SLS 3D プリント | カスタマイズされた補助装置を作成するための魔法のツール

出典: TPM3D

リハビリテーション補助機器とは、人間の機能の改善、補償、代替、補助的な治療の実施、障害の予防などを行う製品です。さまざまな種類の矯正器具や義肢、個人用移動補助具、コミュニケーションおよび情報補助具、個人用医療補助具などが含まれます。リハビリ補助器具は「カスタマイズ」の特質を最大限に備えた製品であり、患者一人ひとりの実際の状況に真に適合し、「精密医療」の概念に適合する必要があります。そのため、カスタマイズ製品に迅速に対応し、柔軟に生産できる能力を持つ3Dプリント技術は、この分野での徹底的な応用に非常に適しています。従来の製造プロセスと比較して、3Dスキャン+デジタル設計+ 3Dプリントの「組み合わせパンチ」は、リハビリ補助器具の複雑な製造プロセスの痛点に「直接打撃」することができ、設計の最適化を通じて患者の使用体験とリハビリ効果を向上させやすくなります。

さまざまな3D印刷技術の中で、選択的レーザー焼結（SLS）技術はリハビリテーション補助具の製造に適しています。SLS技術はナイロン粉末材料をベース材料として使用し、印刷された部品の機械的特性と耐久性が最大化され、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン6、柔軟なTPU材料、複合ポリマー材料など、選択できる材料の種類も豊富です。印刷後、化学蒸気平滑化処理を施すことも可能で、これにより、より強靭になり、防水性と防汗性が向上し、細菌の増殖を防ぐことができます。

図1 | AMT化学蒸気平滑化処理前後のYingpu SLS印刷手首装具の比較。さまざまな矯正器具、リハビリ用ヘッドレスト、インソール、義肢などの製品の印刷に使用でき、印刷速度が速く、小ロット生産の要件を満たすことができます。カスタマイズされたリハビリ補助装置を作成するための魔法の武器と言えます。
図 2 | Yingpu SLS 3D 印刷技術で作られたさまざまなリハビリテーション製品と足首矯正器具<br /> 足首および足部の装具は、足と足首の動きを制御するために使用される装置です。関節炎、骨折の修復、足首の変形の矯正に使用できます。大量生産される装具の数は限られており、最良の装具効果を実現するための個別的なサービスを提供することは不可能です。カスタマイズされた足と足首の装具は上記の問題を解決しますが、従来の石膏装具は型取り効率が低く、医師の高い技術を必要とし、作業環境が乱雑です。また、フィット感が限られており、外観が単一で密閉されています。

図3 | 伝統的な石膏足首装具の製造工程
3D プリントされた足首装具は、リバースエンジニアリングとラピッドプロトタイピング技術を使用して、個別の足首装具を作成する難しさや時間を大幅に削減しながら、軽量中空設計など、カスタマイズされた足首装具と同じかそれ以上の効果を実現します。同時に、材料の性能は射出成形ナイロンに近いため、製品の耐久性が保証されます。
図4 | 3Dスキャン+3Dプリント技術で作られた足と足首の装具
脊柱側弯症装具<br /> 脊柱側弯症は一般的な病気で、特に思春期の若者に多く見られ、その発症率は 5% を超えています。一般的に、側弯度が20度以内の特発性側弯症は、最初は治療する必要はなく、注意深く経過観察することになりますが、側弯度が30～40度の場合、または毎年5度ずつ悪化する場合は、装具の装着や理学療法による治療が必要になります。より重篤なケースでは、心臓や肺などの臓器に影響が及び、手術による治療が必要になります。もちろん、脊椎手術はリスクが高く、費用もかかるため、絶対に必要な場合を除き、非外科的治療が推奨されます。最も重要かつ信頼性の高い保存的治療法は装具治療です。

図 5 | 従来の脊柱側弯症用装具従来、装具は患者の体の石膏模型を採取し、それを X 線写真と組み合わせて作られていました。このプロセスは、患者にとっても装具士にとっても非常に面倒です。装具士は 1 日に最大 3 ～ 5 人の患者用の装具を製作できます。 CT または 3D スキャンを 3D プリントと組み合わせると、整形外科医の作業負荷が大幅に軽減され、生産効率が向上します。

図 6 | 従来の石膏脊椎装具の製造プロセスは複雑で、患者の体験は悪いです。SLS 3D 印刷技術を使用すると、患者の軟部組織の特性に完全に適合する製品を製造できます。同時に、多数の中空構造の追加をサポートし、装具の重量を軽減し、通気性を高めます。

図7 | Yingpu SLS 3Dプリント脊椎装具の製造プロセスはシンプルで便利で、着用体験も優れています
インソール<br /> 足の測定、足底圧テスト、歩行分析を通じて、足の病気を持つ患者向けにパーソナライズされた足矯正インソールを印刷し、脳性麻痺、糖尿病、足の内反および回内、扁平足などの患者の不安定な歩行の問題を軽減することができます。 Yingpu 3Dと上海交通大学は、高度な印刷技術とモーションキャプチャ歩行分析を使用して、この分野の研究を共同で実施しました。関連製品の開発を加速します。

図8 | Yingpu SLS 3Dプリント整形外科用インソールの製造プロセス
ヘッドレスト<br /> 現代人の仕事や生活のペースはますます速くなり、長時間携帯電話やパソコンを見続けることで、首の筋肉の緊張、頸椎症、首や背中のこわばりや痛みを引き起こすことがよくあります。寝るときは、正常な頸椎のカーブに合った枕が特に必要です。そうすることで、疲労が本当に軽減され、頸椎のカーブが改善され、睡眠の質が向上します。

市販のラテックス枕と比較して、3Dスキャン+ X線+ SLS 3D印刷技術を使用して作られたTPUリハビリテーションヘッドレストは、各人の首の曲線にさらに完璧に適応できます。さらに、フォームラテックスと比較して、TPU素材は頭部に対するサポート力が強く、圧縮後の変形が少なくなっています。変形することなく長期間使用でき、首の疲労を効果的に軽減し、頸部の曲線をゆっくりと矯正する効果を実現します。

図9 | YingpuのSLS 3Dプリントリハビリテーションヘッドレストの首のカーブに対する矯正効果。最後に、Yingpuは上海交通大学医学トランスレーショナルリサーチ研究所および中山陳星海病院と深く協力し、広東省中山に3Dプリントアプリケーションセンターを設立し、整形外科アプリケーションとリハビリテーションアプリケーション部門を設置し、SLS 3Dプリントリハビリテーション補助具の市場化プロセスを開始しました。患者に精密医療ソリューションを提供するために、新製品が絶えず発売されています。

図10 | 上海交通大学医療変革研究所および陳星海病院と協力して設立された3Dプリントアプリケーションセンター。デジタル医療の発展が加速するにつれて、ますます多くの医療従事者が3Dプリント技術を理解し、使用していることを嬉しく思います。同時に、多くの3Dプリント企業が医療分野に目を向け、新しいアプリケーションと価値の探求に熱心に取り組んでいます。医療とエンジニアリングの双方が積極的にお互いに歩み寄り、医療と3Dプリント産業の発展に貢献しています。これに基づいて、3Dプリント技術がデジタル医療の分野で広く使用される日がすぐに来ると信じる理由があります。

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