EOS は、患者の回復プロセスを改善するために 3D プリントされたカスタマイズされたスマート膝装具を開発しました。

著者: Rainer Salzberger、EOS のデジタル製造コンサルタント

EOS と Blackbox Solutions は、3D プリント技術と組み込みセンサーおよびコネクタ技術をうまく組み合わせたカスタマイズされたスマート膝サポーターを共同で開発しました。この革新的な概念実証により、ヘルスケア業界は患者の回復プロセスを改善し、医師がデータをリアルタイムで分析できるようにするための新たな一歩を踏み出します。

現在、ホットな話題として、家電製品、インフラ、機械部品の相互接続であるモノのインターネット（IoT）が何度も議論されてきました。金属およびポリマーの産業用 3D プリントにおける世界的なテクノロジーリーダーとして、EOS は、付加製造 (AM) をインテリジェントに使用することで、モノのインターネットの可能性を最大限に引き出し、スマートで接続されたコンポーネントをより簡単に、よりコスト効率よく統合できるようになると確信しています。実際、センサー技術、コネクタ技術、積層造形を組み合わせることで、これまであまり議論されてこなかったアプリケーション領域やビジネスケースにもデジタル化をもたらすことができます。
センサー、データ処理、RF コネクタを統合した膝サポーター (出典: EOS)一般的な課題に対する独自のソリューション<br /> この概念は、最も一般的な膝の怪我の 1 つである靭帯断裂を例に挙げて説明できます。靭帯断裂などの傷害は、多くの場合、より長い回復期間を必要とし、長期のリハビリテーションや長期の障害のリスクを伴います。これは多くの場合、不適切な動きや膝への過度の身体的負荷によって引き起こされます。したがって、患者の動きを厳しく制限することなく、これらの不適切な行動に関するフィードバックを患者に提供することが解決策となる可能性があります。

この目的のために、EOS の Additive Thinking 部門の専門家チームは、Blackbox のセンサー技術の専門家と協力して膝装具を開発しました。この膝モニタリング装具のプロトタイプは、積層造形、センサー、コネクタの組み合わせの大きな可能性を示しています。不適切な動作に関する即時フィードバックにより、患者の回復時間を大幅に短縮します。このアプローチはさまざまな業界に刺激を与え、他の多くの状況にも応用できます。

膝関節モニタリング機能を備えた積層造形スマート装具の開発<br /> 機械設計要素がマイクロコントローラ、センサー、無線周波数 (RF) コネクタなどの組み込み電子機器と統合されている場合、それらをスマートコンポーネントと呼びます。スマートコンポーネントにより、カスタマイズされた製品設計が可能になり、非常に正確で安全なデータ分析を通じて複数のユーザーグループのニーズをリアルタイムで満たすことができます。
スマートコンポーネントのセンサーデータを収集する組み込み電子機器 (出典: EOS) 付加的に製造されたスマートコンポーネントには、次のような多くの利点があります。
• 精密な設計のための最大限の自由度
• 完全にカスタマイズ可能
• カスタマイズされた部品を迅速かつコスト効率よく生産するための機能統合センサー
• 特定のエンドユーザーの物理デバイスの機能を最適化する
• 迅速な市場投入により小ロット生産を加速
• 柔軟な生産

この概念実証プロトタイプの例では、EOS Additive Thinking チームが Blackbox Solutions と共同で設計した 3D プリント膝ブレースは、統合センサー、データ処理機能、RF コネクタを備え、高度にカスタマイズ可能です。この概念実証では、同じ製品ユーザーエコシステム内のさまざまな関係者がスマートコンポーネントセンサーデータから貴重なリアルタイム情報を取得する方法と、このデータを関係者の具体的なメリットにどのように変換できるかを示します。

初期要件は、製品に直接的または間接的に関与するすべてのユーザーへのインタビューを通じて導き出されました。つまり、実際の患者、医師、エンドデバイスの製造元に、どのようなデータや情報が患者の体験を改善し、医師がリアルタイムのケアを提供するのに役立つかを直接尋ねたのです。

ユーザーの特定のニーズに基づいてセンサーデータを提供するアプリケーション (出典: EOS)結果: 完全なカスタマイズ、完全なフィードバック、完全な監視、完全な回復<br /> 開発された最終プロトタイプには、カスタマイズされたシェル交換品の印刷と全体的な印刷構造の直接設計を通じて従来の矯正器具の変換を可能にする組み込み技術ソリューションが組み込まれています。あらゆる使用ケースにおいて、コンパクトなフォームファクタは物理的なスペースをほとんど必要としないため、人間工学に基づいた軽量なエンドソリューションが可能になります。角度と力を測定するために選択されたセンサー技術は、高精度と非接触方式を組み合わせ、統合プロセスを大幅に簡素化します。 WIFI および Bluetooth 低エネルギー通信によりリアルタイムの監視が可能になり、装具を WLAN に直接接続するか、スマートフォンなどのモバイルデバイスをユーザーインターフェイスおよびコントローラーとして使用して制御できます。

データ分析は、リモートの安全なサーバー、ローカルのモバイルデバイスアプリケーション、または統合された組み込みコンピューティングプロセッサを使用して矯正装置上で直接実行できます。重要なのは、機密データをローカルで安全に処理して、プライバシーとデータセキュリティの保証に対するユーザーのニーズを満たすことができることです。収集された情報は、さまざまなユーザーグループのニーズに基づいてカスタマイズされたインターフェイスを通じてアクセス、分析、保護できます。

EOS は、Blackbox Solutions が提供するアプリケーション例、組み込み電子機器、ユーザーインターフェイスプロトタイプに基づいて、改造センサーハウジングのカスタム設計要件をさらに調査し、純粋な 3D プリントスマートパーツを使用して製造された既存の矯正製品の追加機能の開発を継続しました。

バッテリー駆動のセンサー技術と接続されたソフトウェアアプリケーションにより、患者と医師は治癒プロセスをリアルタイムで監視し、個々の患者のリハビリテーションのニーズに合わせて指導できるようになります。スマートコンポーネントから継続的に収集されるデータは、デバイスメーカーがリアルタイムのユーザー情報とより優れた製品パフォーマンスデータを取得するのに役立ち、将来の設計と機能を改善します。同時に、健康保険会社や関係する保健部門もこのデータを活用して、現在の患者の健康問題に関するより優れたデータレポートを作成することができます。

結論このスマートパーツのプロトタイプケーススタディは、精密な設計の自由度、小規模のカスタマイズされたパーツの経済的で迅速な生産、センサー機能の統合、特定のユーザー向けの物理デバイスの機能の同時最適化など、積層造形の多くの利点を実証しています。この例の結果は、他のアプリケーションや業界にも適用できます。スマートコンポーネントの使用により、既存製品や新製品の最適化と改善が可能になり、新たなビジネスチャンスが生まれ、顧客体験が向上します。

EOS は、患者の回復プロセスを改善するために 3D プリントされたカスタマイズされたスマート膝装具を開発しました。

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