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  美国研究人员借助3D技术打印外骨骼,帮助残疾儿童提高行动能力,让一名两岁女童首次抬起手臂玩耍。

  初试装置

  两岁女童埃玛·拉韦尔是先天性多数关节弯曲患者。这是一种非进行性疾病,会引起关节僵硬、肌肉欠发达。埃玛就连捡玩具、拥抱父母这类动作都无法做到,只能动动大拇指。

  在一次先天性多数关节弯曲患者会议上,埃玛的父母看到一名8岁患儿借助“威尔明顿机器人外骨骼”(WREX)装置抬起手臂,朝各个方向移动。这种装置由威尔明顿市穆尔/阿尔弗雷德杜邦儿童医院研究人员开发,附在躯体表面,借助阻力带和金属条提供人工助力,帮助残疾人提高运动能力。

  夫妇俩觉得这种装置可以改变埃玛的生活,于是带着女儿前往威尔明顿,试用机器人外骨骼。两人终于看到埃玛甩手,看到她完全靠自己抬起胳膊,抓住糖果,放进嘴里。

  3D打印

  不过,对于体重只有11公斤的小埃玛而言,这款金属装置过于笨重。医院研究人员决定设计一款适合埃玛体型、轻便的机器人外骨骼装置,让美国Stratasys公司借助3D打印技术,用制作乐高积木的原料打印外骨骼的各个部位,拼接起来,用阻力带和金属条连接,以便调整上下臂。

  3D打印机出现在上世纪90年代中期,实际上是利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。它与普通打印机工作原理基本相同,打印机内装有液体或粉末等“打印材料”,与电脑连接后,通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来,最终把计算机上的蓝图变成实物。

  研究人员还给埃玛制作了一件“夹克”来固定外骨骼装置。

  方便更新

  儿童生长快,第一套装置逐渐不适用。研究人员往计算机程序中输入新数据,用3D打印机打出一套稍大的机器人外骨骼。

  另一便利之处在于,如果外骨骼某一部分发生“骨折”,3D打印机可以打印出相应部位替换。一次,埃玛就遇到这种情况。她的父母给“骨折”部位拍摄数码照片,传给研究人员,第二天就收到一段新骨骼。

  这套装置大大提升了埃玛的动手能力,让她可以像同龄人一样用画笔涂颜色、抓糖果吃。Stratasys公司官网援引埃玛母亲梅甘的话报道:“埃玛称这套装置为‘魔力手臂’。”

  现阶段,共有15名儿童使用定制3D打印“威尔明顿机器人外骨骼”装置。