Des étudiants impriment en 3D des bras d'exosquelettes

Noel est un garçon de 4 ans, vif et énergique, qui est né avec une arthrogrypose, une maladie caractérisée par un épaississement et une cicatrisation du tissu musculaire qui l'empêchait de plier ses bras, ce qui rendait difficile de manger ou de s'habiller sans aide. Noel s'est adapté en arquant son dos pour lever ses bras, mais ses ergothérapeutes craignaient que cela ne lui cause des problèmes de dos à l'avenir.

Noel peut plier ses bras et jouer davantage grâce à ses bras exosquelettes personnalisés imprimés en 3D.

L'indépendance imprimée en 3D

Mais désormais, grâce à l'aide d'un exosquelette personnalisé imprimé en 3D, Noel utilise ses bras par ses propres moyens sans mettre son dos en danger. Mis au point dans le cadre d'un partenariat entre les ergothérapeutes de Noel et le Foothill College en Californie, l'exosquelette permet à Noel d'acquérir une plus grande liberté de mouvement. 

Les étudiants du programme d'ingénierie des dispositifs biomédicaux du community college ont conçu l'exosquelette sous la direction de l'enseignante Oxana Pantchenko et des ergothérapeutes des California Children Services. L'appareil utilise des élastiques pour résister à la gravité et aider les propres muscles de Noel à soulever et à plier ses bras, et aide le garçon à devenir plus fort à mesure qu'il l'utilise.

"L'un des défis du développement des bras de l'exosquelette est qu'ils doivent être conçus à partir de zéro pour s'adapter parfaitement à Noel", a déclaré Pantchenko. "De plus, un mécanisme complexe est nécessaire pour s'adapter à l'amplitude de mouvement du coude et les bras exosquelettes doivent être très légers pour qu'il puisse les porter facilement."

Noel a maintenant plus de liberté de mouvement et d'indépendance.

Un design puissant

Les étudiants du Foothill College ont relevé ces défis en utilisant l'imprimante 3D pilotée par la technologie PolyJet™de l'école pour imprimer rapidement le dispositif sous la forme d'une seule pièce assemblée, plus légère que les dispositifs métalliques classiques, évitant ainsi le recours à des moulages ou à des usinages coûteux.

"Le prototype des deux bras est imprimé en 24 heures et ne coûte qu'environ 100 dollars par bras", a précisé M. Pantchenko.

L'impression 3D permet aux étudiants de mettre facilement les composants à l'échelle et de les réimprimer de manière rentable pour tenir compte de la croissance et du développement de Noel. Le matériau de support s'enlève simplement avec de l'eau. La flexibilité de l'impression 3D a également permis aux élèves de personnaliser le dispositif, le rendant plus amusant à porter pour Noel en ajoutant des motifs d'araignées inspirés de son super-héros préféré.

"Grâce à l'exosquelette imprimé en 3D, Noel peut désormais manger, jouer avec des jouets et même mettre un chapeau sur sa tête sans aucune assistance", a déclaré M. Pantchenko.

La famille et les ergothérapeutes ont rapidement remarqué une différence chez Noel avec ses nouveaux bras exosquelettes. Désormais, ses mouvements sont mieux alignés et il se plie moins le dos. Noel est plus heureux et plus indépendant.

Dessin CAO 3D du bras exosquelette conçu par les étudiants en ingénierie des dispositifs biomédicaux du Foothill College.

Apprentissage pratique

"Ce projet m'a fait réaliser que j'aime vraiment appliquer la science pour aider les gens", a déclaré Kevin Godines, étudiant au Foothill College. "Maintenant, je réalise enfin ce que je veux et je ne me suis jamais senti aussi certain".

Le Foothill College continue d'inspirer les étudiants en leur offrant des possibilités d'apprentissage par projet qui ont un impact sur les applications réelles de l'ingénierie des dispositifs biomédicaux et de l'impression 3D afin d'aider davantage d'enfants comme Noel.

"Mon objectif est de proposer davantage de projets afin de susciter l'intérêt des étudiants pour l'ingénierie biomédicale", a déclaré M. Pantchenko.