《電子技術(shù)應用》
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解析3D打印在微型醫(yī)療設(shè)備上的應用

2017-02-21
關(guān)鍵詞: 3D打印 醫(yī)療設(shè)備

Potomac Photonics是位于馬里蘭州巴爾的摩市的一家合同制造商,經(jīng)常會遇到3D打印現(xiàn)存的共同挑戰(zhàn):像構(gòu)建方向、分辨率和表面光潔度等等,但在Potomac的案例中,突破這些挑戰(zhàn)顯得尤為重要。

這家公司以精密加工著稱,并能小規(guī)模地進行機器加工、激光切割和3D打印。微加工技術(shù)結(jié)合雙材料SLA 3D打印使這家公司能夠創(chuàng)建大量的醫(yī)療器械和設(shè)備組件,不僅是原型還有最終產(chǎn)品。

3D打印在這部分的工作Potomac主要依賴于一臺3D Systems公司的Projet 3500打印機,這臺機器的打印層厚小至16微米(如需更小的尺寸特質(zhì)則是通過微加工打印部件),這臺SLA打印機可以使用兩種材料,在打印蠟支撐和孔洞的同時打印聚合物,打印結(jié)束后,支撐非常容易去除,下圖是該公司在醫(yī)療中的兩個應用案例。

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這個3D打印的微流控模具原型是為生長的癌癥細胞提供培養(yǎng)微室,使用了Projet 3500

第一個案例是為“紀念斯隆凱特琳癌癥中心”制作的微流體模具,用于制造聚二甲基硅氧烷(PDMS)的微室,在可控的環(huán)境中培養(yǎng)癌細胞,這個培養(yǎng)微室常用于生物學和生物醫(yī)學應用程序,用傳統(tǒng)加工手段制造模具不可避免地產(chǎn)生高昂的成本,使用3D打印制造這些丙烯酸原型,Potomac可以減少成本,并縮短交貨時間。

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圖中的元件是中耳的鐙骨假體的一個部分,從這些元件的質(zhì)量來看,直接3D打印假體也許同樣很不錯

第二個案例是一組用于治療耳硬化癥的植入物組件,耳硬化癥是一種不正常中耳內(nèi)鐙骨硬化,鐙骨負責移動內(nèi)耳液,如果鐙骨硬化,震動受限,聽力就會喪失。

這些部件是為波蘭華沙技術(shù)大學的微觀力學與光子學研究所制造,通過這些原型,證實了這些器件結(jié)構(gòu)可以被植入一個顳骨中,在Potomac之前,這個機構(gòu)曾試圖尋找另外的3D打印方法,但是做不到這么小、這么精確的幾何圖形,以及這次驗證所需的緊密度公差。而Potomac卻能很經(jīng)濟地、小批量地3D打印出來。

在這兩個案例中,蠟支撐都已被去除,也沒有任何額外的后處理,要達到這一的效果,需要結(jié)合設(shè)備、反復試驗和試錯以及掌握專業(yè)的知識,打印機的分辨率做出了很大的貢獻,但是激光功率和定向等其他因素也發(fā)揮了一定的作用。

即使擁有過去的經(jīng)驗和前期的工作,但是“有時候我們觸及了3D打印能做的極限,”Adelstein表示,在這些案例中Potomac其實借助了微加工技術(shù),比方說用3D打印實現(xiàn)盡可能的近凈成形,然后用激光實現(xiàn)最小的特征。

Potomac Photonics成立于1982年,位于Bwtech@UMBC技術(shù)研究園,屬于馬里蘭大學的大學研究園區(qū),公司開展一些商業(yè)以及正度機構(gòu)的醫(yī)療設(shè)備制造、生物技術(shù)和電子產(chǎn)品制造的合作項目,使用技術(shù)涵蓋從激光微加工到熱壓花,微加工的材料保留聚合物、金屬、陶瓷和玻璃,按照所需功能,加工的產(chǎn)品尺寸小達1微米,該公司總裁兼CEO Mike Adelstein表示在某些案例中甚至更小。


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