受蜻蜓翅膀启发:科学家打造出更灵活实用的关节夹板

2021年02月15日 11:51 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒报道,来自德国基尔大学的科学家们从蜻蜓翅膀的一些独特属性中获得灵感并由此开发出一种用于治疗受伤关节的新型夹板。据悉,这种夹板可以在所有正确的地方提供支持,其可以承受比其自身重量多很多倍的负载且还不会限制身体的活动。

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这种新型医疗设备是为肌肉骨骼损伤而设计打造,肌肉骨骼损伤占运动损伤的很大一部分,由扭伤、拉伤或关节过载造成。在基尔大学的研究小组看来,用于治疗这类损伤的传统夹板要么限制了使用者的行动,要么无法提供关节所需的支持。他们认为,他们现在已经找到了一种受大自然启发的更好的解决方案。

作为更广泛研究的一部分,研究团队正在研究蜻蜓翅膀如何能承受不同强度的气流甚至能跟固体物体发生碰撞。这些都要求同时实现稳定和可移动。不过按照研究人员的说法,这两者在工程学中通常是相互排斥的,但在自然界中往往却能同时发生。

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据了解,科学家们在一种由聚乳酸(PLA)制成的特殊铰链中重新创造了这种机制,这种铰链只有23克重。塑料铰链可以跟弹性织物包裹集成在一起,然后附着在关节上,这对运动不会产生任何影响--直到弯曲到70度的角度,在这种情况下,内置的钉子会就像蜻蜓的翅膀一样阻止运动并稳定关节。

该研究的论文第一作者Ali Khaheshi表示:“测试表明,我们夹板的承载能力约为320牛顿,这意味着约32公斤,是夹板自身重量的1300多倍。如果结构由比PLA更坚固的材料制成,那么它则可以承受450公斤的载荷,这将远远高于世界举重纪录所经历的重量。”

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据悉,该设备可以使用3D打印技术,这意味着它可以很容易、以非常低的成本被生产出来,并且还可以适应于手、膝盖和肘部的使用。研究小组表示,它的功能还可以修改。目前,研究团队正在寻找行业合作伙伴以帮助将该设备推向市场。

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