使矯形器更加舒適和高效，4D打印柔性手部除顫器

來源：生物設(shè)計(jì)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(shì)。震顫是一種不自主和振蕩的運(yùn)動(dòng)障礙，使受影響的患者難以進(jìn)行日常活動(dòng)。手部震顫抑制矯形器是無創(chuàng)的可穿戴設(shè)備，旨在減輕震顫。各種研究表明，這些設(shè)備是有效、經(jīng)濟(jì)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(diǎn)。本研究調(diào)研了不同類型的震顫抑制矯形器，并討論了它們的效率、機(jī)制和優(yōu)缺點(diǎn)。首先，詳細(xì)描述了各種矯形器（具有被動(dòng)、半主動(dòng)和主動(dòng)機(jī)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(jìn)展，并進(jìn)一步分析增材制造技術(shù)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(shù)解決，例如使矯形器價(jià)格合理，更輕，更便于定制。正被廣泛討論的另一個(gè)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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2022-7-4 09:25 上傳

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


圖2 各種被動(dòng)機(jī)構(gòu)：(a)磁性震顫消除；(b)震動(dòng)手鏈；(c)充氣震顫衰減矯形


圖3 各種半主動(dòng)機(jī)構(gòu)：(a)磁性震顫阻尼；(b)柔性半主動(dòng)液力執(zhí)行器


圖4 各種主動(dòng)機(jī)構(gòu)：(a)無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)；(b)永磁體直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)；(c)機(jī)電控制繩索驅(qū)動(dòng)；(d)氣動(dòng)人工肌肉驅(qū)動(dòng)


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


圖6 3D打印柔性驅(qū)動(dòng)器和結(jié)構(gòu)：(a)柔性腕關(guān)節(jié)；(b)介電驅(qū)動(dòng)器；(c)具有液力驅(qū)動(dòng)器的手部輔助裝置


圖7 具有線性和卷曲的雙穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)


圖8 采用變剛度材料消除震顫