大学的 3D 打印假肢俱乐部如何为截肢者提供设备

杜克大学的 eNable 分会与赞助商和其他创新者合作,为截肢者创建和交付 3D 打印的假肢设备
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Open prosthetics

Opensource.com

在 2016 年春季,杜克大学 eNable 最初是由六名对创新和设计充满热情的工程系学生组成,他们获得了 创新协作实验室 (Innovation Co-Lab) 的少量津贴和 OSPRI(开源教学法、研究与创新)的资助,OSPRI 是一个由红帽公司支持的项目。

从那时起,我们已在校园内确立了自己的地位,发展成为一个庞大的跨学科团队,并与包括海地米洛特的一名小男孩在内的多名受助者建立了联系。杜克大学提供的资源以及我们收到的赞助使我们能够不断将我们的想法转化为我们可以与开源爱好者、创客和梦想家分享的东西。

本地受助者

在过去一年中,我们的俱乐部一直与三名本地受助者努力合作。凯琳是我们的第一个联系人,她在去年的文章中被介绍过。她是一位来自维克森林的蛋糕装饰师,我们正在为她制作一个定制的模块化设备,该设备带有多个附件,每个附件都在她的面包店中发挥特定的功能。今年秋天,我们正在完成凯琳设备的最后润色,并希望在未来几个月内交付它。

今年晚些时候,我们联系了布鲁克,她是一位最近毕业的药学院毕业生,她要求一只可以在她进行皮下注射时捏住皮肤的手。对于布鲁克,我们从一个名为 K-1 手的开源设计开始;然后我们进行了修改,以调整拇指的形状,创建一个更安全的紧固系统,并优化拇指和食指之间的抓握力。布鲁克的手现在已经完成,可以等她返回北卡罗来纳州后交付。

对于我们的第三位受助者,一位名叫内森的 11 岁男孩,我们正在使用另一个名为 Unlimbited Arm 的开源文件。我们的目标是帮助内森过渡到医用级假肢;我们还在添加一些有趣的附件,例如弹弓和自行车车把手柄。

与杜克大学附近的受助者合作帮助我们改进了设计流程,并更好地理解了利用开源和原创想法的好处。这些经验帮助推动了我们与第四位受助者克里斯的成功合作。

假肢制作中

我在 2016 年夏天遇到了克里斯,当时我正在米洛特与我所在教堂的成员一起做志愿者。克里斯在我遇到他时 10 岁,他患有先天性上肢截肢——他天生左臂只有一半。由于 eNable 的目标在我脑海中挥之不去,我立刻想与他联系,看看我们的俱乐部是否有办法提供帮助。我请我们的接待人员翻译,当我向克里斯和他的父母解释说我所在的团队致力于为截肢者制造设备时,他们表示对此想法感兴趣,并感谢我们帮助他们的愿望。

与杜克大学附近的受助者合作帮助我们改进了设计流程,并更好地理解了利用开源和原创想法的好处。
秋季回到校园后,我向我们的俱乐部提出了这个想法,并开始组建一个小团队来完成它。与此同时,我们需要获得资金并获得大学的支持。通过与普拉特工程学院的校友建立联系,我们与 Given Limb 基金会 取得了联系,该基金会同意支持该项目。后来,我们通过 Lord 基金会和工程学院校友会的联合资助获得了额外的资金。

我们在夏季初开始了设计过程。我们使用克里斯站在卷尺旁边的照片,提取尺寸以粗略估计尺寸——这些尺寸用于设计克里斯上臂的套筒和前臂部件。至于手本身,我们求助于一个名为 Gripper Thumb Hand 的开源设计。这种设计可以让克里斯在无需通过肩膀进行机械激活的情况下获得基本的抓握能力。

六月底,我们两人带着三种不同尺寸的原型、备用零件和材料以及执行 3D 结构扫描和制作石膏模型的设备前往海地。我们利用这次旅行测试了原型的尺寸和功能,并获得了各种测量数据和模型,以帮助我们在杜克大学进行适当的修改。

五周后,我们中的另外两人带着最终的设备返回,更新后的设备解决了原型的局限性。在现场进行了一些最后的修改后,我们成功地将手臂交付给了克里斯,并为他提供了备用零件和材料,以备他长大后使用。在接下来的一年中,我们希望制定一个计划,以确定我们与克里斯关系的下一步——无论是再次前往海地,将他与其他开源社区成员联系起来,还是转介给专业的假肢公司。

下一步是什么

随着我们进入新的学年,我们很高兴能够开展新项目,并继续突破 3D 打印和开源解决方案的界限。其中包括采用先进的打印技术和更坚固的材料,以及开发一种肌电手臂,该手臂利用肌肉信号为电机提供动力以实现其功能。另一个至关重要的目标是继续与假肢师和医疗保健专业人员建立联系,以确立 3D 打印和开源设计在该领域的利基作用。我们希望在对我们所做的工作感到兴奋的同时,也意识到其技术局限性——我们相信这种理解是成功交付开源解决方案的关键。

我们感谢 eNable 自成立以来获得的广泛和持续的支持。杜克大学的创新协作实验室和 OSPRI 计划为我们提供了宝贵的资源、指导和一个良好的工作空间。普拉特工程学院也通过与校友和赞助商的联系以及与更多学生互动的机会,帮助我们将我们提升到今天的水平。最重要的是,我们感谢我们俱乐部中的学生对我们工作的奉献和热情。

我们始终乐于与新人交流,集思广益,探讨潜在的合作和指导,或谈论我们所做的事情以及我们如何成长。如果您想与我们联系,我们很乐意收到您的来信——请发送电子邮件至 enabledukeuniversity@gmail.com

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我目前正在杜克大学攻读生物医学工程学士学位。我希望进入假肢和矫形器领域,并将工程的设计和问题解决技能与开源技术的协作理念相结合,以重新定义该领域可能的解决方案。

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每次我打印一个小饰品或一些游戏对象或玩具模型时,我都会怀疑我是否“正确”使用了我的打印机。现在我必须考虑我打印或设计的东西如何帮助别人,因为那些打印假肢的人是英雄

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