RELab tenoexo手部外骨骼

简介

为了使患者更容易重新学习如何在中风后抓握，瑞士苏黎世联邦理工学院（ETHZ）开发了一种名为RELab tenoexo的手部外骨骼，可以覆盖高达80%的日常活动。其手指由高性能塑料iglidur i6通过3D打印的方式制成，摩擦系数低、耐磨、重量轻、精度高，可确保抓握力的传递，同时因为3D打印交付速度快，制作个性化的零部件非常及时。

详细

根据德国中风协会的数据，德国每两分钟就有一个人中风。瑞士苏黎世联邦理工学院（ETHZ）开发的RELab tenoexo手部外骨骼，其手指的设计来自九州大学的日本教授Jumpei Arata：三个由不锈钢制成的薄板簧彼此重叠，并通过四个塑料链节连接。电缆连接到中间弹簧 - 如果向前移动，手指合拢;如果将其拉回，则手会张开。直流电机拉伸和弯曲板簧，并在患者进行抓握动作时是动力来源。“每个手指的外骨骼可以产生6N的力”，ETHZ健康科学与技术部研究员Jan Dittli说。“三个实施的抓取动作足以举起约500克的物体 ，例如半升水瓶。外骨骼通过传感器腕带收紧，并通过皮带固定在手指上。当患者开始移动手时，腕带将肌电图（EMG）信号传输到微型计算机。后者与电机、电池和控制电子设备一起放在背包中，背包连接到手持模块。如果佩戴者打算进行抓握运动，计算机会检测到这一点，然后激活直流电机。

在开发过程中，研究人员面临着一个挑战：手指关节非常脆弱。这些元件不仅要将板簧固定在一起，而且皮革表带还需要有锁定机制。表带的表扣宽度仅略高于一毫米。为了制造手背，使用了带有ABS线材的3D打印制造方法，但材料经实验后发现并不适合制作手指头。“使用这种材料，接头和板簧之间的摩擦力太高了，”Dittli说。“因为，当手指移动时，会损失太多的力量。另外，普通3D打印机的精度不够高，无法塑造出手指指骨的详细结构。

苏黎世联邦理工学院最终发现了易格斯iglidur i6，这是一种经过摩擦优化的塑料，非常适合所需的组件。SLS粉末是专门为减少移动应用中的摩擦而开发的，而且激光烧结可实现高精度，从而可以创建手指头的花丝结构。得益于易格斯的快速 3D 打印服务，手指头可以快速、经济高效地制造，并可立即投入使用。

给客户带来更多优势

• 重量轻

与金属相比，iglidur i6 特别轻，因此它注定要用于重量轻的应用。对于ETHZ研究人员来说，这是一个重要的优势，因为只有足够轻巧紧凑的外骨骼才适合日常使用。手指接头由iglidur i6制成，手部模块仅重148克。聚合物中掺入的固体润滑剂使元件的外部润滑变得多余，从而便于使用渐进式治疗应用。

• 个性化定制

激光烧结作为一种制造方法不仅非常适合复制复杂的几何形状和花丝结构，而且还可以经济高效地制造小批量和一次性组件。这也适用于RELab tenoexo外骨骼，因为它们可以给不同的患者快速制作合适的手指。“我们开发了一种算法，使我们能够通过点击几下鼠标使外骨骼的数字模型适应患者手的大小。

• 交付速度快

对于产品开发或功能部件制造，速度为公司提供了市场优势，为客户提供了更快的问题解决方案。通过在我们的在线3D打印服务工具中上传所需指关节的3D模型，苏黎世联邦理工学院的科学家可以在几分钟内订购所需的零件。实际制造通常是在一夜之间完成的，完成的手指关节可以在几天后安装，然后用于治疗目的。在定制小批量制造方面，没有其他制造方法可以接近3D打印的速度和成本效益。

(资料来源：Stefan Schneller，苏黎世联邦理工学院)