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使矯形器更加舒適和高效,4D打印柔性手部除顫器

牙科生物醫(yī)療
2022
07/04
09:26
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來源:生物設計與制造BDM


本綜述論文回顧了手部除顫器的各種形式,并展望了4D打印在其中的發(fā)展趨勢。震顫是一種不自主和振蕩的運動障礙,使受影響的患者難以進行日常活動。手部震顫抑制矯形器是無創(chuàng)的可穿戴設備,旨在減輕震顫。各種研究表明,這些設備是有效、經(jīng)濟和安全的;但是,它們具有諸如重量大、形狀笨拙和剛性部件等缺點。本研究調研了不同類型的震顫抑制矯形器,并討論了它們的效率、機制和優(yōu)缺點。首先,詳細描述了各種矯形器(具有被動、半主動和主動機制)。接下來,作者介紹了增材制造(AM)最近在制造用于震顫矯形器的傳感器和執(zhí)行器方面取得的進展,并進一步分析增材制造技術中使用的材料。研究發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)的制造問題可以借助AM技術解決,例如使矯形器價格合理,更輕,更便于定制。正被廣泛討論的另一個概念是使用智能材料和AM方法,例如4D打印,以使矯形器更加舒適和高效。

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圖1 (a)手臂自由度;(b)手指關節(jié)(包括掌指骨、近端指間和遠端指尖)


圖2 各種被動機構:(a)磁性震顫消除;(b)震動手鏈;(c)充氣震顫衰減矯形


圖3 各種半主動機構:(a)磁性震顫阻尼;(b)柔性半主動液力執(zhí)行器


圖4 各種主動機構:(a)無刷電機驅動;(b)永磁體直線電機驅動;(c)機電控制繩索驅動;(d)氣動人工肌肉驅動


圖5 3D打印傳感器:(a)電容式加速度計;(b)壓電加速度計;(c)肌電傳感器;(d)位移傳感器


圖6 3D打印柔性驅動器和結構:(a)柔性腕關節(jié);(b)介電驅動器;(c)具有液力驅動器的手部輔助裝置


圖7 具有線性和卷曲的雙穩(wěn)態(tài)機構


圖8 采用變剛度材料消除震顫


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