カリフォルニア大学のエンジニアは3Dプリントを使用して義肢のコストを50～90パーセント削減

この投稿は Bingdunxiong によって 2022-5-20 15:06 に最後に編集されました

南極のクマの紹介: 世界保健機関のデータによると、発展途上国には約 4,000 万人の切断者がおり、そのうち 95% は義肢なしで生活しています。これは、義肢は高価であり、製作に時間がかかるためです。必要な条件を満たしていない患者は定期的に病院に通って治療を受けることができず、この分野の専門家も不足しています。では、3D プリントは上記の問題を解決できるのでしょうか?

2022年5月20日、アンタークティックベアは、カリフォルニア大学サンディエゴ校のエンジニアが義肢の専門家と協力して、手足を失った人向けの手頃な価格の3Dプリント装置を開発したことを知りました。

△メキシコで、切断患者がLIMBER社から無償提供された3Dプリント義肢を試している。 LIMBERからの画像
彼らはメキシコを訪れ、手足を失った人に3Dプリントした特注義肢を無料で提供しました。研究チームはまずスマートフォンを使って切断患者の切断部分をスキャンし、それをカリフォルニア大学に持ち帰った。スキャンされた画像は、切断された手足のデジタルモデルを構築するために使用されます。最終的に、チームは独自に開発した 3D プリンターを使用して、わずか 12 時間で義肢を完成させました。

△構造工学科博士課程の学生であるジョシュア・ペルツ氏がLIMBERの共同創設者です。 LIMBERからの画像
このデジタルスキャン技術と 3D プリントを組み合わせることで、義肢のコストを 50 ～ 90 パーセント削減し、必要とする人々に義肢をより早く届けることができるようになります。同校の学生であるペルツ、デ・ヴィーヴォ、バラックは、この技術を商品化するために、スタートアップ企業「LIMBER Prosthetics & Orthotics, Inc.」を設立した。

LIMBER の事業計画には 2 つの側面があります。 1つは先進国で3Dプリント義肢を販売すること、もう1つは開発途上国に割引または無料でサービスを提供することです。

△LIMBERは、先進的な素材を使用したカスタム義肢を設計し、3Dプリントします。 LIMBERからの画像

手頃な価格の 3D テクノロジー<br /> 同社は、切断者が義肢を使用する方法に革命を起こすだろう、とサンディエゴ在住で自身も切断者であり、チームの機器テストに協力したダイアナ・ザンブラノ氏は語った。ザンブラノ氏は、LIMBER のアプローチにより義肢もより手頃な価格になるだろうと述べた。従来の義肢は2万ドルもかかることがあります。「誰もが購入できる義肢があれば素晴らしいと思います」と彼女は語った。

従来の義肢は炭素繊維と金属で作られていましたが、防水素材で作ることができます。過去 35 年間で、3D プリント技術は木材からチタンまでさまざまな材料を対象とするほど進歩しました。認定義肢装具士であるバラック氏は、「LIMBERは、義肢が安全で信頼できることを確認するために、3D素材が耐えられる最大荷重など、多くのテストを実施しました」と語った。

カリフォルニア大学とのつながり
LIMBER はカリフォルニア大学サンディエゴ校に深く根付いています。現在、同校のジェイコブス工学部にあるグローバル起業家協会（IGE）医療技術アクセラレーターの一部となっています。これは、同校のスタートアップアクセラレーターの一環でもあります。同社は近々シードラウンドの資金調達を行う予定だ。彼らは、医療機器部門のディレクターであるマイケル・コリンズ氏を含む、IGE を通じてメンターとつながりました。

△ LIMBERの共同創設者で構造工学部の博士研究員であるルカ・デ・ヴィヴォ氏（左）が、メキシコのエンセナダにあるカラフィア・ロータリークラブの会員2人と話している。ロータリーと提携し、地元の切断患者に義肢を提供しています。 LIMBERからの画像
このプロジェクトは、構造工学部の教授であるファルコ・クスター氏の研究グループによって2016年に開始されました。「大胆な外骨格研究プロジェクト」または「統合イメージングモデリング製造」と呼ばれるこのプロジェクトの目標は、想像力、モデリング、シミュレーションテスト、3D 印刷技術を結集して、ユーザーのニーズに合わせて特別にカスタマイズできる低コストの一体型義肢を作成することです。下肢切断患者を対象とした初期の概念実証研究により、このアプローチの可能性が実証されました。

△LIMBER義肢の構造はチョーラサボテンの構造にヒントを得ています。 LIMBERからの画像
現代のテクノロジー<br /> 従来、残存肢モデルは専門医によって設計・製造されており、時間がかかり、費用がかかり、再現性のないプロセスでした。「彼らは彫刻家のようだ」とデ・ヴィーヴォ氏は言う。「そして専門家が足りないのです。」現在、3Dプリント技術が専門家の問題を解決するために使用されています。

LIMBER は、面倒なプロセスをデジタルツールを使用して置き換えます。研究チームは切断された手足を携帯電話でスキャンし、そのデータをコンピュータ支援設計プログラムにアップロードして、患者の残存手足のデジタルモデルを構築した。これにより、研究者はユーザーを何度も行き来させる手間が省けるため、多くの時間を節約できます。

研究者らは、先進的な3Dプリント材料を使用することで義肢の重量も軽減した。彼らの新しい義肢のほとんどは、ナイロンと、細断された炭素繊維を詰めたナイロンの組み合わせで作られています。これら2つの材料を使って3Dプリントすることで、研究チームは、例えば手足の硬さを変えたり、足の柔軟性を高めたりすることができる。この目的のために、研究者らは専用の3Dプリンターもゼロから構築した。

△義肢3Dプリンターはチームによって一から設計・製造されました。 LIMBERからの画像
バイオインスピレーションと次のステップ<br /> この義肢のデザインは、デ・ヴィーヴォ氏が学部生および大学院生として研究したチョーヤサボテンの構造にヒントを得たものである。その木製のフレームは、厳しい砂漠の環境とハリケーン並みの強風に耐える必要がありました。この植物の骨格は、木質繊維が45度の角度で交差した円筒形で、中央に楕円形の空きスペースがあり、金網フェンスに少し似ています。このオープンスペース構造により、サボテンの骨格は風の強い状況でも曲がったり回転したりすることができます。

「デジタルスキャン技術と3Dプリントを組み合わせることで、義肢の製造方法や使用方法を変える可能性を秘めている」と構造工学教授のクスター氏は語る。

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