Utafiti huu unatengeneza mbinu jumuishi ya utengenezaji wa kidijitali inayolenga kuunda soketi ya kiungo bandia si kwa kutegemea jiometri ya kiungo cha mtu pekee, bali pia kwa kuzingatia mgawanyo wa shinikizo unaopimwa kwa kweli wakati wa matumizi. Watafiti walipima shinikizo kwenye kiolesura cha kisiki–soketi kwa mshiriki mmoja mwenye amputesheni ya transfemoral kwa kutumia liner inayovaliwa yenye vihisi kapasitifu vilivyochapishwa kwa 3D, wakaunganisha kwa uzani nyanja za shinikizo za pande tatu zilizopatikana kutoka shughuli mbalimbali za kila siku, na kutumia uga huo kubadilisha msongamano wa miundo ya seli ya TPMS aina ya Gyroid, Diamond na Neovius kulingana na nafasi. Katika utafiti, shinikizo la juu zaidi lililoripotiwa wakati wa kutembea kushuka rampu lilifikia 7500 kPa. Katika uchanganuzi tuli wa vipengele vyenye ukomo, nishati ya jumla ya mgeuko ya soketi yenye kujazwa Gyroid ilikuwa 11,33 J, ilhali katika muundo thabiti ilikuwa 0,66 J; katika uchanganuzi unaowakilisha kutembea, nishati ya wastani ya mgeuko iliyofyonzwa ilikuwa 0,37 J katika muundo thabiti na 5,15 J katika muundo wa Gyroid wenye msongamano uliopangwa kwa viwango. Hata hivyo, utafiti ni proof-of-concept unaotegemea mshiriki mmoja pekee; ufyonzaji mkubwa wa nishati unaashiria uwezekano wa ulainishaji wa kimakanika, lakini hauthibitishi kuwa faraja ya mtumiaji, maumivu au utendaji wa kutembea umeboreshwa kitabibu.

Jambo muhimu katika utafiti ni kwamba kipimo cha shinikizo hakitumiki tu kama chombo cha udhibiti baada ya utengenezaji, bali kinabadilishwa moja kwa moja kuwa pembejeo ya kidijitali ya usanifu wa soketi ya kiungo bandia. Kihisi kinachovaliwa → ramani ya shinikizo ya 3D → uga wa shinikizo uliounganishwa → msongamano wa TPMS wa eneo → uchanganuzi wa vipengele vyenye ukomo → mnyororo wa uchapishaji wa 3D vinaunganishwa katika mbinu moja ya utengenezaji uliobinafsishwa.

Utafiti ulifanywa Kanada na kwa mshiriki mmoja tu. Kwa hiyo, thamani za shinikizo au vigezo vya usanifu vilivyoripotiwa haviwezi kuhamishwa moja kwa moja kwa watumiaji wa viungo bandia nchini Uturuki. Hata hivyo, mbinu hii inatoa njia ya kihandisi inayoweza kuchunguzwa katika tafiti za viungo bandia na utengenezaji nyongeza nchini Uturuki iwapo data za wagonjwa wa eneo husika, desturi za utengenezaji na uwekaji wa viungo bandia, nyenzo zinazotumiwa na miundombinu ya utengenezaji zitathibitishwa kando.

Tatizo kuu la utafiti ni nini?

Mojawapo ya kazi kuu za soketi ya kiungo bandia ni kuhamisha mzigo kwa usalama na kwa utendaji kati ya kisiki na kiungo bandia. Hata hivyo, kuwa na soketi iliyobinafsishwa kijiometri hakumaanishi kwamba shinikizo linalotokea wakati wa matumizi lazima lisambae kwa uwiano. Kama utafiti unavyosisitiza, soketi zisizofaa au zinazopakia kupita kiasi maeneo fulani zinaweza kuhusishwa na maumivu, matatizo ya ngozi, kutokuwa imara na matatizo ya muda mrefu ya mfumo wa musculoskeletal.

Pengo ambalo watafiti wanalenga ni kwamba katika sehemu kubwa ya mbinu zilizopo, kipimo cha shinikizo hubaki cha pande mbili, hakiwezi kufuata kikamilifu jiometri changamano ya kisiki, au vipimo hutumiwa kwa tathmini baada ya utengenezaji kukamilika. Badala yake, utafiti huu unaunda mtiririko wa kazi wa “sensing-to-fabrication” unaobadilisha taarifa ya shinikizo ya pande tatu inayopatikana wakati wa matumizi halisi moja kwa moja kuwa usanifu wa soketi unaoweza kutengenezwa.

Mnyororo wa kidijitali kutoka kipimo cha shinikizo hadi utengenezaji hufanyaje kazi?

Kielelezo 1 kinaonyesha nini?

Kielelezo kikuu cha kwanza cha utafiti hakionyeshi tu mpangilio wa majaribio, bali pia jinsi shinikizo linavyohama juu ya kiungo pamoja na mwendo. Baada ya kuonyeshwa mshiriki akitumia kiungo bandia na liner yenye vihisi pamoja na mfumo wa vipimo wa wakati halisi uliounganishwa kwenye kompyuta mpakato, migawanyo ya shinikizo ya pande tatu kwa kusimama kwa miguu miwili, kusimama kwa mguu mmoja, awamu ya kusukuma, kusimama kwa mguu mmoja kwenye kisigino, kuinamia pembeni na awamu ya swing inalinganishwa.

Katika kusimama wima, shinikizo lilisambaa zaidi katika eneo la proksimali la femur na kiwango cha juu cha takriban 2750 kPa kiliripotiwa. Katika kusimama kwa mguu mmoja kwenye ardhi tambarare, kulionekana kilele cha takriban 800–900 kPa upande wa proksimali pamoja na ongezeko katika maeneo ya medial/anterior. Katika awamu ya kusukuma, shinikizo la mgusano lilijikita katika eneo la mbele na kufikia takriban 400–500 kPa. Katika awamu ya swing, wakati mguu wa kiungo bandia haukuwa ardhini, mfumo wa vihisi haukutambua shinikizo. Matumizi ya reli za msaada kwa usalama katika majukumu ya mguu mmoja ni sababu ya majaribio inayoweza kuwa imepunguza mzigo wa juu zaidi wa mgusano uliopimwa.

Vipimo vya nguvu vilionyesha maeneo gani kuwa muhimu?

Katika majaribio ya nguvu, shughuli nne zilichunguzwa: kusimama wima, kuinamia pembeni, kutembea kwenye ardhi tambarare na kutembea kushuka rampu. Wakati wa kusimama, wastani wa anga wa ramani ya shinikizo ulikuwa takriban 1500 kPa na kiwango cha juu cha anga cha papo hapo kilikuwa takriban 2600 kPa. Katika kuinamia pembeni, vilele vya wastani vya shinikizo vilibaki chini ya 1100 kPa na vilele vya juu zaidi chini ya 2500 kPa.

Wakati wa kutembea, shinikizo lilionyesha kuruka kwa mzunguko kunakohusiana na nyakati ambazo mguu wa kiungo bandia uligusa ardhi. Katika kutembea tambarare, maeneo ya shinikizo kubwa yalitokea hasa upande wa anterior na eneo la distal-posterior. Katika kutembea kushuka rampu, mzigo ulihamia kwenye maeneo ya distal-inferior na posterior, na shinikizo la juu zaidi lililoripotiwa katika utafiti mzima lilifikia 7500 kPa. Watafiti waliitathmini hali hii kuwa mgawanyo muhimu zaidi wa mzigo kati ya shughuli zilizojaribiwa.

Ujumbe muhimu wa Kielelezo 2 si tu ni shughuli gani inazalisha shinikizo kubwa zaidi. Kielelezo kinaonyesha katika mnyororo mmoja mfululizo wa muda wa kila shughuli, uga wa shinikizo wa pande tatu uliowastaniwa katika muda wa shughuli, na ramani iliyounganishwa ambayo baadaye ilibadilishwa kuwa pembejeo ya usanifu. Kwa hiyo, ni mojawapo ya ushahidi mkuu wa kuona wa uhusiano uliowekwa kati ya kipimo na utengenezaji.

Shughuli tofauti za kila siku ziligeuzwaje kuwa ramani moja ya usanifu?

Kwa kila shughuli, mgawanyo wa wastani wa shinikizo kwa muda ulihesabiwa. Kisha ramani za shughuli zilisawazishwa na wastani wenye uzani ukatumika kupata uga mmoja uliounganishwa wa shinikizo wa pande tatu. Uzani ulichaguliwa kuwa 3:2:1:1 kwa kusimama, kutembea, kuinamia pembeni na kushuka rampu, mtawalia.

Upangaji huu wa uzani si suluhisho la ulimwengu lililoboreshwa. Waandishi wanaeleza wazi kuwa ni chaguo la proof-of-concept la mtu binafsi na la kiintuitivu lililochaguliwa kuwakilisha muundo wa shughuli za kila siku ulioripotiwa na mshiriki. Uboreshaji wa kimfumo wa uzani ni hatua inayopaswa kufanywa baadaye.

Ramani ya shinikizo iligeuzwaje kuwa muundo wa TPMS?

Uga uliounganishwa wa shinikizo kwanza ulisawazishwa kati ya 0 na 1. Kisha uga huu wa skala uliwekwa kwa mstari katika safu ya 0,5 mm hadi 4 mm kwa unene wa ukuta wa TPMS. Kwa njia hii, msongamano wa eneo wa muundo wa seli uliweza kubadilishwa katika maeneo yanayohusishwa na shinikizo kubwa zaidi.

Usanifu ulifanywa katika programu nTop 5.12.2. Jiometri tatu za Triply Periodic Minimal Surface (TPMS), yaani Gyroid, Diamond na Neovius, zilitumiwa. Kwa kila muundo, ukubwa wa seli kitengo uliwekwa kuwa 15 × 15 × 15 mm na unene wa ganda la nje 2 mm. Jiometri implicit zilizoundwa ziligeuzwa kuwa miundo ya mesh kwa uchanganuzi wa vipengele vyenye ukomo na utengenezaji nyongeza.

Kwa nini Gyroid ilijitokeza?

Miundo mitatu ya TPMS na rejea thabiti ililinganishwa chini ya hali sawa za mipaka na upakiaji. Katika uchanganuzi tuli, shinikizo sawia la 600 kPa liliwekwa kwenye uso wa ndani wa soketi. Thamani hii haikuchaguliwa kuzalisha upya shinikizo la juu zaidi lililoonekana katika majaribio, bali kulinganisha usanifu tofauti wa kujaza chini ya hali moja ya kimakanika. Kwa hiyo, matokeo yafuatayo si utabiri kamili wa uga wa shinikizo usio sawia katika mtu halisi, bali ni ulinganisho wa tabia za kimakanika za miundo.

Thamani sahihi katika Jedwali 1 zinaonyesha wazi kwamba muundo wa Gyroid ulitoa thamani ya juu zaidi kwa nishati ya jumla ya mgeuko. Waandishi wanatafsiri hili kuwa matokeo yenye faida kwa lengo la kufyonza nishati zaidi ya kimakanika chini ya mzigo na hivyo kupunguza athari/uhamishaji wa mzigo.

Ni nini kilitokea katika uchanganuzi unaowakilisha kutembea?

Watafiti kisha walitumia FEA ya nusu-dinamik iliyochochewa na muundo wa shinikizo la kutembea ulioonekana katika majaribio. Wakati awamu ya msimamo ya sekunde tatu ilipoigwa, mizigo miwili ya 600 kPa iliwekwa ndani ya soketi katika t=1 s na t=2 s; mmoja ulikuwa umesambazwa sawia na mwingine ukalenga upande wa anterior.

Katika soketi thabiti, mgeuko wa juu ulikuwa 0,7 mm, wakati katika soketi ya Gyroid yenye msongamano uliopangwa kwa viwango ulifikia 3,3 mm. Mkazo wa juu wa von Mises uliongezeka kutoka 2 MPa hadi 4,3 MPa. Katika utafiti, mkazo huu ulionekana kuwa chini ya nguvu ya mavuno ya TPU ya 39 MPa iliyochukuliwa kutoka fasihi.

Tofauti muhimu zaidi ilionekana katika ufyonzaji wa nishati. Katika awamu ya msimamo, nishati ya wastani ya mgeuko iliyofyonzwa ilikuwa 0,37 J katika muundo thabiti na 5,15 J katika kujaza Gyroid. Waandishi wanaripoti tofauti hii kama takriban ongezeko la %1290.

Kielelezo 3 kinaonyesha kwa pamoja jiometri za CAD za usanifu mitatu ya TPMS, ulinganisho wa nishati tuli, mabadiliko ya mgeuko na mkazo katika soketi thabiti na Gyroid wakati wa kutembea, nishati ya mgeuko na hatimaye prototipu ya kimwili iliyotengenezwa. Hivyo, utafiti hauishii kwenye uboreshaji wa kidijitali pekee, bali pia unaonyesha kuwa muundo unaweza kutengenezwa kwa utengenezaji nyongeza kupitia prototipu ya kiwango cha %70.

Matokeo yanayoungwa mkono na utafiti

• Mgawanyo wa shinikizo wa pande tatu kwenye kiolesura cha kisiki–soketi uliweza kupimwa kwa liner yenye vihisi inayovaliwa.
• Nyanja za shinikizo zilizopatikana kutoka shughuli mbalimbali ziliweza kubadilishwa kuwa uga mmoja wa usanifu uliobinafsishwa.
• Kwa kutumia uga huu wa shinikizo, unene wa ukuta wa TPMS na hivyo msongamano wa eneo wa muundo uliweza kupangwa kwa viwango katika nafasi.
• Katika hali za FEA za utafiti, muundo wa Gyroid ulionyesha nishati ya mgeuko iliyo juu kuliko miundo thabiti, Diamond na Neovius.
• Prototipu ya TPU-95A ya kiwango cha %70 ya soketi ya Gyroid yenye msongamano uliopangwa kwa viwango iliweza kutengenezwa kwa njia ya FDM.

Matokeo ambayo utafiti haujathibitisha

Utafiti huu hauthibitishi kitabibu kwamba soketi ya Gyroid yenye msongamano uliopangwa kwa viwango ni yenye faraja zaidi kwa mtumiaji katika maisha ya kila siku. Alama za maumivu, alama za faraja ya mtumiaji, uharibifu wa ngozi, uimara wa muda mrefu, gharama ya kimetaboliki ya kutembea, kinetiki za kutembea au afya ya mfumo wa musculoskeletal hazikupimwa. Faida inayowezekana ya nishati kubwa ya mgeuko iliyofyonzwa kwa faraja ni hitimisho la kimakanika na linahitaji uthibitisho wa kliniki.

Pia, matokeo hayawezi kuhamishwa kwa idadi ya jumla ya watu waliokatwa viungo. Utafiti ulifanywa kwa mshiriki mmoja tu na haujaonyesha kwamba matokeo yaleyale yatapatikana katika anatomia tofauti, viwango tofauti vya amputesheni, mifumo ya shughuli, uzito wa mwili na miundo ya soketi.

Vikwazo muhimu zaidi ni vipi?

Nafasi ya awali kutoka kituo hadi kituo ya safu ya vihisi ni takriban 20 mm na umbali huu huongezeka zaidi wakati wa uundaji wa silikoni. Utafiti unataja azimio la anga linalofanya kazi la liner inayovaliwa kuwa takriban kihisi kimoja kwa kila 10 cm². Sampuli hii chache inaweza kulainisha maeneo madogo lakini yenye shinikizo kubwa na kufanya gradienti za shinikizo zionekane kuwa chini kuliko zilivyo kweli.

Waandishi wanaeleza kwamba msongamano mkubwa kuliko kihisi kimoja kwa kila 1 cm² unaweza kuboresha kwa kiasi kikubwa ujenzi upya wa uga wa shinikizo na utambuzi wa shinikizo la kilele; hata hivyo, azimio hili liko nje ya wigo wa utafiti wa sasa.

Uenezaji wa RBF ulichaguliwa ili kujenga uga endelevu wa shinikizo wa pande tatu kutoka kwenye pointi chache na zisizopangwa vizuri za vihisi. Hata hivyo, matokeo ya uenezaji hayakuthibitishwa kwa jaribio huru la ground-truth. Watafiti wanaweka uga huu si kama ujenzi upya kamili wa shinikizo za in-vivo, bali kama uga wa skala unaowakilisha mwelekeo na gradienti za shinikizo za anga za kulinganisha zinazotumika kuongoza usanifu.

Kila shughuli ya majaribio ilirudiwa mara tatu katika kikao kimoja. Uwezo wa kurudiwa kati ya vikao na uthabiti wa muda mrefu wa vihisi haukutathminiwa. Kuteleza kwa liner na kuhama kwa nafasi ya vihisi kwa muda pia ni vyanzo vya makosa vinavyopaswa kushughulikiwa baadaye.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Utengenezaji wa vihisi vya shinikizo

Muundo wa CAD wa vihisi kapasitifu vya shinikizo vyenye usanifu wa Origami ulisafirishwa kama STL na kuingizwa kwenye Ultimaker Cura kwa ajili ya kuzalisha G-code. NinjaTek Cheetah TPU 95A ilitumika katika vipengele vya msingi vinavyonyumbulika, na NinjaTek Eel TPU 90A katika vipengele vingine vya kihisi. Utengenezaji ulifanywa kwa printa ya 3D ya nyenzo nyingi T-Rex 3.0.

Ukusanyaji wa data na uchakataji wa ishara

Katika kipimo cha kapasitansi, mpigo wa volti 5 V kwa masafa ya 200 MHz uliwekwa kwenye elektrodi moja ya kihisi; kapasitansi iliamuliwa kwa kutumia mwitikio wa volti kwenye elektrodi rejea. Ishara ya safu ya vihisi ilitumwa kwa programu ya ramani ya shinikizo ya 3D kupitia mawasiliano ya mfululizo ya UART kila 100 ms.

Ili kupunguza kelele, kichujio cha wastani kinachosogea chenye upana wa sampuli tano kilitumika. Ili kuzalisha uga endelevu wa shinikizo kutoka kwa vihisi vichache na vilivyowekwa bila mpangilio sawa, uenezaji wa Radial Basis Function (RBF) unaotumia kazi msingi ya multiquadric ulichaguliwa. Urekebishaji wa vihisi ulifanywa kwa majaribio ya kubana kimakanika kwenye kifaa cha majaribio ya kuvuta/kubana EZ-LX.

Mpangilio wa majaribio kwa binadamu

Majaribio yalifanywa kwa mwanaume kijana mtu mzima mwenye amputesheni ya transfemoral ya kiungo cha chini cha kushoto. Mshiriki alibadilisha kwa muda liner yake ya kawaida ya kiungo bandia na liner ya ramani ya shinikizo ya watafiti na mfumo ukaunganishwa kwa USB kwenye kompyuta mpakato wakati akitumia kiungo bandia.

Katika vipimo vya papo hapo, misimamo sita ilichunguzwa: kusimama kwa miguu miwili, kusimama kwa mguu mmoja, kusukuma, kusimama kwa mguu mmoja kwenye kisigino, kuinamia pembeni na swing. Data za nguvu zilizotumiwa kwa usanifu zilikusanywa kutoka kusimama wima, kutembea kwenye ardhi tambarare, kutembea kushuka rampu na kuinamia pembeni. Kila shughuli ilirudiwa mara tatu ndani ya kikao kimoja.

Uunganishaji wa kihisabati wa ramani za shughuli

Kwa kila shughuli, uga wa wastani wa shinikizo kwa muda ulifafanuliwa katika chanzo kwa uhusiano ufuatao:

\[ P_i^a(x,y,z)= \frac{\displaystyle\sum_{t=0}^{t_0} P_i(x,y,z,t)} {T_i} \]

Hapa \(P_i(x,y,z,t)\) inawakilisha mgawanyo wa shinikizo wa pande tatu katika muda t wakati wa shughuli ya i; \(P_i^a(x,y,z)\) inawakilisha mgawanyo wa wastani wa shinikizo wa shughuli hiyo kwa muda wake; na \(T_i\) ni muda wa jumla wa shughuli.

Ramani za wastani za shughuli kisha ziliunganishwa kwa wastani wenye uzani ufuatao:

\[ P_{\mathrm{combined}}(x,y,z)= \frac{\displaystyle\sum_{i=1}^{n} w_iP_i^a(x,y,z)} {\displaystyle\sum_{i=1}^{n} w_i} \]

\(P_{\mathrm{combined}}(x,y,z)\) ni mgawanyo uliounganishwa wa shinikizo unaotumiwa katika kupanga kwa viwango ujazo wa seli. \(w_i\) ni uzani unaopewa kila shughuli. Katika utafiti huu, uwiano wa kusimama:kutembea:kuinamia pembeni:kushuka rampu ulikuwa 3:2:1:1. Vigawo hivi si vigezo vya ulimwengu vilivyoboreshwa.

Muundo wa vipengele vyenye ukomo

TPU iliwakilishwa kwa modeli ya nyenzo ya hyperelastic ya Mooney–Rivlin yenye vigezo viwili. Katika chanzo, konstant za nyenzo zilitolewa kama C10 = 2,93 MPa, C01 = 0,363 MPa na kigezo cha kutobanikika D1 = 0. Uchanganuzi ulifanywa katika ANSYS Workbench na matokeo ya modeli yalithibitishwa kwa kulinganishwa na jaribio la kuvuta.

Katika ulinganisho tuli wa TPMS, shinikizo sawia la 600 kPa liliwekwa kwenye uso wa ndani na uso wa nje ukazuiliwa kuwakilisha uthabiti wa kimakanika. Upakiaji huu haukutumika kuzalisha upya kabisa uga halisi wa shinikizo wa in-vivo, bali kulinganisha usanifu tofauti wa seli chini ya hali sawa.

Usanifu wa seli wenye msongamano uliopangwa kwa viwango

Muundo wa CAD wa pande tatu wa soketi ya kiungo bandia na uga wa skala wa shinikizo uliounganishwa viliingizwa kwenye nTop 5.12.2. Data ya shinikizo iliyosanifishwa katika safu ya 0–1 iliwekwa kwa mstari katika safu ya 0,5–4 mm kwa unene wa ukuta wa TPMS. Katika kila moja ya miundo ya Gyroid, Diamond na Neovius, seli kitengo ya 15 × 15 × 15 mm na ganda la nje la 2 mm zilitumiwa.

Matokeo makuu ya kimakanika

Katika FEA tuli, Gyroid ilifikia ufyonzaji mkubwa zaidi wa nishati kwa nishati ya jumla ya mgeuko ya 11,33 J. Muundo thabiti ulitoa 0,66 J, Diamond 3,2 J na Neovius 2,2 J. Makala inaripoti ufyonzaji wa nishati wa Gyroid kuwa takriban %1600 juu kuliko muundo thabiti, %250 juu kuliko Diamond na %415 juu kuliko Neovius.

Katika uchanganuzi unaowakilisha kutembea, nishati ya wastani iliongezeka kutoka 0,37 J katika muundo thabiti hadi 5,15 J katika muundo wa Gyroid; utafiti unaeleza tofauti hii kama ongezeko la %1290. Hata hivyo, ufyonzaji mkubwa wa nishati ulitokea pamoja na mgeuko mkubwa zaidi: mgeuko wa juu ulikuwa 0,7 mm katika soketi thabiti na 3,3 mm katika soketi ya Gyroid.

Onyesho la uwezekano wa kutengenezwa

Soketi ya Gyroid iliyopangwa kwa viwango kulingana na uga wa shinikizo ilitengenezwa kwa TPU-95A kwa njia ya FDM katika kiwango cha %70. Prototipu hii inaonyesha kuwa muundo unaweza kutengenezwa kijiometri; si uthibitisho wa matumizi kamili ya kliniki, uimara wa kimakanika wa muda mrefu au faraja ya mtumiaji.

Maelezo ya Chanzo na Mbinu

Tam özgün çalışma adı: Streamlined custom manufacturing for optimized 3D printed prostheses through 3D pressure mapping

Waandishi: Hadi Moeinnia; Carl Ganzert; Loren Schubert; Woo Soo Kim.

Mchango sawa/mwandishi wa kwanza sawa: Chanzo hakina taarifa ya mwandishi wa kwanza sawa au mchango sawa.

Mwandishi wa mawasiliano: Woo Soo Kim — Simon Fraser University.

Taasisi: Additive Manufacturing Laboratory, School of Mechatronic Systems Engineering, Simon Fraser University, Surrey, British Columbia, Canada; Hodgson Orthopedic Group, Coquitlam, British Columbia, Canada.

Jarida: Biosensors and Bioelectronics.

Juzuu / nambari ya makala: Volume 302, Article 118560.

DOI:10.1016/j.bios.2026.118560

Mchapishaji: Elsevier B.V.

Mchakato wa uchapishaji: Ilipokelewa 13 Aprili 2025; ikarekebishwa 6 Februari 2026; ikakubaliwa 23 Februari 2026; ikapatikana mtandaoni 24 Februari 2026. Tarehe ya toleo la Juzuu 302 ni 15 Juni 2026.

Aina ya chanzo na hali ya uhakiki: Ni makala ya utafiti iliyokubaliwa na kuchapishwa baada ya uhakiki wa kitaalamu. Utafiti ni proof-of-concept unaounganisha biosensa, uhandisi wa viungo bandia, utengenezaji nyongeza, kipimo cha shinikizo kwa binadamu na uchanganuzi wa vipengele vyenye ukomo.

Toleo maalum: Makala ni sehemu ya toleo maalum la “Transformative bio-medical sensors” la jarida Biosensors and Bioelectronics.

Kiungo rasmi cha uchapishaji:Rekodi ya makala ya ScienceDirect

Leseni: © 2026 The Authors. Imechapishwa na Elsevier B.V. Makala iko chini ya leseni ya ufikiaji wazi ya CC BY-NC-ND 4.0.

Idhini ya maadili: Itifaki ya utafiti ya kukusanya data za ramani ya shinikizo ya pande tatu kutoka kwa mshiriki wa binadamu iliidhinishwa na Simon Fraser University Research Ethics Committee chini ya nambari za maombi 3001671–3001673. Mshiriki alitoa ridhaa iliyoandikwa na yenye taarifa kwa matumizi ya picha, video na data za utafiti katika machapisho.

Ufadhili na shukrani: Utafiti unaripoti msaada wa Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC), Grant ALLRP 580287-22, pamoja na mchango wa Hodgson Orthopedic Group.

Upatikanaji wa data: Waandishi wanaripoti kwamba data zitatolewa kwa ombi.

Mgongano wa maslahi: Woo Soo Kim ameripoti kwamba msaada wa kifedha ulitolewa na NSERC. Waandishi wengine hawaripoti maslahi ya kifedha yanayoshindana au mahusiano binafsi yanayojulikana ambayo yanaweza kuathiri utafiti.

Michango ya CRediT: Hadi Moeinnia — Investigation, Methodology, Writing – original draft. Carl Ganzert — Funding acquisition, Writing – review & editing. Loren Schubert — Funding acquisition, Writing – review & editing. Woo Soo Kim — Conceptualization, Funding acquisition, Investigation, Validation, Writing – review & editing.

Vikwazo vikuu vya kimbinu: Utafiti ni onyesho la awali lenye sampuli N=1. Shughuli zilirudiwa mara tatu ndani ya kikao kimoja, lakini uwezo wa kurudiwa kati ya vikao na uthabiti wa muda mrefu wa vihisi haukuchunguzwa. Msongamano unaofanya kazi wa vihisi ni takriban kihisi kimoja kwa kila 10 cm². Uga endelevu wa shinikizo ulioundwa kwa RBF haujathibitishwa kwa jaribio huru la ground-truth. Uzani wa shughuli 3:2:1:1 ni wa kiintuitivu na maalum kwa mshiriki. Mzigo wa 600 kPa katika ulinganisho wa FEA si ujenzi upya wa moja kwa moja wa shinikizo halisi lisilo sawia la in-vivo. Faraja, maumivu, kipimo cha kutembea au matokeo ya kliniki ya muda mrefu hayakupimwa. Soketi ya kimwili iliyotengenezwa ni prototipu ya kiwango cha %70.

Maelezo ya maudhui ya kisayansi: Maelezo haya ya Verianla yametayarishwa kwa kutegemea maandishi, milinganyo, majedwali na vielelezo vya utafiti asilia uliopakiwa. Zaidi ya utambulisho wa kibibliografia, hakuna matokeo mapya ya majaribio, nambari au utaratibu ulioongezwa kutoka vyanzo vya nje. Matokeo ya ufyonzaji wa nishati ya kimakanika katika utafiti hayajatafsiriwa kama ushahidi wa faraja ya kliniki.