学生用3D打印机帮助海龟重拾游泳之梦

来自马萨诸塞州伍斯特理工学院（WPI）的一组学生研究人员编写了一篇为题“为绿海龟设计浮力补偿装置和假肢鳍状肢”的论文，描写了他们如何用于3D打印机，来协助绿海龟新的寻回游泳的梦想。绿海龟是一种濒临灭绝的物种，对绿海龟影响仅次于的是渔捞活动，大型拖网业，在网底层再加铅条航行，除了人类爱吃的高经济价值渔种一网打尽之外，连栖息于海底的虾蟹、海中回游的绿海龟都无一幸免。渔业活动混获的情形，早已大量过度浪费海洋资源，许多生物死于非命。

居住于在佛罗里达州恩韦斯特水族馆的洛基被一艘船打中，造成他丧失了右前鳍和受到脊椎受损，这反过来又造成了他的后壳右侧的浮力受到障碍。使他无法长时间排便，潜水食物，并直线游泳。为了之后过长时间的生活，他必须一个新的浮力补偿装置和一个假肢鳍状肢，WPI的研究人员要求协助它。

该论文的概要是：“这个项目的目的是研发一种飘浮设备，以抵销洛基的浮力障碍，以及一个仿效他的身体健康鳍状肢的假肢鳍状肢。用于3D打印机和模制工艺生产鳍状肢。根据之前项目的计算结果，研发出有一种需要像身体健康鳍一样有效地工作的鳍状肢。附件机制由项目团队设计，将与佛罗里达州奥兰多的HangerProsthetics合作开发。

该团队还创立了一个标准化的过程，在教学小册子和视频中展出，可用作帮助为其他海龟制作假肢。”除了创立浮力补偿装置和假肢鳍状肢外，该团队还期望保证其他人可以从未来的工作中获益。因此，他们还研发了一个标准化的过程，通过摄制他们工作的照片和视频来创立假肢鳍状肢，然后记录他们创立鳍状肢所采行的步骤。

研究人员理解了龟的陆地和水生运动形式背后的运动学，以便建构出有最差的假肢鳍状肢。海龟的鳍状肢由密集的结缔组织包含，仅有占到动物体重的6％以下，但它们对于协助海龟维持活力是适当的。“在游泳龟的水上运动中，未知有四件事情是知道，”该团队写到。首先是游泳速度随着中风亲率的减少而减少。

其次，每个冲程产生的冲程幅度和力是成正比的。第三，在中风的上下两个阶段中，乌龟仍在前方产生向前发动机。最后，在下行程循环完结时超过行程的仅次于发动机。由于水族馆无法为研究人员获取洛基残肢的CT扫瞄，这使得无法生产将假肢吸附在龟身上的碎片。

因此，该团队用于以前的CAD设计，来制作一只较小的海龟来设计一个改良的原型鳍状肢，然后将其分为两部分展开3D打印机，堆砌在一起，并用作制作最后修复体的模具。在这个项目中，团队找到，可以根据任何水族馆工作人员搜集的数据修建假肢鳍状肢；研究人员写到，假肢的质量近高于用于工业级设备（如MRI机器和3D打印机）生产的质量。

研究人员与水族馆合作，为洛基的浮力补偿装置展开头脑风暴设计。最后的设计是对团队第三个点子的改动，将要一条减轻的，可调节的带子相连到海龟的外壳上，并在外壳的右后侧减轻重量。该设计由经FDA批准后的氯丁橡胶材料做成，可有效地抵挡盐水，并所含口袋，因此最多可以集中和互相交换仅次于3.5磅的重量，明确各不相同当时的气体方位。

“当企图为设备寻找适合的重量，以及寻找一种方法将织物穿孔在一起以建构口袋时，团队面对了一些挑战，”该论文认为。通过在水中有氧运动中，用于重量并利用较慢穿孔缝纫锥形来解决问题这些问题。用于这些方法，如果必须其他设备，可以精彩拷贝设计。该设备将用于水泥腻子相连到洛基的外壳上，这是目前水族馆和浮力装置用于的方法。

腻子是半永久性的，因此如果必须可以去除设备。现在，奥兰多的HangerProsthetics，将测试和装配3D打印机的假肢鳍状肢，和Rocky的浮力补偿装置早已装有在海龟的身上了，感激这次为解救海龟游泳之梦而艰辛努力奋斗的学生们。

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