Table of Contents

مقدمه: تشخیص دیابت در نقطه مراقبت

ملاتیسم دیابت در حال حاضر بیش از 530 میلیون بزرگسال در سراسر جهان را تحت تاثیر قرار می دهد، با پیش بینی نشان می دهد که افزایش مداوم در طول دهه آینده، برای این بیماران، دقیق و به موقع نظارت بر گلوکز خون نه تنها یک راحتی است، بلکه یک عامل مهم برای ارزیابی نتایج بالینی 3، روش های فعلی مبتنی بر تجزیه و تحلیل های متمرکز بر روی آزمایشگاه های مرکزی است، که در حالی که دقیق، تاخیر بین جمع آوری نمونه و تاخیر در دسترس بودن نتیجه، می تواند به طور مستقیم نتایج آزمایش های دارویی را افزایش دهد، و یا کاهش دهد.

انتقال از Micromaderication سنتی به تولید افزودنی

دستگاه های Microfluidic با دستکاری حجم های اولیه مایع در کانال هایی که به طور معمول بین 10 تا 500 میکرومتر در عرض اندازه گیری می کنند، برای دهه ها، پارادایم ساخت غالب با استفاده از لیموگرافی نرم با استفاده از پلی متیلسیلینوکین (PDMS) ترکیب شده است، این تکنیک ها وضوح ویژگی استثنایی و شیمی سطح به خوبی مشخص شده را ارائه می دهند، اما آنها با فرآیند قابل توجه برای استفاده از تجهیزات ساده، و ساده سازی عکس، نیاز به سرعت پردازش دسترسی دارند، و یا ترکیب کردن تجهیزات ساده سازی عکس، و ترکیب شده است.

تولید افزودنی به طور مستقیم به این محدودیت ها با ساخت لایه از مدل های دیجیتال، از بین بردن نیاز به ابزار، ماسک، یا فضای تمیز اتاق اختصاصی، محققان می توانند از یک فایل طراحی کامپیوتری (CAD) به یک تراشه میکروسیزیتیک فیزیکی در یک ماده از ساعت ها حرکت کنند. پنج سال گذشته بهبود قابل توجهی در حل پرینتر، فرمول مواد، و تکنیک های پس از پردازش دیجیتال جدید دیده اند که به طور معمول قطعات میکرو کامپوزیتی از آن استفاده می کنند، به قطعات میکروپیاده سازی مستقیم از آن دسترسی دارند.

تکنولوژی های تولید افزودنی هسته ای برای سنسور های Glucose Microfluidic

استرولیسم: شفافیت دقیق و نوری

استرولیthography (SLA) به طور گسترده ای تکنولوژی پرینت 3D را برای میکروفلوئیدها به دلیل ترکیب وضوح بالا و کیفیت سطح، در SLA، یک لیزر فرابنفش به طور انتخابی با استفاده از رزین نور مایع را در یک روش واکنش استاندارد SLA مدرن توضیح می دهد که می تواند رزولوشن های XY 25 را به 50 میکرومتر و ضخامت Z0 تجزیه و تحلیل کند.

مدل سازی تغییر وضعیت: قابلیت های کم و چند-Cost و Multi-Material Capability

مدل سازی رسوبی محدوده (FDM) رشته های تروپلاستی از طریق یک نازل گرم بر روی یک پلت فرم ساخت، در حالی که FDM به طور معمول ویژگی های بزرگتر از SLA تولید می کند، با حداقل ابعاد کانال در حدود 200 تا 400 میکرومتر، مزایای آن شامل تجهیزات کم، انتخاب مواد گسترده و توانایی ترکیب مواد متعدد در یک برش گلوکز واحد برای تست گلوکز، FDM استفاده شده است که به طور مستقیم اثبات می شود.

PolyJet و Multi-Material Print: یکپارچه سازی قابلیت در یک ساخت واحد

فناوری PolyJet، که به عنوان مدل سازی چند جت، قطرات عکس پلیمری بر روی یک پلت فرم ساخت شناخته می شود و تقریبا بلافاصله با نور فرابنفش درمان می شود، ویژگی متمایز آن توانایی انجام چندین ماده به طور همزمان، از جمله پلیمرهای ساختاری سفت، تراز انعطاف پذیر، و مواد پشتیبانی محلول آب، این قابلیت ساخت دستگاه های میکروفلوئیدی را با قطعات یکپارچه شده مانند یک دیافراگم برش و بدون نوار دستی، فراهم می کند.

پیشرفت در طراحی سنسور و فرمول بندی مواد

تصاویر دیواری و کامپوزیت های هیدروگل

عملکرد سنسور گلوکز 3D به شدت به خواص مواد چاپی بستگی دارد. سنتی PDMS ارائه می دهد حساسیت گاز عالی و وضوح نوری، اما مواد چاپ شده 3D باید الزامات اضافی را برآورده کنند: مقاومت در برابر تورم کم چرب، ثبات طولانی مدت آنزیم های بی حرکت و سازگاری با تشخیص نوری یا الکتروشیمیایی. valio یک آنزیم های ذخیره سازی اولیه را بهبود می دهد [این مواد ذخیره سازی شده توسط اکسید کننده] می تواند به طور خاص سرعت تبلیغات میکروارگانیسم های عملکردی را بهبود بخشد.

یکی دیگر از جهت امیدوار کننده شامل هیدروگل تزریق مواد 3D چاپ شده ، این کامپوزیت ها حاوی پلیمرهای هیدروفیلیک هستند که در محیط های کم عمق، تولید تغییرات پویا در هندسه کانال و یا منافذ، محققان نشان داده اند که هیدروژل قابل چاپ بارگیری با نانوذرات پاسخگو به گلوکز، مانند نقاط کوانتومی، که نظارت بر آنفولانزای مبتنی بر تزریق سریع در یک تغییر گلوکز سه بعدی.

پیشرفته معماری کانال برای تقویت مخلوط سازی و کنترل جریان

اندازه گیری دقیق گلوکز نیاز به مخلوط کامل نمونه خون با reagents (و انتقال مایع ثابت از طریق منطقه تشخیص سنتی میکروکانال های بسته به تنهایی، که می تواند نیاز به طول کانال های چند سانتی متر برای دستیابی به مخلوط شدن در سرعت کم جریان است: چاپ سه بعدی باعث می شود تا مناطق پیچیده کانال چاپ شده که تبلیغ های آشفته و به طور چشمگیری کاهش می یابد (Fpenfough).

ادغام مستقیم الکتروشیمیایی و سنسور های زیستی نوری

بیشترین پیشرفت های تحول خطی شامل ساخت عناصر سنجش به طور مستقیم به ساختار 3D چاپ شده است. میلی متر: سنسورهای گلوکز الکتروشیمی با چاپ رد و بدلی مستقیم با استفاده از مواد شیمیایی اکسید کربن یا فلزی تولید شده، سپس عملکرد الکترود کار با گلوکز اکسید شده و یک واسطه الکترون مانند فریریکیان یا پروس، تمام زمان پردازش شده برای کاهش سرعت پردازش الکترونی های سطحی، و کاهش مقدار الکترونی که یک الکترود پردازش شده است.

سنسورهای شاخص گلوکز (FLT:1) از مواد شفاف 3D چاپ شده برای ترکیب دقت سنج یا تشخیص مبتنی بر فلورنس استفاده می کنند، به ویژه از یک سیستم مرجع حساسیت گلوکز 3 - بیش از سیستم های پیوند دهنده گلوکز 100 استفاده می کنند، که در آن گلوکز هیدروژن تولید می کند که با یک تشخیص مبتنی بر کروموژن واکنش می کند تا بتواند یک نمونه های گرافیکی رنگی را تولید کند.

مفاهیم بالینی: سرعت، عدم توانایی و آزمایش غیرمتمرکز

تنظیمات سریع برای مراقبت های حاد

در بخش های اورژانس، واحدهای مراقبت های فشرده و کلینیک های سرپایی، زمان لازم برای به دست آوردن اندازه گیری گلوکز به طور مستقیم بر تصمیم گیری بالینی تأثیر می گذارد. فرایندهای آزمایشگاه مرکزی به طور معمول نیاز به 30 تا 60 دقیقه از قرعه کشی خون به نتیجه، از جمله حمل و نقل نمونه، تجزیه و تحلیل و تأیید نتیجه، برای بیماران ارائه شده با کتواسوئیدوز دیابتی، هیپوگلیسمی بی اطلاع، یا در هر گلوکز، به تاخیر، این پردازش سریع تر می تواند به تجزیه و تحلیل نمونه های کم اثر 3 کاهش دهد.

کاهش هزینه های دراماتیک و دسترسی

مزایای اقتصادی دستگاه های میکروفلوئیدی 3D قابل توجه است. تراشه های سنتی PDMS نیاز به مواد و کار هزینه بین 5 تا 20 دلار در مقیاس کوچک، با دسترسی تمیز اتاق اضافه کردن بیش از حد بالا، مقایسه تراشه 3D چاپ شده توسط SLA یا FDM هزینه های کاهش یافته بین 60.50 و 2 دلار در مواد مصرفی، هنگامی که یک چاپگر آزمایشگاهی در سراسر یک زیرساخت دارویی قابل مقایسه با 10،000 دلار کاهش هزینه های کاهش می تواند کاهش یابد و کاهش هزینه های کاهش یابد.

سفارشی سازی دستگاه و طراحی بیمار-Specific

ساخت دیجیتال اجازه می دهد هر دستگاه بدون ابزار اضافی یا هزینه های تنظیم سفارشی شود.در اصل، یک کلینیک می تواند یک طراحی تراشه را به سطح خاصی از Hematocrit بیمار، ویسکوزیته خون یا انتظار می رود که نمونه های خاص از مخلوط کردن میکرولکس بیمار به طور دقیق یک منطقه تحقیق فعال به جای تمرین معمول، چندین تظاهرات اثبات شده است که به طور خودکار مطالعه 2 را نشان داده اند که یک نمونه های خاص با یک تراشه های کوچک تر را اندازه گیری می کند.

قابلیت واقعی پورتینگ و اتصال برای سلامت دیجیتال

بسیاری از نمونه های سنسور گلوکز 3D به عنوان کارتریج های خود-اعتباری طراحی شده اند که شامل تمام آسیب پذیری های لازم، پورت های معرفی نمونه و عناصر تشخیص آن ها هستند، به طور معمول کمتر از 5 سانتی متر مربع و مصرف کم برق، اغلب کمتر از 100 میلی وات، آنها را برای عملیات باتری گزارش شده مناسب می کند. S شامل چندین قسمت بلوتوث یا نزدیک به ماژول های نظارت بر مصرف قرص است که یک جفت پردازش داده فعال را انتقال می دهد، و یا یک روش های ذخیره سازی داده های ذخیره شده با استفاده از طریق پردازش داده های پردازش داده های پردازش داده های دقیق، که در آن، که در آن، که در آن، که در آن، در آن، در آن، در آن، به طور مداوم، می تواند آنها را به آنها را به جای آن، تنظیم مداوم، تنظیم مداوم، آنها را با استفاده از طریق پردازش داده های مراقبت از طریق پردازش های هوشمند، تنظیم دقیق از طریق پردازش داده های پردازش داده های پردازش داده های پردازش داده های پردازش داده های پردازش داده های پردازش شده با استفاده از طریق پردازش داده ها سازگار کند، تنظیم دقیق و یا پردازش داده های ذخیره شده است، تنظیم دقیق و یا پردازش داده های پردازش های پردازش داده های پردازش داده های پردازش داده ها، تنظیم مداوم، تنظیم دقیق و یا پردازش

• رفع موانع به ترجمه بالینی: مواد، ساخت و مقررات

تضمین طولانی مدت مواد

یکی از چالش های فنی اولیه برای میکروفلوئیدیک 3D ( سنسورها) پیستونی حرارتی (D-printed microfluidic) را بهبود می بخشد، که ثبات طولانی مدت مواد چاپی را افزایش می دهد، بسیاری از داروهای عکاسی تجاری در دسترس، هنگام قرار دادن راه حل های کاهش مقدار اولیه، باعث افزایش تراکم آب، تورم کانال و کاهش دقت مداوم در هنگام حمل و یا ذخیره سازی، می توانند این اثرات را تشدید کنند.

تولید قابلیت های پیش بینی و کنترل کیفیت In-Process

تنوع بین پرینتر های فردی و حتی بین چاپ های متوالی در همان ماشین همچنان یک مانع برای تایید قانونی و روال بالینی است. تفاوت در تراز لایه، شدت درمان و دمای رزین می تواند تراشه ها را با ابعاد کانال های مختلف و شدت سطح، تاثیر می گذارد نرخ جریان و پاسخ سنسور را بررسی کند.

پیاده سازی مسیر های تایید مقررات

آژانس های نظارتی، از جمله سازمان غذا و داروی ایالات متحده (FDA) و همتایان بین المللی آن، اسناد راهنمایی خاصی را به دستگاه های بهبود پزشکی افزودنی-منuacted صادر کرده اند، با این حال، مسیر برای سنسورهای تجزیه و تحلیل دقیق گلوکز 315 در هر روش تشخیص داده شده، باید نشان دهد که دستگاه های آنها استانداردهای عملکرد دقیق برای دقت، دقت، دقت و ثبات را دارند، به طور معمول با یک روش مرجعی که در مورد بررسی مواد مخدر در آن قرار می گیرد، به عنوان نمونه های نظارتی دقیق در مورد نیاز دارد.

افق های نوظهور: پانل های چند منظوره، Wearables و Decentralized Production

گسترش Beyond Glucose به پانل های چند امضایی

ماهیت مدولار سیستم عامل های میکروفلوئیدیک 3D چاپ شده، آنها را به راحتی سازگار با تشخیص چندین مقعد به طور همزمان، با ترکیب جفت های مختلف آنزیم-mediator در الکترودهای جداگانه یا در مناطق تشخیص جداگانه، یک تراشه واحد می تواند گلوکز، lacttalk، کراتینین و بتا-butyrate از یک قطره خون منفرد، چنین پانل های چند منظوره برای تشخیص مولکول های متابولیکی با ارزش بالا، نشان می دهد.

دانلود بازی کامپیوتر 3D-Printed Sensors with Machine Learning

ترکیب جریان های داده گلوکز مداوم با هوش مصنوعی پتانسیل تجزیه و تحلیل پیش بینی شده و سیستم های تایپ انسولین شخصی شده را ارائه می دهد که اندازه گیری گلوکز از سنسور 3D-looped را به یک شبکه عصبی آموزش داده شده برای پیش بینی مسیرهای گلوکز در 30 تا 60 دقیقه آینده، به این معنی است که خروجی شبکه پیش بینی گلوکز پیش بینی شده و یک دوز توصیه شده انسولین است که می تواند به سرعت در این سیستم های انتقال دهنده خودکار متصل شود، اما هنوز به یک سیستم های تشخیص داده نشده است.

تنظیمات قابل حمل و نگهداری

پیشرفت در مواد انعطاف پذیر و تجزیه و تحلیل شده 3D چاپ شده امکان توسعه سنسورهای میکروفلوئیدیک پوشیدنی که نمونه مایع بین المللی را از طریق آرایه های میکرونیازی تجزیه و تحلیل می کنند، این پچ های پوشیدنی می توانند نظارت مستمر گلوکز را بدون نیاز به چسب های انگشتی، ارائه یک جایگزین راحت تر و کمتر دردناک. A 2023 با استفاده از یک بستر انعطاف پذیر 3D چاپ شده با میکروتوکلیدهای کوچک که به پردازش مایع تجزیه و تحلیل شده است، به پردازش مایع تجزیه و تجزیه و تجزیه و تحلیل شده است.

On-Demand، Decentralized Manufacturing

ترکیب پرینتر های کم هزینه 3D و فایل های طراحی منبع باز می تواند احتمال تولید سنسورهای گلوکز میکروسیوئیدی را به طور مستقیم در سایت های بالینی افزایش دهد.یک بیمارستان یا کلینیک می تواند یک کتابخانه دیجیتال از طرح های تراشه معتبر و سنسورهای جایگزین چاپ چاپ را در هر بخش استاندارد کاهش دهد و اجازه می دهد تا وابستگی به زنجیره های پیچیده و مدیریت میکرو کامپوزیت باز در سیستم عامل هایی مانند سرورهای آزمایشگاهی و مجوز های مطالعه منتشر شده در دسترس باشد.

نتیجه گیری: به سوی ادغام بالینی Routine

دستگاه های میکروفلوئیدیک سه بعدی از آزمایشگاه تحقیقاتی در عرصه بالینی حرکت می کنند، که توسط پیشرفت های هماهنگ در حل چاپ، شیمی مواد و ادغام سنسور برای آزمایش گلوکز خون، این دستگاه ها مزایای قانع کننده ای را ارائه می دهند: نتایج در کمتر از دو دقیقه، هزینه های تست زیر یک دلار، سفارشی برای جمعیت های خاص بیمار و تجزیه و تحلیل دقیق با دقت پردازش های پردازش چند منظوره، در حالی که نشان داده شده است، بهبود دقیق مواد و دقیق، در حال حاضر، بهبود یافته است.

برای مطالعه بیشتر در مورد چشم انداز گسترده تر تولید افزودنی در مراقبت های بهداشتی، بررسی جامع در [FLT: مواد بررسی طبیعت [FLT3] را ببینید؛ بحث های دقیق فنی SLA-printed میکرو سیستم عامل های میکروسیاسی را می توان در [F [F] [F [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] در یک دیدگاه بالینی در دسترس است: [F6 و در مورد استفاده از نظر سنجی [F [F [F [F [F]