積層造形により新しい歩行用杖の開発が促進：オハイオ州デイトン大学

デイトン大学研究所は、空軍が航空機をより手頃な価格で維持できるように積層造形技術を進歩させています。また、この技術は、1 人の理学療法士が人々のより安全な歩行を支援するのに最適なソリューションでもありました。

ジョン・ムーアは、母親への腎臓の提供から回復する間、たくさんのテレビを見ました。 ニュージャージーを拠点とする理学療法士のこの医師は、利用者がより楽に歩けるようになると称する一種の歩行用杖に関するコマーシャルが殺到していると語った。 しかしムーア氏は納得しなかった。 そこで彼は、より優れたものを開発することにしました。

12 月、ムーアは StepWise™ を市場に投入しました。 そのユニークな丸い先端は、小文字の「e」によく似ており、現在市場に出ているシングルチップ、トライチップ、クアッドチップの杖とは明らかに異なります。 また、使用するのがより安全であると彼は付け加えた。

インターネットで購入したプラスチック、プロパントーチ、古いランニング シューズのソールの一部を使用して、ムーア氏は想像した杖の先端の粗いモデルを作成しました。 それから彼はUDRIに来ました。

ムーア氏は、UDRI の構造材料部門の積層造形エンジニア Michael Pratt と協力して、ツールやツールなどの従来のプロトタイピング プロセスを使用する会社と協力した場合に比べて、わずかな時間で最終プロトタイプをメーカーに提供することができました。ダイカスト、射出成形、機械加工などだという。

「3D プリンティングとも呼ばれる積層造形には、コンピューター ソフトウェアを使用して設計を設計し、適切な媒体 (この場合はポリマー樹脂) を使用して部品を層ごとに印刷することが含まれます」とプラット氏は述べています。 「これにより、デジタル設計を迅速に変更し、より短い時間で、より手頃な価格で、従来の製造に伴う材料の無駄を発生させることなく、新しいプロトタイプを印刷できるようになります。」

プラット氏は、UDRI の応用力学部門の機械エンジニアである同僚のレベッカ ホフマン氏と協力して、モデリングとシミュレーション ソフトウェアを使用して、反復ごとに設計と材料の分析を行いました。 研究者たちは、デザインと材料の強度、柔軟性、軽量性の完璧なバランスを追求するために、一連のプロトタイプを通じて協力しました。

ムーア氏は、新しい杖において安全性と快適性という 2 つの優先事項を満たすためにはバランスが重要であると語った。

「丸い先端により回転軸が可能になり、人間が歩くときの足の動きに合わせます」と彼は言いました。 「先端が平らな杖を前に置いて、それに向かって歩くと、先端が地面に平らに置かれないため、先端の表面はほとんど床に接触しません。しかし、私たちの丸くて半硬質の杖は、安全のためにより多くの面接触が可能になり、ローリング歩行が可能になります。基本的に、誤って使用する可能性が排除されます。」

丸い先端には、杖に体重がかかると閉じる 1 インチの隙間もあります。 ムーア氏によると、隙間が閉じるときの少しの抵抗と、濡れた路面で水を追い払うように設計された深いゴム引きトレッドが、通常ユーザーに伝わる圧縮力の一部を吸収するという。 「これにより、ユーザーの関節に通常影響を与える力が軽減されます。これは、関節炎や手根管症候群に悩む人々にとって特に重要です。」

ムーア氏は、デザインを一から作成する必要があったため、新しいチップを開発するために 3D 製造の使用を検討したと述べた。 市場にはそのようなものはまったくありませんでした。

プラット氏は、その斬新さからこのプロジェクトに取り組むのが楽しかったと述べ、最終的なプロトタイプと設計仕様を製造業者に渡して量産する準備が整うまで、ほんの数回の反復しかかからなかったと付け加えた。

「マイクは一緒に仕事をするのがとても楽しかった」とムーアは語った。 「UDRI がいなかったら、私は今でもこの杖を市場に出す努力をしていただろう。」