3Dプリンティング、弾道ゲル、模擬血管を用いた超音波ファントムの構築と組み立て

まず、3Dプリンターと互換性のあるスライサーソフトウェアでシミュレートされたボーンのSTLファイルを開きます。次に、アクリロニトリルブタジエンスチレンフィラメントを使用して模造骨を3Dプリントします。超音波ジェルで満たされたプラスチックカップに80%のアクリル糸と20%のウール糸を沈めます。

カップをマイナス1気圧の圧力チャンバーに入れます。単段真空ポンプを使用して、超音波ゲルからすべての気泡が除去されるまで、チャンバー内の圧力を繰り返し蓄積して解放します。対流式オーブンで弾道ゲルと染料を温め、液体が摂氏132度に達するまで断続的に攪拌します。

弾道ゲル1キログラムあたり約4.5グラムの微粒粉を液体弾道ゲルに加え、混合物を攪拌します。ゲルをオーブンに20分間入れ、断続的に攪拌して均一に混合します。必要に応じて透明な弾道ゲルまたは染料を追加し、混合物の色を調整して人間の組織をシミュレートします。

さまざまな直径の固体鋼棒を再利用可能なシリコーン型上の指定された位置に挿入して、血管を表す超音波ファントムにチャネルを作成します。粉の粒子を懸濁させた着色された弾道ゲルを型に注ぎ、冷まします。冷却後、金属棒と最終的な弾道ゲル組織層を型から取り出します。

シミュレートされた血管を持つ組織層の場合は、組織層の片側を液体弾道ゲルに浸し、冷まします。次に、これらの組織層を直立させ、注射器に取り付けられた針を使用して、各血管に模擬血液を導入します。次に、液体弾道ゲルを使用して、残りの容器の開口部を覆い、液体が充填された各容器を完全に密閉します。

ファントムを組み立てるには、各コンポーネントを超音波ゲルでコーティングします。コーティングされたファントムをバリスティックゲルプリズムに挿入し、3Dプリントされた骨または糸の神経を適切に配置します。次に、モデルを密封するために、液体弾道ジェルで満たされた鍋にモデルの両面を浸します。

ヒートガンを使用して、ファントムのエッジを滑らかにし、気泡や欠陥を取り除きます。最後に、超音波ゲルの薄い層で覆われた密閉モデルに弾道ゲルを注ぎ、新しく注がれた皮膚層と既存のモデルとの間のアニーリングを防ぎます。