Name: multimodal 3d printing of phantoms to simulate biological tissue
Uploaded: 2020-01-11T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Multimodal 3D Printing of Phantoms to Simulate Biological Tissue at JoVE.com

העבודה נתמכת על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (גרנט Nos. 11002139 ו-81327803) וקרנות המחקר הבסיסיות של האוניברסיטאות המרכזיות. אנו מודים לזאכרי J. סמית של אוניברסיטת המדע והטכנולוגיה למתן קריינות קול.

1. הכנת חומרים להדפסת תלת-ממד
הערה: קו ייצור הפאנטום האופטי שלנו משתמש במגוון חומרי הדפסה כדי לדמות את הטרוגניטים המבוריים והפונקציונליים של רקמות ביולוגיות. הבחירה של חומרי ההדפסה תלויה גם בתהליכי הייצור.
<ol><li>הכנה חומרית להדפסת ציפוי<ol>
<li>הוסף 100 מ"ג של טיטניום דו-חמצני (TiO<...

<ol>
	<li>Lu, G., Fei, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Medical+hyperspectral+imaging:+a+review.">Medical hyperspectral imaging: a review.</a> Journal of Biomedical Optics. 19 (1), 010901 (2014).</li><li>Wang, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+non-uniform+discrete+Fourier+transform+based+high+speed+spectral+domain+optical+coherence+tomography+system.">Development of a non-uniform discrete Fourier transform based high speed spectral domain optical coherence tomography system.</a> Optics Express. 17 (14), 12121-12131 (2009).</li><li>Zhao, H., Gao, F., Tanikawa, Y., Homma, K., Yamada, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time-resolved+diffuse+optical+tomographic+imaging+for+the+provision+of+both+anatomical+and+functional+information+about+biological+tissue.">Time-resolved diffuse optical tomographic imaging for the provision of both anatomical and functional information about biological tissue.</a> Applied Optics. 44 (10), 1905-1916 (2005).</li><li>Ding, Z., Ren, H., Zhao, Y., Nelson, J. S., Chen, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-resolution+optical+coherence+tomography+over+a+large+depth+range+with+an+axicon+lens.">High-resolution optical coherence tomography over a large depth range with an axicon lens.</a> Optics Letters. 27 (4), 243-245 (2002).</li><li>Iida, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+brain+phantom+containing+bone+and+grey+matter+structures+with+a+realistic+head+contour.">Three-dimensional brain phantom containing bone and grey matter structures with a realistic head contour.</a> Annals of Nuclear Medicine. 27 (1), 25-36 (2013).</li><li>Mobashsher, A. T., Abbosh, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+human+head+phantom+with+realistic+electrical+properties+and+anatomy.">Three-dimensional human head phantom with realistic electrical properties and anatomy.</a> IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 13, 1401-1404 (2014).</li><li>Li, J. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+head+phantom+with+realistic+shape+and+spatially+varying+skull+resistivity+distribution.">A new head phantom with realistic shape and spatially varying skull resistivity distribution.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 61 (2), 254-263 (2013).</li><li>Bykov, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multilayer+tissue+phantoms+with+embedded+capillary+system+for+OCT+and+DOCT+imaging.">Multilayer tissue phantoms with embedded capillary system for OCT and DOCT imaging.</a> Life Sciences. (International Society for Optics and Photonics). , 73760 (2011).</li><li>Bykov, A. V., Popov, A. P., Priezzhev, A. V., Myllyl&#228;, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Skin+phantoms+with+realistic+vessel+structure+for+OCT+measurements+in+Laser+Applications.">Skin phantoms with realistic vessel structure for OCT measurements in Laser Applications.</a> European Conference on Biomedical Optics. , 80911 (2010).</li><li>Park, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+double+layer+optical+tissue+phantom+by+spin+coating+method:+mimicking+epidermal+and+dermal+layer.">Fabrication of double layer optical tissue phantom by spin coating method: mimicking epidermal and dermal layer.</a> Design and Performance Validation of Phantoms Used in Conjunction with Optical Measurement of Tissue V. , 85830 (2013).</li><li>Wr&#243;bel, M. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+optical+skin+phantoms+for+preclinical+evaluation+of+laser+efficiency+for+skin+lesion+therapy.">Use of optical skin phantoms for preclinical evaluation of laser efficiency for skin lesion therapy.</a> Journal of Biomedical Optics. 20 (8), 085003 (2015).</li><li>Sheng, S., Wu, Q., Han, Y., Dong, E., Xu, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabricating+optical+phantoms+to+simulate+skin+tissue+properties+and+microvasculature.">Fabricating optical phantoms to simulate skin tissue properties and microvasculature.</a> Design and Performance Validation of Phantoms Used in Conjunction with Optical Measurement of Tissue Vii. , 932507 (2015).</li><li>Lurie, K. L., Smith, G. T., Khan, S. A., Liao, J. C., Ellerbee, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional,+distendable+bladder+phantom+for+optical+coherence+tomography+and+white+light+cystoscopy.">Three-dimensional, distendable bladder phantom for optical coherence tomography and white light cystoscopy.</a> Journal of Biomedical Optics. 19 (3), 36009 (2014).</li><li>Hahn, C., Noghanian, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heterogeneous+breast+phantom+development+for+microwave+imaging+using+regression+models.">Heterogeneous breast phantom development for microwave imaging using regression models.</a> Journal of Biomedical Imaging. 2012, 6 (2012).</li><li>Ansari, M. A., Mohajerani, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimation+of+optical+abnormalities+in+breast+phantom+by+diffuse+equation.">Estimation of optical abnormalities in breast phantom by diffuse equation.</a> Optik-International Journal for Light and Electron Optics. 125 (20), 5978-5981 (2014).</li><li>Roman, M., Gonzalez, J., Carrasquilla, J., Erickson, S. J., Godavarty, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Gen-2+Hand-Held+Optical+Imager:+Phantom+and+Preliminary+in-vivo+Breast+Imaging+Studies.">A Gen-2 Hand-Held Optical Imager: Phantom and Preliminary in-vivo Breast Imaging Studies.</a> 29th Southern Biomedical Engineering Conference. , 103-104 (2013).</li><li>Michaelsen, K. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anthropomorphic+breast+phantoms+with+physiological+water,+lipid,+and+hemoglobin+content+for+near-infrared+spectral+tomography.">Anthropomorphic breast phantoms with physiological water, lipid, and hemoglobin content for near-infrared spectral tomography.</a> Journal of Biomedical Optics. 19 (2), 026012 (2014).</li><li>Park, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+tissue+phantoms+based+on+spin+coating+method.">Optical tissue phantoms based on spin coating method.</a> Design and Performance Validation of Phantoms Used in Conjunction with Optical Measurement of Tissue VII. , 93250 (2015).</li><li>Mustari, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Agarose-based+tissue+mimicking+optical+phantoms+for+diffuse+reflectance+spectroscopy.">Agarose-based tissue mimicking optical phantoms for diffuse reflectance spectroscopy.</a> Journal of Visualized Experiments. (138), e57578 (2018).</li><li>Luciano, N. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Utilizing+3D+printing+technology+to+merge+MRI+with+histology:+A+protocol+for+brain+sectioning.">Utilizing 3D printing technology to merge MRI with histology: A protocol for brain sectioning.</a> Journal of Visualized Experiments. (118), e54780 (2016).</li><li>Dong, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+fuse+deposition+modeling+of+tissue-simulating+phantom+for+biomedical+optical+imaging.">Three-dimensional fuse deposition modeling of tissue-simulating phantom for biomedical optical imaging.</a> Journal of Biomedical Optics. 20 (12), 121311 (2015).</li><li>Beltrame, E. D. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+Printing+of+Biomolecular+Models+for+Research+and+Pedagogy.">3D Printing of Biomolecular Models for Research and Pedagogy.</a> Journal of Visualized Experiments. (121), e55427 (2017).</li><li>Bentz, B. Z., Chavan, A. V., Lin, D., Tsai, E. H., Webb, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+and+application+of+heterogeneous+printed+mouse+phantoms+for+whole+animal+optical+imaging.">Fabrication and application of heterogeneous printed mouse phantoms for whole animal optical imaging.</a> Applied Optics. 55 (2), 280-287 (2016).</li><li>Liu, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+a+multilayer+tissue-mimicking+phantom+with+tunable+optical+properties+to+simulate+vascular+oxygenation+and+perfusion+for+optical+imaging+technology.">Fabrication of a multilayer tissue-mimicking phantom with tunable optical properties to simulate vascular oxygenation and perfusion for optical imaging technology.</a> Applied Optics. 57 (23), 6772-6780 (2018).</li></ol>

בייצור של פנטום מרובה שכבות, החומר המשמש ציפוי ספין הוא סוג של חומר לריפוי קל במקום PDMS. שכבת הביניים מודפסת עם שיטת ההדפסה polyjet, אשר משתמשת שרף לריפוי באור כמו חומר גלם. למרות שפאנטומים מסוג PDMS דקים יכולים להתבצע על ידי ציפוי ספין לאחר הוספת אלכוהול tert-בוטיל, שכבת PDMS אינה יכולה לאגד ביעילות א...

הדמיה אופטית ביו-רפואית מייצגת משפחה של כלי הדמיה רפואית המאתרות מחלות וסטיות רקמות המבוססות על אינטראקציות אור עם רקמה ביולוגית. בהשוואה לאופנים אחרים, כגון דימות תהודה מגנטית (MRI) וטומוגרפיה ממוחשבת (CT), הדמיה אופטית ביו-רפואית לוקחת את היתרון של מדידה לא פולשנית של מאפיינים מבניים, פונקציונליים ומולקולריים, תוך שימוש בעלות נמוכה ומכשירים ניידים1,2,3,4. עם זאת, למרות עליונותה בעלות ובניידות, הדמיה אופטית לא התקבלה באופן נרחב לאבחון קליני והדרכה טיפולית, חלקית בשל היכולת הירודה שלה וחוסר מיפוי כמותי בין פרמטרים אופטיים וביולוגיים. הסיבה העיקרית למגבלה זו היא היעדר תקנים מעקב עבור כיול כמותי ותיקוף של מכשירי דימות אופטיים ביו-רפואיים.
בעבר, מגוון של פאנטומים הדמיית רקמות פותחו עבור מחקר אופטי ביו הדמיה בסוגי רקמות שונים, כגון המוח5,6,7, עור8,9,10,11,12, שלפוחית השתן13, ורקמות השד14,15,16,17. הפאנטומים הללו מיוצרים בעיקר על ידי אחד מתהליכי הייצור הבאים: 1) ציפוי ספין10,18 (להדמיית רקמה הומוגנית ודקה בשכבות); 2) מעצבים19 (להדמיית רקמה מגושם עם תכונות גיאומטריות); 3) הדפסה תלתממדית 20,21,22 (להדמיית רקמה הטרוגנית בעלת שכבות). העור מרוחות המיוצר על ידי דפוס הם מסוגלים לחקות את התכונות האופטיות בצובר של רקמת העור, אך לא יכול לדמות את הטרוגניטים אופטיים לרוחב19. בנטוז ואח ' השתמשו בשיטת הדפסה תלת-ממדית של שני ערוצים לחיקוי של מאפיינים אופטיים שונים של רקמות ביולוגיות23. עם זאת, שימוש בשני חומרים לא יכול מספיק לדמות טרוגניות אופטי רקמות ו anisotropy. לוריא ואח ' יצרה פנטום שלפוחית השתן עבור טומוגרפיה קוהרנטית אופטית (OCT) ו cystoscopy על ידי שילוב 3D הדפסה וציפוי ספין13. עם זאת, תכונות הטרוגנית של הפאנטום, כגון כלי דם, היו צריכים להיות צבועים ביד.
בין תהליכי ייצור הפאנטום לעיל, הדפסה תלת-ממדית מספקת את הגמישות הרבה ביותר להדמיית הטרוגניות הקונסטרוקטיבית והפונקציונלית של הרקמה הביולוגית. עם זאת, סוגים רבים של רקמות ביולוגיות, כגון רקמת העור, מורכבים מרכיבים רב שכבתית ומרובי קנה מידה שלא ניתן לשכפל ביעילות על-ידי תהליך הדפסת תלת-ממד יחיד. לכן, יש צורך בשילוב של תהליכי ייצור מרובים. אנו מציעים קו ייצור הדפסה תלת-ממדית המשלב תהליכי ייצור מרובים לייצור אוטומטי של שכבות מרובות ורקמות רב-שכבתית המדמה כסטנדרט ממעקב לדימות אופטי ביו-רפואי (איור 1). למרות הציפוי ספין, polyjet הדפסה, ו-FDM אוטומטי בתוך קו ייצור הדפסה תלת-ממד שלנו, כל מודאליות שומרת את המאפיינים הפונקציונליים אותו כמו התהליכים הקבועים. לפיכך, נייר זה מספק מנחה כללי להפקת מטוסי פאנטום מרובי שכבות, רב שכבתית והטרוגנית, ללא צורך בשילוב פיזי של תהליכים מרובים במנגנון אחד.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60563/60563fig1.jpg"> איור 1: דיאגרמת CAD של קו ייצור ההדפסה התלת-ממדית. (א) קו ייצור ההדפסה התלת-ממדית עם המעטפת העליונה הוסר. (ב) הסכמטי של מודול ציפוי הסחרור ומודול היד המכני. (ג) סכימטי של מודול הדפסה polyjet. (ד) הסכמטי של מודול ההדפסה fdm (מנורת UV שייך מודול הדפסה polyjet). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60563/60563fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>2-Hydroxy-2-methylpropiophenone</td>
			<td>aladdin</td>
			<td>H110280-500g</td>
			<td>Light initiator 
			<a href="http://www.aladdin-e.com/" target="_blank">http://www.aladdin-e.com/</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D printing control system</td>
			<td>USTC</td>
			<td>USTC-3DPrinter_control1.0</td>
			<td>custom-made 
			github: 
			<a href="https://github.com/macanzhen/3D_printing_control_system_of_USTC" target="_blank">https://github.com/macanzhen/</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D printing system</td>
			<td>USTC</td>
			<td>USTC-3DPrinter1.0</td>
			<td>custom-made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AcroRip color</td>
			<td>Human Plus</td>
			<td>AcroRip v8.2.6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>All-in-one nozzle slicing script</td>
			<td>Shenzhen CBD Technology Co.,Ltd.</td>
			<td></td>
			<td>github: 
			<a href="https://github.com/macanzhen/3D_printing_Cura_all-in-one-nozzle-slicing-script" target="_blank">https://github.com/macanzhen/</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chinese Red Dye</td>
			<td>Juents</td>
			<td></td>
			<td>Oil-soluble</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cura</td>
			<td>Ultimaker</td>
			<td>Cura_15.04.6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gel Wax</td>
			<td>Shanghai Lida Industry Co.,ltd.</td>
			<td>LP</td>
			<td>melting point: 56 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Graphite</td>
			<td>aladdin</td>
			<td>G103922-100g</td>
			<td>Change object optical absorption parameters 
			<a href="http://www.aladdin-e.com/" target="_blank">http://www.aladdin-e.com/</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PDMS</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td>184</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Titanium dioxide</td>
			<td>ALDRICH</td>
			<td>24858-100G</td>
			<td>347 nm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triethylene glycol dimethacrylate</td>
			<td>aladdin</td>
			<td>T101642-250ml</td>
			<td>Photocured monomer 
			<a href="http://www.aladdin-e.com/" target="_blank">http://www.aladdin-e.com/</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV ink SLA Photopolymer Resin</td>
			<td>time80s</td>
			<td>RESIN-A</td>
			<td><a href="http://www.time80s.com/zlxz" target="_blank">http://www.time80s.com/zlxz</a></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

multimodal 3d printing of phantoms to simulate biological tissue

הדמיה אופטית ביו-רפואית משחקת תפקיד חשוב באבחון וטיפול במחלות שונות. עם זאת, הדיוק והאפשרות המתכלים של מכשיר דימות אופטי מושפעים מאוד ממאפייני הביצועים של רכיביו, סביבת הבדיקה והפעולות. לכן, יש צורך לכייל התקנים אלה על-ידי מעקב אחר תקני פנטום. עם זאת, רוב הפאנטומים הזמינים כרגע הם פאנטומים הומוגניות שלא יכולים לדמות מאפיינים מודאליים ודינמיים של רקמות ביולוגיות. כאן, אנו מראים את הייצור של רקמות הטרוגנית-הדמיית פאנטומים באמצעות קו הייצור שילוב מודול ציפוי ספין, מודול polyjet, מידול המתמזגו תצהיר (FDM) מודול, ו מסגרת בקרה אוטומטית. המידע המבני והפרמטרים האופטיים של "פנטום אופטי דיגיטלי" מוגדרים בקובץ אב-טיפוס, מיובאים לקו הייצור, ומפוברק שכבה-אחר-שכבה עם מתג רציף בין שיטות הדפסה שונות. היכולת הטכנית של קו ייצור כזה היא לידי ביטוי על ידי הדפסה אוטומטית של העור הדמיית פאנטומים המרכיבים את האפידרמיס, dermis, הרקמה התת עורית, וגידול מוטבע.

פנטום מפוברק על ידי ציפוי ספין ציפוי ספין שווה מפיץ את טיפות על המצע על ידי סיבוב הפטיפון, ושכבה אחת של הגוף המקורי מפוברק לאחר הריפוי. המהירות המסתובבת של המצע והזמן של סיבוב לא רק להשפיע על איכות פני השטח של הפנטום, אלא גם לקבוע את העובי של כל שכבה של הפנטום. הפאנטום של עוביים שו?...

Watch this Scientific Journal Video about Multimodal 3D Printing of Phantoms to Simulate Biological Tissue at JoVE.com

Multimodal 3D Printing of Phantoms to Simulate Biological Tissue

ציפוי ספין, הדפסה polyjet, מידול הנתיך התמזגו משולבים לייצר פאנטומים הטרוגנית רב שכבתית המדמים תכונות מבניות ופונקציונליות של רקמות ביולוגיות.

הדפסת תלת-ממד תלת ממדית של פאנטומים להדמיית רקמה ביולוגית

Biomedical optical imaging is playing an important role in diagnosis and treatment of various diseases. However, the accuracy and the reproducibility of ...

ציפוי ספין, הדפסת פוליג'ט ומידול תצהיר מותך משולבים כדי לייצר פאנטום הטרוגני רב שכבתי המדמה תכונות מבניות ותפקודיות של רקמה ביולוגית. היעדר תקני פנטום הניתנים למעקב המדמים הטרוגניות מבנית ותפקודית של רקמה ביולוגית הפך להיות צוואר הבקבוק לפיתוח ואימות של התקנים אופטיים ביו-רפואיים. וידאו זה מציג ייצור שכבה אחר שכבה של רקמה הטרוגנית המדמה פאנטומים על ידי שילוב תהליכי ייצור תוסף מרובים כגון ציפוי ספין, הדפסת PolyJet ו- FDM בקו ייצור של הדפסה בתלת-ממד.היכולת הטכנית של קו ייצור כזה מתאפיין בהדפסה אוטומטית של פאנטום המדמה עור הכולל אפידרמיס, דרמי, רקמה תת עורית וגידול מוטבע. הכנת חומרים להדפסת ציפוי ספין. מוסיפים אבקת טיטניום דו-חמצני לתוך שף פוטופולימר SLA, ומערבבים במשך 30 דקות על ערבוב מגנטי.לאטום עם נייר אלומיניום ו sonicate. ואקום במשך 10 דקות. טען אותו לתוך הכנת חומר מזרק אחסון להדפסה polyjet.הוסף חומר, sonicate, להוסיף צבע אדום סיני, לטעון אותם לתוך המחסניות, לשים מחסניות לתוך המדפסת. הכנת חומרים להדפסת FDM. מחממים שעוות ג'ל בצפיפות נמוכה על ערבוב מגנטי.מוסיפים אבקת טיטניום דו חמצני, מוסיפים אבקת גרפיט לתוך הבועה השנייה. ואקום לטעון אותם לתוך extruder של מודול שלושה חרירים היברידית. עיצוב של פנטום אופטי דיגיטלי של העור הגדרת פרמטרים עבור ספין ציפוי.הגדר את הפרמטרים של מהירות סיבוב ומשך זמן בתוכנת הבקרה. הגדרת כמות חומר ציפוי הספין ותם הזמן של ריפוי אור. הכנת קובץ מקור להדפסה polyjet, לייבא את תמונת כלי הדם לתוך התוכנה, להגדיר את מיקום ההדפסה ולהגדיר את הפרמטרים הזרקת דיו ליצור את קובץ PRN הדרוש להדפסה לאחר ההתקנה היא הכנה מלאה של G-code להדפסה FDM, לייבא את מודל הגידול לתוך תוכנת Cura להוסיף את כל סקריפט חיתוך זרבובית אחת לתוכנת Cura לחתוך את המודל כדי ליצור את G-code הנדרש להדפסת מסמכים ייבוא של תוכנת בקרת הדפסה.לחץ על פריט התפריט קובץ שורת התפריטים. טען את קבצי PRN להדפסת UV. יבא את קוד ה- G.לחץ על לחצן התחל להדפיס. היד המכנית מעבירה את המצע בתחנת הטעינה למרכז שלב דגימת מעיל הספין. מתקן הדבק שולט מזרק לטפטף את החומר למרכז המצע.מעיל הספין מתחיל לעבוד. זרוק את מנורת UV ולהדליק אותו ואת האפידרמיס העור יודפס. העבר את המצע לפלטפורמה הניידת תלת-מימדית.הזז את המצע למיקום הראשוני של הדפסת UV, דחוף את מדפסת הזרקת הדיו למיקום העבודה. מדפסת הזרקת הדיו מדפיסה את התמונה. מנורת UV הוא דחף על ידי הצילינדר והועבר למטה למיקום מעל המצע, להפעיל את מנורת UV.חזור על הפעולה עבור שכבת ההדפסה הבאה עד להשלמת ההדפסה מרובת השכבות. חריר הערבוב מועבר למיקום העבודה על ידי דחיפה של הדפסת הצילינדר בהתאם להוראות קוד ה- G. ההדפסה תושלם עד להדפסת חלק הרקמה התת עורית של חלק הגידול.הזז את המצע בחזרה לתחנת הטעינה השליך את פנטום השכבה התת עורית בעזרת תוצאות נציג עובש. תוצאה של קו ייצור אוטומטי להדפסה. על ידי שילוב שיטות ההדפסה בתלת-ממד, המערכת יכולה ליצור גידול כמו פנטום על-ידי ביצוע השלבים בפרוטוקול.אם לוקחים את מודל העור הרב שכבתי פשוט הוא דוגמה. שכבת האפידרמיס, שכבת הדרמיס ושכבת הרקמה התת עורית בעוביים שונים ומאפיינים אופטיים שונים מפוברקים בשיטת ציפוי הספין, שיטת ההדפסה של פוליג'ט ושיטת ההדפסה FDM. באמצעות המודל אומתה האפשרות לשלב ציפוי ספין, הדפסת פוליג'ט והדפסת FDM לייצור פאנטום אופטי, הוכח כי למערכת יש פוטנציאל לייצר פנטום אופטי של רקמות עם מאפייני סימולציה אופטיים ומאפייני סימולציה מבנית.

Research

JoVE Journal

Engineering

Micro 3D Printing Using a Digital Projector and its Application in the Study of Soft Materials Mechanics

הדפסת המייקר 3D באמצעות מקרן דיגיטלי ותחולתו בחקר מכניקת חומרים רכות

Buckling is a classical topic in mechanics. While buckling has long been studied as one of the major structural failure modes1, it has recently drawn new ...

High-resolution, High-speed, Three-dimensional Video Imaging with Digital Fringe Projection Techniques

ברזולוציה גבוהה, במהירות גבוהה, הדמיה וידאו תלת ממדית עם טכניקות הקרנה הדיגיטלי פרינג&#39;

Digital fringe projection (DFP) techniques provide dense 3D measurements of dynamically changing surfaces.&#160;Like the human eyes and brain, DFP uses ...

Digital Printing of Titanium Dioxide for Dye Sensitized Solar Cells

דפוס דיגיטלי של טיטניום דו-חמצני עבור לצבוע תאים סולריים רגישים

Silicon solar cell manufacturing is an expensive and high energy consuming process. In contrast, dye sensitized solar cell production is less ...

Preparation and 3D Tracking of Catalytic Swimming Devices

מעקב הכנה 3D של התקנים שחייה קטליטי

We report a method to prepare catalytically active Janus colloids that "swim" in fluids and describe how to determine their 3D motion using fluorescence ...

3D Printing of Biomolecular Models for Research and Pedagogy

3D הדפסה של מודלים Biomolecular למחקר פדגוגיה

The construction of physical three-dimensional (3D) models of biomolecules can uniquely contribute to the study of the structure-function relationship. 3D ...

Multi-material Ceramic-Based Components &#8211; Additive Manufacturing of Black-and-white Zirconia Components by Thermoplastic 3D-Printing (CerAM - T3DP)

Multi-material Ceramic-Based Components ÃƒÆ’Ã‚Â¢ÃƒÂ¢Ã¢â‚¬Å¡Ã‚Â¬ÃƒÂ¢Ã¢â€šÂ¬Ã…â€œ Additive Manufacturing of Black-and-white Zirconia Components by Thermoplastic 3D-Printing CerAM - T3DP

הרכיבים מבוססי קרמיקה חומר רב – כתוסף בייצור מרכיבים אסתטיים בשחור-לבן על-ידי הדפסת תלת-ממד תרמופלסטיים (CerAM - T3DP)

To combine the benefits of Additive Manufacturing (AM) with the benefits of Functionally Graded Materials (FGM) to ceramic-based 4D components (three ...

Scalable Stamp Printing and Fabrication of Hemiwicking Surfaces

חותמת מדרגי והדפסת פבריקציה נוספת של Hemiwicking משטחים

Hemiwicking is a process where a fluid wets a patterned surface beyond its normal wetting length due to a combination of capillary action and imbibition. ...

Hybrid Printing for the Fabrication of Smart Sensors

היברידית הדפסה על הזיוף של חיישנים חכמים

A method to combine additively manufactured substrates or foils and multilayer inkjet printing for the fabrication of sensor devices is presented. First, ...

Using Flexible Gold-Titanium Reaction Cells to Simulate Pressure-Dependent Microbial Activity in the Context of Subsurface Biomining

שימוש גמיש זהב-טיטניום תגובת התאים כדי לדמות פעילות מיקרוביאלית תלויי לחץ בהקשר של ביוניג תת משטח

Laboratory studies investigating subsurface microbial processes, such as metal leaching in deep ore deposits (biomining), share common and challenging ...

3D Printing - Evaluating Particle Emissions of a 3D Printing Pen

הדפסה בתלת-ממד - הערכת פליטות חלקיקים של עט הדפסה בתלת-ממד

Three-dimensional (3D) printing as a type of additive manufacturing shows continuing increase in application and consumer popularity. The fused filament ...