生体組織をシミュレートするファントムのマルチモーダル3Dプリンティング

スピンコーティング、ポリジェット印刷、融合堆積モデリングは、生物学的組織の構造的および機能的特性をシミュレートする多層異種ファントムを生成するために統合されています。生物学的組織の構造と機能の不均一性をシミュレートするトレーサブルファントム規格の欠如は、生物医学光学デバイスの開発と検証のボトルネックとなっています。このビデオでは、スピンコーティング、PolyJetプリンティング、FDMなどの複数の添加剤製造プロセスを3Dプリンティングの生産ラインに統合することで、異種組織の層別製作がファントムをシミュレートする様子を示します。

このような生産ラインの技術的能力は、表皮、真皮、皮下組織および埋め込まれた腫瘍を含む皮膚をシミュレートするファントムの自動印刷によって例示される。スピンコーティング印刷用の材料準備。二酸化チタン粉末をSLAフォトポリマー樹脂に加え、磁気攪拌で30分間かき混ぜます。

スズ箔と超音波でシール。10分間真空。ポリジェット印刷用のストレージシリンジ材料調製物にロードします。

材料を追加し、超音波処理、中国の赤染料を追加し、カートリッジにロードし、プリンタにカートリッジを入れます。FDM印刷用の材料準備。磁気攪拌で低密度ゲルワックスを加熱します。

二酸化チタン粉末を加え、2番目のビーカーにグラファイトパウダーを加えます。バキュームは、ハイブリッド3ノズルモジュールの押出機にこれらをロードします。皮膚のデジタル光学ファントムの設計 スピンコーティング用パラメータを設定します。

制御ソフトウェアで回転速度と回転時間のパラメータを設定します。スピンコーティング材料の量と光硬化の時間を設定します。ポリジェット印刷用のソースファイルの準備、ソフトウェアに血管画像をインポートし、印刷位置を設定し、セットアップがFDM印刷用のGコードの準備が完了した後に印刷に必要なPRNファイルを生成するインクジェットパラメータを設定し、Curaソフトウェアに腫瘍モデルを1つのノズルスライススクリプトにインポートし、モデルをスライスして、印刷ドキュメントの印刷に必要なGコードを生成します。

メニュー バーの [ファイル] メニュー項目をクリックします。UV 印刷 PRN ファイルを読み込みます。G コードをインポートします。

[印刷を開始]ボタンをクリックします。機械式ハンドは、ローディングステーションの基板をスピンコーターサンプルステージの中央に移動します。接着剤ディスペンサーは、スポートの中心に材料を滴下する注射を制御します。

スピンコーターが機能し始めます。UVランプを落とし、それをオンにすると、皮膚の表皮が印刷されます。基板を3Dモバイルプラットフォームに移動します。

基板をUV印刷の初期位置に移動し、インクジェットプリンタを作業位置に押し込みます。インクジェット プリンタは画像を印刷します。UVランプはシリンダーによって押され、基板の上の位置に移動し、UVランプをオンにします。

マルチレイヤ印刷が完了するまで、次のレイヤーの印刷を繰り返します。混合ノズルは、Gコードの指示に従ってシリンダー印刷物を押して作業位置に移動します。印刷は、腫瘍部分の皮下組織部分が印刷されるまで完了する。

基材をローディングステーションに戻し、金型代表の結果を得て皮下層ファントムを鋳造します。自動印刷生産ラインの結果。3D印刷方法を統合することにより、システムはプロトコルの手順に従うことによって幻影のような腫瘍を作り出すことができる。

簡略化されたマルチレイヤー スキン モデルを使用する例です。表皮層には、異なる厚みおよび異なる光学特性を有する真皮層および皮下組織層がスピンコート法、ポリジェット印刷法およびFDM印刷法によって作製される。スピンコーティング、ポリジェット印刷、FDM印刷を組み合わせて光学ファントムを製造するモデルを通して、光学シミュレーション特性と構造シミュレーション特性を有する組織光学ファントムを生成する可能性を有することが証明された。