Publicação
Optimization of a low-cost body-powered 3D-printed hand prosthesis
| Resumo: | As complexidades enfrentadas ao viver com malformações na mão, especialmente para crianças, são verdadeiramente diversas e profundas. Além das limitações físicas, existem encargos emocionais e financeiros, especialmente no contexto socioeconómico português, onde adquirir dispositivos prostéticos pode representar um peso considerável para as famílias, tornando-se um desafio ainda mais significativo. Esta pressão financeira é agravada pelo rápido crescimento das crianças, tornando os investimentos em próteses arriscados, devido à rápida obsolescência dos dispositivos. Além disso, há sempre uma incerteza quanto à adaptação das crianças às próteses. Iniciativas como a e-Nable e a Patient Innovation visam enfrentar estes desafios ao fornecerem soluções de prótese acessíveis, através da disponibilização de designs open source e do incentivo à colaboração, promovendo o sentimento de comunidade entre doentes, cuidadores e profissionais. Através do projeto "Dar a Mão", especificamente direcionado a crianças portuguesas com idades entre os 3 e 12 anos, a Patient Innovation oferece próteses gratuitas por meio da tecnologia de impressão 3D. Embora cerca de 15 próteses tenham sido fornecidas através deste projeto, contratempos foram relatados, nomeadamente o facto de as crianças abandonarem as próteses rapidamente. Isto impulsionou uma determinação para alterar o modelo atualmente mais frequentemente utilizado no projeto, a e-Nable Phoenix Hand v3. O principal objetivo do projeto e-Nable consiste em disponibilizar próteses para a mão impressas em 3D de forma economicamente viável, que sirvam primordialmente como auxílios em atividades cotidianas. Além disso, possibilitam que as crianças tenham um primeiro contacto com uma prótese, permitindo assim avaliar se se adaptam efetivamente a ela, ou se preferem continuar a viver com a sua malformação, evitando investimentos dispendiosos em próteses que, eventualmente, possam ser imediatamente rejeitadas. Ao proporcionar esta primeira experiência com uma prótese, aumenta-se também a experiência da criança e, potencialmente, a probabilidade de aceitação de uma futura prótese definitiva. Deste modo, o aprimoramento do conforto e da universalidade do modelo oferecido pelo projeto Dar a Mão tem um impacto direto na acessibilidade do mesmo, melhorando a experiência global das crianças. Reconhecendo a importância do feedback do utilizador, os objetivos do projeto incluíram desenvolver um questionário abrangente, direcionado a antigos utilizadores do modelo original, para reunir feedback. Houve uma tentativa de inovação quanto aos métodos de contacto utilizados, de modo a aumentar o envolvimento e taxa de resposta dos participantes. Apesar disto, a taxa de resposta ao questionário foi modesta, o que reforça a dificuldade em obter resposta e estabelecer uma boa ligação com os participantes neste projeto, e a necessidade de continuar a inovar nos métodos de comunicação utilizados. A análise do feedback sobre o Modelo Original (OM) destacou aspetos positivos e áreas críticas com necessidade de melhoria no design da prótese. Os usuários apreciaram o design leve e o período de adaptação rápida, mas foram levantadas preocupações quanto à durabilidade, funcionalidade e conforto. Estas preocupações, tais como a quebra dos elásticos de borracha e o desconforto causado pela rigidez e formato do modelo, destacaram a necessidade de acomodar perfis de usuários diversos durante o design da prótese. O Primeiro Modelo Alterado (FAM) visou abordar estas questões, ao incorporar o feedback dos utilizadores e a literatura existente. As mudanças incluíram a substituição dos elásticos de borracha por elásticos de tecido de poliéster, a tentativa de implementação de um novo sistema de calibração para os dedos, e o redesenho da forma da palma para lhe atribuir uma maior universalidade e aumentar o conforto. Além disto, a mudança para um material de revestimento mais respirável e a incorporação de aberturas no topo da palma visaram abordar as preocupações com o conforto e estética. Durante a fase inicial deste projeto, uma família interessada em receber uma prótese através da Patient Innovation mostrou interesse em participar neste projeto. Isto levou a que fosse possível testar os modelos alterados com um participante. No caso do FAM, este período de testagem levou a que fossem reconhecidas várias limitações. Nomeadamente, desafios como o contacto indesejado entre os fios de tensão e pele do participante, e o não funcionamento do novo sistema de calibração, demonstraram o impacto de aumentar a complexidade do sistema e de priorizar a redução de custos. Além disto, o processo de impressão e montagem do FAM destacou a importância da precisão durante o processo de medição da anatomia do participante, da escolha da tecnologia de impressão e da seleção do filamento para que se assegure um ajuste personalizado e o desempenho pretendido. A personalização dos parâmetros de impressão durante o processo de slicing permitiu a otimização da eficiência da impressão, no entanto, foram encontradas dificuldades diversas durante o processo de remoção de suportes, o que indicou a persistência da necessidade de melhoria no design do modelo e na seleção destes parâmetros. O processo de teste com o participante potencializou observações valiosas sobre a funcionalidade das alterações implementadas. A adição de uma segunda fita na palma e o aprimoramento da aderência nas pontas dos dedos melhorou a usabilidade e o desempenho do dispositivo. No entanto, a cessação da sua utilização devido a desconforto destacou a complexidade subjacente ao processo de aceitação de uma prótese. Deu-se continuidade ao processo iterativo, prosseguindo-se com o design do Segundo Modelo Alterado (SAM), onde se continuou a abordar o feedback do utilizador e as observações relativas à iteração anterior, procedendo-se, nomeadamente, à alteração do design da palma e do sistema de calibração dos dedos. As utilizações de ferramentas de design automático representaram uma forma inovadora de tornar o design mais ergonómico. A prototipagem iterativa subsequente facilitou a implementação de melhorias específicas às necessidades encontradas, visando otimizar tanto a funcionalidade quanto a durabilidade. No entanto, a obtenção de um equilíbrio ótimo entre a ergonomia e a resistência do modelo permaneceu um desafio complexo. Apesar da resiliência deste processo, durante a montagem do SAM surgiram problemas inesperados nas zonas de articulação, destacando a importância de submeter os protótipos a testes que simulem situações extremas, para identificar vulnerabilidades de forma abrangente. Em suma, identificou-se a existência de um compromisso entre a espessura e a abertura da peça da palma, visto que não era possível criar um modelo que fosse simultaneamente aberto e fino e suficientemente resistente. Deste modo, a decisão foi reter o design mais espesso utilizado no FAM, mantendo-se a funcionalidade e universalidade. O Modelo Final (FM) incorporou, então, os elementos bem-sucedidos das iterações anteriores, incorporados no design do OM. Durante o teste com o participante, foi necessário abordar questões como o rompimento de um dos fios de tensão e o desconforto. Apesar de estas questões terem sido abordadas e solucionadas com sucesso durante a sessão de teste, a motivação do participante para usar o dispositivo diminuiu ao longo do seguinte mês de utilização. Foi reportado que a persistência de algum desconforto durante a utilização e a impossibilidade de colocar o dispositivo de forma independente foram as principais causas da perda de motivação para continuar a utilizar o dispositivo. Foram ainda abordadas algumas considerações finais. Quanto à idade do participante, a pesquisa sugere que a introdução precoce de próteses na infância é crucial para a aceitação e desenvolvimento funcional, com taxas de rejeição mais altas quando a introdução é feita após os 5 anos de idade. Quanto às fitas de velcro, foram analisadas as diferenças de custo entre fabricar as mesmas e comprar as mesmas já fabricadas, de onde se observou que o primeiro cenário é vantajoso em termos monetários. Proceder com o fabrico independente das fitas de velcro permite também a sua personalização, e garante o seu funcionamento com o design específico da prótese. No entanto, é necessário considerar a dificuldade que o processo de fabrico das fitas de velcro acresce ao processo de montagem, e avaliar se o mesmo é vantajoso. Dar prioridade à durabilidade e à facilidade de montagem pode superar as economias de custo, já que otimiza a experiência geral do utilizador e do fabricante. No geral, a metodologia do projeto enfatiza uma abordagem centrada no utilizador, onde através de refinamentos de design iterativos, informados pelo feedback dos utilizadores, fornecem-se soluções mais eficazes e centradas nas necessidades únicas dos destinatários pediátricos. As alterações implementadas com sucesso, como a implementação de um novo sistema para os elásticos dos dedos e o redesenho da peça da palma, representam um passo em frente no que toca à melhoria do modelo distribuído pela Patient Innovation através do projeto Dar a Mão. Os desafios que persistem, como o ligeiro desconforto que permaneceu durante a utilização do FM e a impossibilidade de colocar o dispositivo independentemente, ajudam a indicar o caminho para aquelas que devem ser as alterações futuras. Adicionalmente, o sistema de calibração concebido para viabilizar a calibração individualizada de cada dedo, embora não tenha alcançado o sucesso esperado, representa igualmente um avanço significativo. Em conclusão, o processo de design iterativo visou melhorar a funcionalidade, conforto e satisfação do usuário, através de refinamentos contínuos. Embora desafios tenham persistido, especialmente em garantir a aceitação a longo prazo pelo participante, o projeto demonstrou um compromisso em atender às diversas necessidades e preferências dos utilizadores. |
|---|---|
| Autores principais: | Gonçalves, Maria Pinto Amaral |
| Assunto: | Impressão 3D Malformações da mão CAD de código aberto Design iterativo Rejeição de próteses em crianças Teses de mestrado - 2024 |
| Ano: | 2024 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade de Lisboa |
| Idioma: | inglês |
| Origem: | Repositório da Universidade de Lisboa |
| _version_ | 1866810301188407296 |
|---|---|
| author | Gonçalves, Maria Pinto Amaral |
| author_facet | Gonçalves, Maria Pinto Amaral |
| author_role | author |
| contributor_name_str_mv | Jacinto, Maria João Matela, Nuno Miguel de Pinto Lobo e Repositório Científico de Acesso Aberto da ULisboa |
| country_str | PT |
| creators_json_txt | [{\"Person.name\":\"Gonçalves, Maria Pinto Amaral\"}] |
| datacite.contributors.contributor.contributorName.fl_str_mv | Jacinto, Maria João Matela, Nuno Miguel de Pinto Lobo e Repositório Científico de Acesso Aberto da ULisboa |
| datacite.creators.creator.creatorName.fl_str_mv | Gonçalves, Maria Pinto Amaral |
| datacite.date.Accepted.fl_str_mv | 2024-01-01T00:00:00Z |
| datacite.date.available.fl_str_mv | 2025-01-20T15:29:05Z |
| datacite.date.embargoed.fl_str_mv | 2025-01-20T15:29:05Z |
| datacite.rights.fl_str_mv | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
| datacite.subjects.subject.fl_str_mv | Impressão 3D Malformações da mão CAD de código aberto Design iterativo Rejeição de próteses em crianças Teses de mestrado - 2024 |
| datacite.titles.title.fl_str_mv | Optimization of a low-cost body-powered 3D-printed hand prosthesis |
| dc.contributor.none.fl_str_mv | Jacinto, Maria João Matela, Nuno Miguel de Pinto Lobo e Repositório Científico de Acesso Aberto da ULisboa |
| dc.creator.none.fl_str_mv | Gonçalves, Maria Pinto Amaral |
| dc.date.Accepted.fl_str_mv | 2024-01-01T00:00:00Z |
| dc.date.available.fl_str_mv | 2025-01-20T15:29:05Z |
| dc.date.embargoed.fl_str_mv | 2025-01-20T15:29:05Z |
| dc.format.none.fl_str_mv | application/pdf |
| dc.identifier.none.fl_str_mv | http://hdl.handle.net/10400.5/97348 |
| dc.language.none.fl_str_mv | eng |
| dc.rights.none.fl_str_mv | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
| dc.subject.none.fl_str_mv | Impressão 3D Malformações da mão CAD de código aberto Design iterativo Rejeição de próteses em crianças Teses de mestrado - 2024 |
| dc.title.fl_str_mv | Optimization of a low-cost body-powered 3D-printed hand prosthesis |
| dc.type.none.fl_str_mv | http://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc |
| description | As complexidades enfrentadas ao viver com malformações na mão, especialmente para crianças, são verdadeiramente diversas e profundas. Além das limitações físicas, existem encargos emocionais e financeiros, especialmente no contexto socioeconómico português, onde adquirir dispositivos prostéticos pode representar um peso considerável para as famílias, tornando-se um desafio ainda mais significativo. Esta pressão financeira é agravada pelo rápido crescimento das crianças, tornando os investimentos em próteses arriscados, devido à rápida obsolescência dos dispositivos. Além disso, há sempre uma incerteza quanto à adaptação das crianças às próteses. Iniciativas como a e-Nable e a Patient Innovation visam enfrentar estes desafios ao fornecerem soluções de prótese acessíveis, através da disponibilização de designs open source e do incentivo à colaboração, promovendo o sentimento de comunidade entre doentes, cuidadores e profissionais. Através do projeto "Dar a Mão", especificamente direcionado a crianças portuguesas com idades entre os 3 e 12 anos, a Patient Innovation oferece próteses gratuitas por meio da tecnologia de impressão 3D. Embora cerca de 15 próteses tenham sido fornecidas através deste projeto, contratempos foram relatados, nomeadamente o facto de as crianças abandonarem as próteses rapidamente. Isto impulsionou uma determinação para alterar o modelo atualmente mais frequentemente utilizado no projeto, a e-Nable Phoenix Hand v3. O principal objetivo do projeto e-Nable consiste em disponibilizar próteses para a mão impressas em 3D de forma economicamente viável, que sirvam primordialmente como auxílios em atividades cotidianas. Além disso, possibilitam que as crianças tenham um primeiro contacto com uma prótese, permitindo assim avaliar se se adaptam efetivamente a ela, ou se preferem continuar a viver com a sua malformação, evitando investimentos dispendiosos em próteses que, eventualmente, possam ser imediatamente rejeitadas. Ao proporcionar esta primeira experiência com uma prótese, aumenta-se também a experiência da criança e, potencialmente, a probabilidade de aceitação de uma futura prótese definitiva. Deste modo, o aprimoramento do conforto e da universalidade do modelo oferecido pelo projeto Dar a Mão tem um impacto direto na acessibilidade do mesmo, melhorando a experiência global das crianças. Reconhecendo a importância do feedback do utilizador, os objetivos do projeto incluíram desenvolver um questionário abrangente, direcionado a antigos utilizadores do modelo original, para reunir feedback. Houve uma tentativa de inovação quanto aos métodos de contacto utilizados, de modo a aumentar o envolvimento e taxa de resposta dos participantes. Apesar disto, a taxa de resposta ao questionário foi modesta, o que reforça a dificuldade em obter resposta e estabelecer uma boa ligação com os participantes neste projeto, e a necessidade de continuar a inovar nos métodos de comunicação utilizados. A análise do feedback sobre o Modelo Original (OM) destacou aspetos positivos e áreas críticas com necessidade de melhoria no design da prótese. Os usuários apreciaram o design leve e o período de adaptação rápida, mas foram levantadas preocupações quanto à durabilidade, funcionalidade e conforto. Estas preocupações, tais como a quebra dos elásticos de borracha e o desconforto causado pela rigidez e formato do modelo, destacaram a necessidade de acomodar perfis de usuários diversos durante o design da prótese. O Primeiro Modelo Alterado (FAM) visou abordar estas questões, ao incorporar o feedback dos utilizadores e a literatura existente. As mudanças incluíram a substituição dos elásticos de borracha por elásticos de tecido de poliéster, a tentativa de implementação de um novo sistema de calibração para os dedos, e o redesenho da forma da palma para lhe atribuir uma maior universalidade e aumentar o conforto. Além disto, a mudança para um material de revestimento mais respirável e a incorporação de aberturas no topo da palma visaram abordar as preocupações com o conforto e estética. Durante a fase inicial deste projeto, uma família interessada em receber uma prótese através da Patient Innovation mostrou interesse em participar neste projeto. Isto levou a que fosse possível testar os modelos alterados com um participante. No caso do FAM, este período de testagem levou a que fossem reconhecidas várias limitações. Nomeadamente, desafios como o contacto indesejado entre os fios de tensão e pele do participante, e o não funcionamento do novo sistema de calibração, demonstraram o impacto de aumentar a complexidade do sistema e de priorizar a redução de custos. Além disto, o processo de impressão e montagem do FAM destacou a importância da precisão durante o processo de medição da anatomia do participante, da escolha da tecnologia de impressão e da seleção do filamento para que se assegure um ajuste personalizado e o desempenho pretendido. A personalização dos parâmetros de impressão durante o processo de slicing permitiu a otimização da eficiência da impressão, no entanto, foram encontradas dificuldades diversas durante o processo de remoção de suportes, o que indicou a persistência da necessidade de melhoria no design do modelo e na seleção destes parâmetros. O processo de teste com o participante potencializou observações valiosas sobre a funcionalidade das alterações implementadas. A adição de uma segunda fita na palma e o aprimoramento da aderência nas pontas dos dedos melhorou a usabilidade e o desempenho do dispositivo. No entanto, a cessação da sua utilização devido a desconforto destacou a complexidade subjacente ao processo de aceitação de uma prótese. Deu-se continuidade ao processo iterativo, prosseguindo-se com o design do Segundo Modelo Alterado (SAM), onde se continuou a abordar o feedback do utilizador e as observações relativas à iteração anterior, procedendo-se, nomeadamente, à alteração do design da palma e do sistema de calibração dos dedos. As utilizações de ferramentas de design automático representaram uma forma inovadora de tornar o design mais ergonómico. A prototipagem iterativa subsequente facilitou a implementação de melhorias específicas às necessidades encontradas, visando otimizar tanto a funcionalidade quanto a durabilidade. No entanto, a obtenção de um equilíbrio ótimo entre a ergonomia e a resistência do modelo permaneceu um desafio complexo. Apesar da resiliência deste processo, durante a montagem do SAM surgiram problemas inesperados nas zonas de articulação, destacando a importância de submeter os protótipos a testes que simulem situações extremas, para identificar vulnerabilidades de forma abrangente. Em suma, identificou-se a existência de um compromisso entre a espessura e a abertura da peça da palma, visto que não era possível criar um modelo que fosse simultaneamente aberto e fino e suficientemente resistente. Deste modo, a decisão foi reter o design mais espesso utilizado no FAM, mantendo-se a funcionalidade e universalidade. O Modelo Final (FM) incorporou, então, os elementos bem-sucedidos das iterações anteriores, incorporados no design do OM. Durante o teste com o participante, foi necessário abordar questões como o rompimento de um dos fios de tensão e o desconforto. Apesar de estas questões terem sido abordadas e solucionadas com sucesso durante a sessão de teste, a motivação do participante para usar o dispositivo diminuiu ao longo do seguinte mês de utilização. Foi reportado que a persistência de algum desconforto durante a utilização e a impossibilidade de colocar o dispositivo de forma independente foram as principais causas da perda de motivação para continuar a utilizar o dispositivo. Foram ainda abordadas algumas considerações finais. Quanto à idade do participante, a pesquisa sugere que a introdução precoce de próteses na infância é crucial para a aceitação e desenvolvimento funcional, com taxas de rejeição mais altas quando a introdução é feita após os 5 anos de idade. Quanto às fitas de velcro, foram analisadas as diferenças de custo entre fabricar as mesmas e comprar as mesmas já fabricadas, de onde se observou que o primeiro cenário é vantajoso em termos monetários. Proceder com o fabrico independente das fitas de velcro permite também a sua personalização, e garante o seu funcionamento com o design específico da prótese. No entanto, é necessário considerar a dificuldade que o processo de fabrico das fitas de velcro acresce ao processo de montagem, e avaliar se o mesmo é vantajoso. Dar prioridade à durabilidade e à facilidade de montagem pode superar as economias de custo, já que otimiza a experiência geral do utilizador e do fabricante. No geral, a metodologia do projeto enfatiza uma abordagem centrada no utilizador, onde através de refinamentos de design iterativos, informados pelo feedback dos utilizadores, fornecem-se soluções mais eficazes e centradas nas necessidades únicas dos destinatários pediátricos. As alterações implementadas com sucesso, como a implementação de um novo sistema para os elásticos dos dedos e o redesenho da peça da palma, representam um passo em frente no que toca à melhoria do modelo distribuído pela Patient Innovation através do projeto Dar a Mão. Os desafios que persistem, como o ligeiro desconforto que permaneceu durante a utilização do FM e a impossibilidade de colocar o dispositivo independentemente, ajudam a indicar o caminho para aquelas que devem ser as alterações futuras. Adicionalmente, o sistema de calibração concebido para viabilizar a calibração individualizada de cada dedo, embora não tenha alcançado o sucesso esperado, representa igualmente um avanço significativo. Em conclusão, o processo de design iterativo visou melhorar a funcionalidade, conforto e satisfação do usuário, através de refinamentos contínuos. Embora desafios tenham persistido, especialmente em garantir a aceitação a longo prazo pelo participante, o projeto demonstrou um compromisso em atender às diversas necessidades e preferências dos utilizadores. |
| dirty | 0 |
| eu_rights_str_mv | openAccess |
| format | masterThesis |
| fulltext.url.fl_str_mv | https://repositorio.ulisboa.pt/bitstreams/dcd409df-2097-4c32-82c1-c6045177c391/download |
| id | ul_552146df852efff73e4b647bb3a283f0 |
| identifier.url.fl_str_mv | http://hdl.handle.net/10400.5/97348 |
| instacron_str | ul |
| institution | Universidade de Lisboa |
| instname_str | Universidade de Lisboa |
| language | eng |
| network_acronym_str | ul |
| network_name_str | Repositório da Universidade de Lisboa |
| oai_identifier_str | oai:repositorio.ulisboa.pt:10400.5/97348 |
| organization_str_mv | urn:organizationAcronym:ul |
| person_str_mv | Gonçalves, Maria Pinto Amaral |
| publishDate | 2024 |
| reponame_str | Repositório da Universidade de Lisboa |
| repository_id_str | urn:repositoryAcronym:ul |
| service_str_mv | urn:repositoryAcronym:ul |
| spelling | engpt_PTAs complexidades enfrentadas ao viver com malformações na mão, especialmente para crianças, são verdadeiramente diversas e profundas. Além das limitações físicas, existem encargos emocionais e financeiros, especialmente no contexto socioeconómico português, onde adquirir dispositivos prostéticos pode representar um peso considerável para as famílias, tornando-se um desafio ainda mais significativo. Esta pressão financeira é agravada pelo rápido crescimento das crianças, tornando os investimentos em próteses arriscados, devido à rápida obsolescência dos dispositivos. Além disso, há sempre uma incerteza quanto à adaptação das crianças às próteses. Iniciativas como a e-Nable e a Patient Innovation visam enfrentar estes desafios ao fornecerem soluções de prótese acessíveis, através da disponibilização de designs open source e do incentivo à colaboração, promovendo o sentimento de comunidade entre doentes, cuidadores e profissionais. Através do projeto "Dar a Mão", especificamente direcionado a crianças portuguesas com idades entre os 3 e 12 anos, a Patient Innovation oferece próteses gratuitas por meio da tecnologia de impressão 3D. Embora cerca de 15 próteses tenham sido fornecidas através deste projeto, contratempos foram relatados, nomeadamente o facto de as crianças abandonarem as próteses rapidamente. Isto impulsionou uma determinação para alterar o modelo atualmente mais frequentemente utilizado no projeto, a e-Nable Phoenix Hand v3. O principal objetivo do projeto e-Nable consiste em disponibilizar próteses para a mão impressas em 3D de forma economicamente viável, que sirvam primordialmente como auxílios em atividades cotidianas. Além disso, possibilitam que as crianças tenham um primeiro contacto com uma prótese, permitindo assim avaliar se se adaptam efetivamente a ela, ou se preferem continuar a viver com a sua malformação, evitando investimentos dispendiosos em próteses que, eventualmente, possam ser imediatamente rejeitadas. Ao proporcionar esta primeira experiência com uma prótese, aumenta-se também a experiência da criança e, potencialmente, a probabilidade de aceitação de uma futura prótese definitiva. Deste modo, o aprimoramento do conforto e da universalidade do modelo oferecido pelo projeto Dar a Mão tem um impacto direto na acessibilidade do mesmo, melhorando a experiência global das crianças. Reconhecendo a importância do feedback do utilizador, os objetivos do projeto incluíram desenvolver um questionário abrangente, direcionado a antigos utilizadores do modelo original, para reunir feedback. Houve uma tentativa de inovação quanto aos métodos de contacto utilizados, de modo a aumentar o envolvimento e taxa de resposta dos participantes. Apesar disto, a taxa de resposta ao questionário foi modesta, o que reforça a dificuldade em obter resposta e estabelecer uma boa ligação com os participantes neste projeto, e a necessidade de continuar a inovar nos métodos de comunicação utilizados. A análise do feedback sobre o Modelo Original (OM) destacou aspetos positivos e áreas críticas com necessidade de melhoria no design da prótese. Os usuários apreciaram o design leve e o período de adaptação rápida, mas foram levantadas preocupações quanto à durabilidade, funcionalidade e conforto. Estas preocupações, tais como a quebra dos elásticos de borracha e o desconforto causado pela rigidez e formato do modelo, destacaram a necessidade de acomodar perfis de usuários diversos durante o design da prótese. O Primeiro Modelo Alterado (FAM) visou abordar estas questões, ao incorporar o feedback dos utilizadores e a literatura existente. As mudanças incluíram a substituição dos elásticos de borracha por elásticos de tecido de poliéster, a tentativa de implementação de um novo sistema de calibração para os dedos, e o redesenho da forma da palma para lhe atribuir uma maior universalidade e aumentar o conforto. Além disto, a mudança para um material de revestimento mais respirável e a incorporação de aberturas no topo da palma visaram abordar as preocupações com o conforto e estética. Durante a fase inicial deste projeto, uma família interessada em receber uma prótese através da Patient Innovation mostrou interesse em participar neste projeto. Isto levou a que fosse possível testar os modelos alterados com um participante. No caso do FAM, este período de testagem levou a que fossem reconhecidas várias limitações. Nomeadamente, desafios como o contacto indesejado entre os fios de tensão e pele do participante, e o não funcionamento do novo sistema de calibração, demonstraram o impacto de aumentar a complexidade do sistema e de priorizar a redução de custos. Além disto, o processo de impressão e montagem do FAM destacou a importância da precisão durante o processo de medição da anatomia do participante, da escolha da tecnologia de impressão e da seleção do filamento para que se assegure um ajuste personalizado e o desempenho pretendido. A personalização dos parâmetros de impressão durante o processo de slicing permitiu a otimização da eficiência da impressão, no entanto, foram encontradas dificuldades diversas durante o processo de remoção de suportes, o que indicou a persistência da necessidade de melhoria no design do modelo e na seleção destes parâmetros. O processo de teste com o participante potencializou observações valiosas sobre a funcionalidade das alterações implementadas. A adição de uma segunda fita na palma e o aprimoramento da aderência nas pontas dos dedos melhorou a usabilidade e o desempenho do dispositivo. No entanto, a cessação da sua utilização devido a desconforto destacou a complexidade subjacente ao processo de aceitação de uma prótese. Deu-se continuidade ao processo iterativo, prosseguindo-se com o design do Segundo Modelo Alterado (SAM), onde se continuou a abordar o feedback do utilizador e as observações relativas à iteração anterior, procedendo-se, nomeadamente, à alteração do design da palma e do sistema de calibração dos dedos. As utilizações de ferramentas de design automático representaram uma forma inovadora de tornar o design mais ergonómico. A prototipagem iterativa subsequente facilitou a implementação de melhorias específicas às necessidades encontradas, visando otimizar tanto a funcionalidade quanto a durabilidade. No entanto, a obtenção de um equilíbrio ótimo entre a ergonomia e a resistência do modelo permaneceu um desafio complexo. Apesar da resiliência deste processo, durante a montagem do SAM surgiram problemas inesperados nas zonas de articulação, destacando a importância de submeter os protótipos a testes que simulem situações extremas, para identificar vulnerabilidades de forma abrangente. Em suma, identificou-se a existência de um compromisso entre a espessura e a abertura da peça da palma, visto que não era possível criar um modelo que fosse simultaneamente aberto e fino e suficientemente resistente. Deste modo, a decisão foi reter o design mais espesso utilizado no FAM, mantendo-se a funcionalidade e universalidade. O Modelo Final (FM) incorporou, então, os elementos bem-sucedidos das iterações anteriores, incorporados no design do OM. Durante o teste com o participante, foi necessário abordar questões como o rompimento de um dos fios de tensão e o desconforto. Apesar de estas questões terem sido abordadas e solucionadas com sucesso durante a sessão de teste, a motivação do participante para usar o dispositivo diminuiu ao longo do seguinte mês de utilização. Foi reportado que a persistência de algum desconforto durante a utilização e a impossibilidade de colocar o dispositivo de forma independente foram as principais causas da perda de motivação para continuar a utilizar o dispositivo. Foram ainda abordadas algumas considerações finais. Quanto à idade do participante, a pesquisa sugere que a introdução precoce de próteses na infância é crucial para a aceitação e desenvolvimento funcional, com taxas de rejeição mais altas quando a introdução é feita após os 5 anos de idade. Quanto às fitas de velcro, foram analisadas as diferenças de custo entre fabricar as mesmas e comprar as mesmas já fabricadas, de onde se observou que o primeiro cenário é vantajoso em termos monetários. Proceder com o fabrico independente das fitas de velcro permite também a sua personalização, e garante o seu funcionamento com o design específico da prótese. No entanto, é necessário considerar a dificuldade que o processo de fabrico das fitas de velcro acresce ao processo de montagem, e avaliar se o mesmo é vantajoso. Dar prioridade à durabilidade e à facilidade de montagem pode superar as economias de custo, já que otimiza a experiência geral do utilizador e do fabricante. No geral, a metodologia do projeto enfatiza uma abordagem centrada no utilizador, onde através de refinamentos de design iterativos, informados pelo feedback dos utilizadores, fornecem-se soluções mais eficazes e centradas nas necessidades únicas dos destinatários pediátricos. As alterações implementadas com sucesso, como a implementação de um novo sistema para os elásticos dos dedos e o redesenho da peça da palma, representam um passo em frente no que toca à melhoria do modelo distribuído pela Patient Innovation através do projeto Dar a Mão. Os desafios que persistem, como o ligeiro desconforto que permaneceu durante a utilização do FM e a impossibilidade de colocar o dispositivo independentemente, ajudam a indicar o caminho para aquelas que devem ser as alterações futuras. Adicionalmente, o sistema de calibração concebido para viabilizar a calibração individualizada de cada dedo, embora não tenha alcançado o sucesso esperado, representa igualmente um avanço significativo. Em conclusão, o processo de design iterativo visou melhorar a funcionalidade, conforto e satisfação do usuário, através de refinamentos contínuos. Embora desafios tenham persistido, especialmente em garantir a aceitação a longo prazo pelo participante, o projeto demonstrou um compromisso em atender às diversas necessidades e preferências dos utilizadores.application/pdfpt_PTOptimization of a low-cost body-powered 3D-printed hand prosthesisGonçalves, Maria Pinto AmaralJacinto, Maria JoãoMatela, Nuno Miguel de Pinto Lobo eHostingInstitutionOrganizationalRepositório Científico de Acesso Aberto da ULisboae-mailmailto:repositorio@reitoria.ulisboa.ptrepositorio@reitoria.ulisboa.ptURNurn:tid:2038779932025-01-20T15:29:05Z202420242024-01-01T00:00:00ZHandlehttp://hdl.handle.net/10400.5/97348http://purl.org/coar/access_right/c_abf2open accessImpressão 3DMalformações da mãoCAD de código abertoDesign iterativoRejeição de próteses em criançasTeses de mestrado - 20245432183 bytesliteraturehttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdccmaster thesishttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2application/pdffulltexthttps://repositorio.ulisboa.pt/bitstreams/dcd409df-2097-4c32-82c1-c6045177c391/download |
| spellingShingle | Optimization of a low-cost body-powered 3D-printed hand prosthesis Gonçalves, Maria Pinto Amaral Impressão 3D Malformações da mão CAD de código aberto Design iterativo Rejeição de próteses em crianças Teses de mestrado - 2024 |
| status | SINGLETON |
| subject.fl_str_mv | Impressão 3D Malformações da mão CAD de código aberto Design iterativo Rejeição de próteses em crianças Teses de mestrado - 2024 |
| title | Optimization of a low-cost body-powered 3D-printed hand prosthesis |
| title_full | Optimization of a low-cost body-powered 3D-printed hand prosthesis |
| title_fullStr | Optimization of a low-cost body-powered 3D-printed hand prosthesis |
| title_full_unstemmed | Optimization of a low-cost body-powered 3D-printed hand prosthesis |
| title_short | Optimization of a low-cost body-powered 3D-printed hand prosthesis |
| title_sort | Optimization of a low-cost body-powered 3D-printed hand prosthesis |
| topic | Impressão 3D Malformações da mão CAD de código aberto Design iterativo Rejeição de próteses em crianças Teses de mestrado - 2024 |
| topic_facet | Impressão 3D Malformações da mão CAD de código aberto Design iterativo Rejeição de próteses em crianças Teses de mestrado - 2024 |
| url | http://hdl.handle.net/10400.5/97348 |
| visible | 1 |