作者Loretta Marie Perera

REMAP是英国一个志愿者组织,为残疾人提供定制解决方案,解决标准化生产的产品使用问题,或通过主流机构为他们提供帮助,比如英国国家医疗服务体系(NHS)。REMAP的一位固定志愿者Bill Fraser是一位75岁的退休工程师,生活在因弗内斯附近的苏格兰高地。

Bill正在寻找各种办法,帮助一位名叫Karis的年轻女性,解决辅助呼吸问题。长期佩戴面罩,导致脸型发生变化,所以她戴标准化生产的面罩时,会出现严重的不密合。

还有一位生活在外赫布里底群岛的女性由于急性皮肤过敏,多年来无法干家务。Helen先天手指不完整,也没法戴标准手套来保护皮肤。

随着项目的推进,Bill对问题的认识也在不断改变,他已经负责这两个项目很多年了。Bill认为,除非能得到改变后的精确脸型和残疾手部的精准外形,否则很难找到最优解。2019年,他深入了解了3D扫描技术,于是联系了Artec 3D金牌授权经销商Patrick Thorn & Co的 Patrick Thorn,他们很快发现,要解决这两个项目,Artec Eva Lite再适合不过了。

“REMAP的所有工作完全依赖于慈善捐款和组织成员在时间和物资上的无私奉献,”Patrick说道。“REMAP资金不足,所以扫描仪高昂的价格成为他们购置3D扫描设备的一大阻碍。”Patrick和Bill通过合作,设计了一项定制解决方案,享受了特许优惠和养老基金,REMAP这才得以买成Eva Lite扫描仪。

Artec Eva Lite是畅销扫描仪Artec Eva的经济版产品,准确度相当,功能略少,擅长为几何丰富的物体制作高品质无纹理扫描,例如人体部位。作为一款经济实惠型产品,Eva Lite非常适合预算有限但需要专业3D扫描仪的用户。

Patrick带着Eva Lite来到苏格兰爱丁堡,在那里见到了Bill和REMAP的一位同事。他们花了一天时间培训,Patrick为他们演示如何进行3D扫描,并解释了Eva Lite的各项功能,还提示他们或许可以借助其它3D扫描包中的文件实现项目目标。就在Patrick停留的短短几天内,Bill就成功扫描了Karis的脸部特征,还去了一趟

赫布里底群岛,为Helen完成了期待已久的手部扫描。而在此之前。Bill完全没有接触过扫描。

定制呼吸面罩

本案例的主人公名叫Karis,她是一位患有先天性肌肉萎缩症的年轻姑娘。她不得不常年使用轮椅,日常起居完全依赖看护人员。多年来,她需要使用呼吸机和遮盖脸部的面罩来辅助呼吸。Karis非常聪慧,尽管生活中有不少困难,但她依然保持积极向上的人生态度。她兴趣广泛,喜欢古典文学、艺术、电影、戏剧、足球等等,总是全力参与其中。最近,她获得了开放大学创意写作和古典研究的荣誉学士学位,很荣幸受邀前往伦敦参加开放大学50周年庆。

不幸的是,长期佩戴面罩导致她的脸型渐渐发生了变化。她无法佩戴正常的面罩,因为不够密合。而这也导致她感到呼吸越来越困难,严重影响身体健康和生活质量。若要有效解决这一问题,就必须找到改善面罩和脸部密合度的方法。

“标准化生产的面罩包含一个坚固的塑料外壳和一条制作精良、柔韧度较高的硅胶密封圈,”Bill解释道。“这种密封圈可以完美贴合正常脸型,吸气时保持面罩内正压。但由于Karis脸型变了,她的看护人员只能不断收紧面罩两边的带子,尽量让面罩贴合脸部。”但这么做,加重了面罩引起的脸部变形,情况反而更糟了。

Bill在2015-2019年期间,已经为Karis设计了适合她的口罩密封圈。但由于脸型还在不断变化,现在的漏气问题他已经无能为力了。要解决这个问题,必须为Karis定制一款面罩。但首先,需要扫描她的脸部,精准采集脸部几何。而且扫描过程必须迅速,因为不戴面罩,Karis就无法呼吸。

通过Artec Eva Lite,Bill花了不到30秒,就为Karis脸部捕获了一份细节丰满的扫描。面罩定制工作可以正式开始了。

标准面罩外壳、定制延展外壳、密封圈

为避免反复取下面罩,妨碍呼吸,他们先用Karis脸部的扫描文件进行3D打印。原来面罩中的硅胶密封圈被取下。之后,又对面罩外壳边缘进行细致扫描。再利用3D设计软件对面罩外的延展部分进行外形计算,在电脑中对原来的面罩边缘进行修改,以贴合Karis扫描的脸型。随后,用聚乳酸把计算后的形状3D打印出来作为延展部分。最后,将延展部分内侧嵌入原来的面罩,再把硅胶密封条嵌入延展部分的边缘。

原来的面罩(左)和为Karis定制的新面罩(右)对比

这些改动使密封圈发挥了应有的功能,能贴合Karis脸部,明显降低了头部绑带的压迫感。呼吸又变得轻松了,面罩戴起来也很舒适。当然,延展部分和定制口罩的完善工作还在继续。

“Karis是位优秀的姑娘,她没有因为生活中的种种困难而放弃积极热情的人生态度,”Bill说道。“我很感谢Artec帮助我们采购扫描仪,向Karis伸出援手。”

Karis和David Attenborough在伦敦出席开放大学50周年庆晚宴。(开放大学供图)

解决手套难题

REMAP的另一项Eva Lite应用案例是为了帮助Helen,她生活在英国遥远的外赫布里底群岛(也叫西部群岛)。Helen出生时就少了几根手指,有严重的敏感肌。有时稍微接触到一些化学品,包括日常清洁产品、化妆品、果汁,甚至阳光,她的手部皮肤就会有反应,旧疾复发。一旦复发,独自生活的Helen就无法在双手恢复前洗衣、打扫、做饭。可能好几周,她都得小心避开这些可能引起过敏的东西,让肌肤恢复。

Helen的双手(Helen供图)

这类问题通常可以靠一次性手套或专用隔离手霜解决。Helen已经尝试了很多款,但她的敏感肌每次尝试新产品都变得更加严重。多年来,她只能求助于手套,也尝试了很多标准化生产的款式。“我们已经做了多次尝试,包括手工调整棉质手套,剪掉一次性手套上的指套,重新缝合,把指套塞进手套并固定,”Bill说道。“但没有任何一种方式可行。我们甚至还研究过假肢手指是否可以让Helen戴上普通手套。”

REMAP也在全球范围内调查过是否能定制手套,但价格太昂贵。多年来,Helen自己也在寻找可能的解决方法。最后,她在2018年10月找到了突破口,发现自己的皮肤对一款名叫Dragon Skin的硅橡胶产品不过敏,这种材料常用于制作电影和戏剧特效。现在,对Bill而言,困难小了一些,只要找到一种途径能用Dragon Skin为Helen定制一副手套即可!

起初,他们尝试用成型胶获取Helen的手部形状。一旦胶水成型,Helen把双手从模具中抽出,再用模具浇铸双手模型。Helen愿意尝试,但REMAP不希望让她冒着过敏复发的风险接触成型胶。很快,他们发现只有为她的双手制作3D扫描,才是让项目继续进行下去的唯一安全方式。由于Helen生活的地方非常遥远,从大陆来这里稍作停留就需要三个整天,还要花费几百英镑,所以他们想让Helen附近的机构帮忙为REMAP完成扫描。但又找不到这样的机构。要想项目顺利进行,REMAP就得亲自采集Helen的手部扫描。

REMAP收到Patrick寄的Eva Lite后,立刻争分夺秒干了起来。2019年6月,Bill前往外赫布里底群岛,第一次见到Helen,并为她的双手完成了3D扫描。他对扫描模型进行了修改,增加了袖口,调整了尺寸,留出更大空间方便Helen穿脱手套。接下来,3D打印手套模型。

“REMAP往往需要依靠他人的善良和慷慨才能实现自己的目标,”Bill表示。“制作定制手套的3D打印模型就足以说明这一点,3D打印成本不菲。任何一款3D打印机的尺寸都不够大,所以每个手套只能分成两次打印再合成。”

Helen手部的3D打印模型。

“Dragon Skin是由两部分材质构成的硅橡胶。硫化前,硅橡胶混合物呈液态,会聚集在平面最低点,”Bill解释道。“所以,我们需要一个旋转台,保证之后在模具上加的每一层Dragon Skin都能均匀摊开,手套厚度相对一致。”

同时,Dragon Skin也有不同级别,每一种硫化后的强度和延展度都不同。Helen收到了几份样品,来测试是否皮肤过敏。她也试用了几副手套,评估不同级别的手套是否能起到保护效果,后来发现三级材料可能有效,并告诉了Bill。随后,他制作了几副不同级别、层数不同的手套,让Helen试试哪种效果最好。

第一批定制手套,以及装在旋转设备上的手部模具。

Helen现在已收到了第一批手套,正在尝试体验中。同时,团队依然在不断完善最终产品,她已经体验到了差距。“不知从何说起,用定制手套真是太方便了,没有悬空指套,也不会因为指套被塞进手套,导致一侧过重而滑落。”Helen表示。

结论

面罩和手套的设计还在进一步优化中。然而,有一点显而易见:无论是Karis的脸型还是Helen的手部,都必须依靠3D扫描才能精准采集。“Artec Eva Lite扫描仪为我们提供了这种科技,”Bill表示。“没有这台扫描仪以及Patrick一直以来的支持,这两个项目都不可能找到如此准确高效且极具创意的解决方案。

未来,REMAP将继续为日常生活中有困难的市民提供定制化解决方案,帮他们克服生活中罕见的难题。遗憾的是,在资源紧缺的时代,这些日常生活有困难的人没有被企业和商家照顾到,所以我们必须做些什么来帮助他们。

“我很高兴能为REMAP这样的机构工作,”Bill说道,“还能有机会参与这类几乎无解的高难度项目。”