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3D打印用于縫合肢體的 3D 打印醫療設備設計方案

2020-02-19  1938

我們的皮膚可以保護我們免受微生物和異物的侵害,消除有害毒素,有助于調節我們的核心體溫,并負責接收觸覺和熱刺激。但是,它很脆弱,很容易損壞,可能導致傷口被感染。哥斯達黎加的研究人員近日發表了一篇論文,介紹了他們創新醫療的縫合裝置。

摘要指出:“這項工作提出了一種2級醫療器械的設計方案,該設計滿足了哥斯達黎加當前和已知縫合方法的基本要求。設計過程分三個主要階段完成:(1)對相似技術的研究;例如縫紉機的工作原理,所用材料;( 2)研究皮膚創傷的類型;(3)縫合設備的一般方法,包括設備功能,與人體的結合以及制造過程。設備模型是使用3D打印技術設計和制造的,這使團隊通過分析人體工程學,零件的組裝以及設備的應用。打印的原型使潛在的用戶可以提供有關設計的反饋和改進建議。”

圖1.要打印的醫療設備由SolidWorks設計

縫合是指在組織以自然愈合停止的方式被撕裂時,將血管與特定材料相連。您可以在世界各地的市場上找到許多縫合設備,但哥斯達黎加的醫院通常不使用它們,因為它們既復雜又昂貴。因此,該團隊著手設計一種簡單實用的電子醫療設備,該設備既可以減少組織損傷,又可以均勻,迅速地縫合傷口,從而留下“美學上可接受的”疤痕。

研究人員寫道:“產生醫療器械縫合的想法主要有三個原因。” “首先,醫生注意到傷口縫合不良,會導致大的疤痕。在某些情況下,這些需要進一步的程序,例如整形外科。而且,這很費時間,這使得設備變得更加重要。而手工縫制的縫合線有時會太松或太緊,導致傷口流血。”

表2.縫合醫療器械功能的示意圖

設備規格包括功能,成本,耐用性,模塊化和可靠性。他們使用SOLIDWORKS軟件為其模型創建設計,這需要三個特定功能:

.穩定皮膚

.沿其軸旋轉針以連接組織切片

.以最小的用戶干擾啟動并完成

研究人員解釋說:“最終設計的目的是使針殼能夠360°旋轉而沒有任何問題,使針殼的面積和體積盡可能相似。”為了測試多個功能特性,他們首先使用Polyjet技術制造活塞并使用FDM打印機對其他大部分零件進行3D打印原型。由于其高強度和韌性,耐腐蝕和抗疲勞性以及低摩擦系數,他們最終產品使用AISI 316L合金作為原型。縫合裝置具有七個主要部件。外殼將設備包裹起來,同時兩個導向器允許導向銷移動,該銷用于打結雙結。滾子提供允許縫合的旋轉運動,而活塞則為滾子提供運動。最終零件是帶錐形尖端的?圓針和尼龍線,具有良好的彈性,可保持和封閉皮膚。

圖2.縫合醫療器械的最終設計

表3.對訓練有素的醫生的調查



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