Low-cost sensor-integrated 3D-printed personalized prosthetic hands for children with amniotic band syndrome: A case study in sensing pressure distribution on an anatomical human-machine interface (AHMI) using 3D-printed conformal electrode arrays
Notice bibliographique
Résumé
Interfacing anatomically conformal electronic components, such as sensors, with biology is central to the creation of next-generation wearable systems for health care and human augmentation applications. Thus, there is a need to establish computer-aided design and manufacturing methods for producing personalized anatomically conformal systems, such as wearable devices and human-machine interfaces (HMIs). Here, we show that a three-dimensional (3D) scanning and 3D printing process enabled the design and fabrication of a sensor-integrated anatomical human-machine interface (AHMI) in the form of personalized prosthetic hands that contain anatomically conformal electrode arrays for children affected by amniotic band syndrome, a common birth defect. A methodology for identifying optimal scanning parameters was identified based on local and global metrics of registered point cloud data quality. This method identified an optimal rotational angle step size between adjacent 3D scans. The sensitivity of the optimization process to variations in organic shape (i.e., geometry) was examined by testing other anatomical structures, including a foot, an ear, and a porcine kidney. We found that personalization of the prosthetic interface increased the tissue-prosthesis contact area by 408% relative to the non-personalized devices. Conformal 3D printing of carbon nanotube-based polymer inks across the personalized AHMI facilitated the integration of electronic components, specifically, conformal sensor arrays for measuring the pressure distribution across the AHMI (i.e., the tissue-prosthesis interface). We found that the pressure across the AHMI exhibited a non-uniform distribution and became redistributed upon activation of the prosthetic hand's grasping action. Overall, this work shows that the integration of 3D scanning and 3D printing processes offers the ability to design and fabricate wearable systems that contain sensor-integrated AHMIs.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».