı ve sağlık bakımı için yeni teknolojilerin tasarlanmasına ve üretilmesine, aynı zamanda işlevle ilgili temel soruların incelenmesine kapı açar.”

Johnson’ın prostetik ellere yaptığı araştırma; şimdi 12 yaşında olan meslektaşının kızı Josie Fraticelli’nin Amniyotik Band Sendromu*yla doğduğunu öğrendiğinde başladı.

Fraticelli’nin rahimdeyken, elinin gelişimi durdu. Hastalık seyri boyunca ip benzeri amniyotik bantlar; kan akışını kısıtladı ve sağ el gelişimini etkiledi. Bu da parmak eklemlerinin ötesinde bir oluşum eksikliğine yol açtı.

Johnson, ilgili araştırma uzmanlığını, katkı maddesi biyo-imalatında kullandı. Disiplinlerarası lisans araştırmacılarından oluşan ekip de, üç boyutlu araştırmada Fraticelli’nin biyonik elini yazdırmak için kullandı.
Fraticelli’nin avucuna daha iyi oturmasını sağlayacak, daha konforlu ve uygun formda bir protez cihazı yaratacak, yeni ek üretim teknikleri geliştirerek prototip protezini ince ayarlamaya devam ettiler.

Protezin kişiselleştirilmesinin, Fraticelli’nin dokusu ile protez arasındaki teması, kişiselleştirilmemiş cihazlara kıyasla yaklaşık dört kat artırdığını doğruladılar. Bu artan temas alanı; basınç dağılımını test etmek için algılayıcı elektrot dizilerinin nereye yerleştirileceğini belirlemelerine yardımcı oldu. Bu da tasarımı daha da geliştirmelerini sağladı.

Algılama deneyleri; elektrot dizileri algılayan ve olmayan iki kişiselleştirilmiş protez kullanılarak yapıldı. Bu deneyleri Fraticelli ile gerçekleştirerek; baskı dağılımının elini rahatlattığında ve elini esnek bir duruşta tuttuğunda farklı olduğunu buldular.

Genel olarak, Fraticelli; yeni kişiselleştirilmiş protezin konfor seviyesini iyileştirdiğini düşünüyor. Eli farklı duruşlar altında yumuşak, değişken; protez materyali ise sert ve sabit olduğu için uygunluk seviyesi değişmeye devam edebilir.

Kişiselleştirilmiş protezler; hala iyileştirilebilir ve geliştirilebilir durumda. Johnson ve ekibi giyilebilir biyonik cihazlarda iyileştirmeler yapmak için katkı maddesi üretiminde yeni teknikler araştırmaya ve geliştirmeye devam edecek.

*Amniyotik Bant Sendromu: Anne karnında bebeğin içinde yüzdüğü amniyon sıvısı ile dolu olan amniyon zarının, bebeğin el, ayak, baş gibi herhangi bir organına dolanması ya da yapışması durumu.

Kaynak:
Virginia Tech Techxplore
Etiketler
1 Oy2 Oy3 Oy4 Oy5 Oy (1 oy verildi, Ortalama: 5 üzerinden 5,00 oy )
Loading...

Benzer Makaleler

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Close