Наверное, одно из самых вдохновляющих применений технологии 3D-печати – это разработка и изготовление индивидуальных 3D-печатных протезов рук для детей с ограниченными возможностями. Международное сообщество волонтеров, энтузиастов и инженеров e-NABLE уже изменило жизнь многих детей к лучшему и не собирается останавливаться на достигнутом. Чтобы повысить качество 3D-печатных протезов, группа студенток из Университета Райса в Хьюстоне, штат Техас, придумала силомер, с помощью которого можно измерить эффективность напечатанных протезов.

Команда исследовательниц, которая условно называет себя Carpel Diem,состоит из двух инженеров-механиков Рэйчел Стерлинг и Эмбер Вонг, двух биоинженеров Николетт Чемберлен-Симон и Микаэлы Димофф и инженера по вычислительной технике Нирали Десай. Сначала они планировали собрать собственный 3D-печатный протез руки, но быстро поняли, что намного важнее найти способ протестировать уже существующие протезы, чтобы выяснить их эффективность и практическую пригодность.

Как объясняет Эмбер Вонг:

«Дети, у которых с рождения нет руки, вынуждены по-своему адаптироваться к миру, чтобы выполнять повседневные действия. Если протез руки не выполняет свое предназначение, в конечном итоге ребенок может отказаться от него и вернуться к привычному образу жизни».

Для проверки 3D-печатных протезов команда из Университета Райса придумала уникальное устройство, которое может определить, насколько эффективно усилие, прилагаемое ребенком, преобразуется в движения протеза. Как правило, ребенок управляет движениями пальцев руки, заставляя их брать и удерживать предметы, двигая запястьем в определенном направлении. При этом эффективность протеза целиком и полностью зависит от его конструкции.

«Если ребенок прилагает усилие, которого хватит на поднятие предмета весом 2 кг, но при этом протез поднимает всего 0,5 кг, очевидно, что его конструкция неэффективна, – объясняет Рэйчел Стерлинг. – Пока мы не достигнем 100% эффективности, протез нельзя считать полноценным».

Устройство состоит из механизированного запястья и ладони, которая может поворачиваться на 60 градусов в любом направлении, цилиндра, сферы и прямоугольной призмы, снабженной датчиками силы, и простой программы управления. Программа отслеживает движения механического запястья, которое в свою очередь приводит в движение руку и пальцы 3D-печатного протеза руки. Управляемая запястьем рука берет объекты с встроенными датчиками, которые передают данные о применяемой силе.

Подобные измерительные устройства пока в новинку для индустрии 3D-печатных протезов рук. Нирали Десай говорит:

«Промышленные стандарты для оценки подобных видов устройств пока не установлены. Нам пришлось поломать голову, чтобы найти способ оценить точность работы нашего устройства».

Команда Carpal Diem планирует доработать конструкцию своего силомера, чтобы в конечном итоге он пригодился волонтерам из e-NABLE для оценки прототипов новых протезов рук. Также они готовы предоставить другим инженерам свои наработки и спецификации, необходимые для изготовления собственных измерительных устройств.

Силомер, который был создан в рамках дизайн-проекта для выпускников, будет представлен на Выставке инженерного проектирования Университета и имеет все шансы выиграть приз в размере 5000 долларов.