Table of Contents

Sự tiến hóa nhanh chóng của sản xuất thêm, thường được biết đến như là in 3D, đang tái tạo lại cảnh quan của thiết bị y tế và sản xuất. Trong số các ứng dụng hứa hẹn nhất là tùy chỉnh các thành phần của hệ thống tuyến tụy nhân tạo - thiết bị đóng kết nối với nhau mà tự động phân phối insulin cho người mắc loại 1. Bằng cách cho phép sự tái tạo nhanh, địa lý phức tạp, và sự điều chỉnh đặc biệt của bệnh nhân, các giới hạn in ấn đặc trưng cho sản xuất truyền thống. Bài này xem xét cách mà công nghệ này được sử dụng để tự động hóa các bộ cảm biến, insulin, và tổng hợp, và cuối cùng cải thiện kết quả của cuộc sống và chất lượng chất lượng của nó.

Hiểu hệ thống Pancreas nhân tạo và trường hợp tùy chỉnh

Một tuyến tụy nhân tạo không phải là một bộ phận thay thế cơ quan, mà là một hệ thống kết hợp ba yếu tố cốt lõi: một bộ phận kiểm soát đường huyết (CGM), một máy bơm insulin và một thuật toán kiểm soát được, và CGM có thể cải thiện mức độ điều khiển liên tục của glycem, và hệ thống bơm này cung cấp insulin, và thuật toán này dùng dữ liệu để điều chỉnh sự phân phối trong thời gian thực.

Tuỳ biến là quan trọng vì không có hai bệnh nhân nào có cùng một điểm tương đồng, sự phân phối chất béo dưới da. Một bộ cảm biến nằm trên một đường cong có thể gây ra đau đớn, giảm độ chính xác hoặc dẫn đến thất bại sớm. Tương tự, một ống bơm insulin có thể đưa ra góc dưới chiều có thể tạo ra sự không nhất quán của insulin. Việc in 3D cung cấp một đường dẫn đến các thành phần thiết kế phù hợp với hình thái cá nhân, nhờ đó làm tăng sự thoải mái, tiếp tục, và hiệu quả điều trị.

Công nghệ in 3D trong sản xuất thiết bị y học

Một số phương pháp sản xuất thêm một lần nữa được sử dụng để sản xuất các thành phần tuyến tụy nhân tạo, mỗi thành phần có lợi riêng biệt. [FLTT:0] Phương pháp mô hình phát triển bổ sung [FDM] [FLTTTTTTTTTTT:1] dùng các sợi dây thần kinh nhiệt âm như PLA, PETG, hoặc y học cao cấp. [LM: và thích hợp cho việc sử dụng các nhà ở, ngoặc, và các phần không thể dự phòng]. [LTT: những phần phức tạp của mô phức tạp, cấu trúc cơ học, cấu trúc cơ bản và các phần cơ bản] có khả năng hiệu ứng hóa màu sắc phức tạp, mặc định dạng cơ bản.

Tuỳ biến thành phần và bộ nhạy liên tục của Glucose

Bộ cảm biến CGM là thành phần tinh vi nhất của hệ thống, thường gồm một điện cực nhỏ được gắn vào dưới da, một nhà ở gắn liền với da, và một máy phát không dây gửi dữ liệu.

Nhà ở của bộ cảm biến cá nhân

Những miếng dán chuẩn có thể gây khó chịu cho da hoặc không thích hợp với đường cong, với 3D scan và in, một nhà riêng có thể được thiết kế để phân phối sự căng thẳng của cơ bụng, giảm việc bóc vỏ vỏ và phản ứng da.

Sự thiếu trưởng thành và tương thích sinh học

Việc sản xuất thêm cho phép nhà ở có tường mỏng hơn và tính năng tích hợp hơn, không thể mốc. Chất nhựa SLA xác nhận để tiếp xúc với da (v. d., từ Formlabs hay Asiga) có thể tạo ra các bao chắn sinh học có khả năng tương ứng với nhau để bảo vệ các thiết bị điện tử còn lại. Các nhà nghiên cứu cũng đã in các mảng cần thiết (tiple driple d. d., xâm nhập lớp da ngoài mà không có đau - đang tạo ra chất lượng tín hiệu. 2023) so với [FL: 0] So với bộ cảm biến nhỏ bằng máy in nhỏ có độ nhạy của thông thường.

Góc và độ sâu được tùy chỉnh

Những sợi cáp chuẩn có thể được gắn với các cơ chế cấy cố định. Đối với bệnh nhân gầy, việc chèn vào sẽ giảm bớt khó chịu; đối với những người có mô bị nhiễm trùng, một góc sâu hơn đảm bảo cảm biến chạm tới chất lỏng liên kết. Sự tùy chỉnh này dễ hiểu và hiệu chỉnh bằng cách tái tạo bản mẫu thử nghiệm in trước khi thử nghiệm lâm sàng.

Để đọc thêm, cơ quan quản lý thực phẩm và ma túy Hoa Kỳ cung cấp hướng dẫn về các thiết bị y tế 3D in, gồm cả việc xem xét vật chất và thử nghiệm hiệu suất. Xem [FLT: 0] FDA: 3D in các thiết bị y khoa [FLT: 1].

Tùy chỉnh thành phần giao hàng Insulin: Máy bơm, Cannulas và kết nối

Máy bơm Insulin đưa các vi chất béo qua một ống cannula được đưa vào các mô dưới da, hồ chứa, bồn tắm và bộ lọc nước đều có thể được lợi ích từ việc in 3D.

Thiết kế Cannula được tô sáng

Kim loại hoặc Teflon có thể làm thẳng, nhưng sản xuất thêm có thể tạo ra các đường cong hoặc các hình học có thể làm giảm tổn thương mô và cải thiện sự phân tán insulin. Một con cannula in với các cảng vi mô có thể phân phối insulin trên một vùng lớn hơn, giảm sự tích tụ và môi trường xung quanh. Chất nhựa dẻo dễ nhiễm độc được in với SLA đã được thử nghiệm trong ống nghiệm và được thể hiện để chống lại trong khi duy trì tỷ lệ chảy tương đương với các sản phẩm thương mại.

Nhà máy bơm tự chọn và các công cụ định sẵn

Máy bơm có thể được gắn liền với dây nịt hoặc túi, nhưng hình chữ nhật cứng của chúng có thể khó chịu trong lúc ngủ hoặc tập thể dục.

Giải pháp giao thoa

Các ống nối giữa ống bơm với bộ truyền thông là điểm thất bại phổ biến. Các bộ kết nối 3D in có thể được thiết kế bằng các cấu trúc hình học kiểu căng thẳng để ngăn chặn sự thay đổi và ngắt kết nối tình cờ. Các khớp nối nhanh chóng với các tính năng đính kèm được in ra cho phép dễ dàng thay thế bằng công cụ. Vì các kết nối là nhỏ và phức tạp, in chúng trong một phần, loại bỏ các bước lắp ráp và giảm nguy cơ rò rỉ.

Chẳng hạn, một nhóm tại Đại học Cambridge đã in một máy bơm insulin tự động cho phép bệnh nhân sử dụng ống tiêm chuẩn với một mẫu bơm cụ thể, mở rộng sự tương thích của thiết bị.

Hợp nhất và Nhà ở: Cung cấp nguồn điện và thuật toán

Thuật toán điều khiển thường chạy trên một vi điều khiển được giữ trong máy bơm hoặc một thiết bị riêng biệt.

Tuỳ chỉnh cho bộ phát và bơm vá có bộ phát điện và máy quét cá nhân

Nhiều hệ thống tuyến tụy nhân tạo hiện đại dùng “máy bơm khí áp áp dụng cho da, giúp cơ thể bơm được hình thành theo đường cong chi, giảm dấu chân và cải thiện thẩm mỹ.

Cách chống nước và thông gió

Việc sản xuất thêm có thể tạo ra các kênh khí ga và niêm phong được hòa nhập vào nhà ở. Các vật liệu có thể in bằng Silicon có thể tạo ra những con hải cẩu nén để ngăn cản hơi ẩm xâm nhập vào trong khi cho phép pin được dùng trong khi tắm hoặc bơi, một thiết bị in sẵn có thể bảo vệ một cách đáng tin cậy mà không cần thêm nhiều người.

Sự trung kiên cấu trúc và sự giảm cân

Các cấu trúc hình kim tự tháp được in bên trong nhà có thể duy trì sức mạnh trong khi giảm cân. phân tích nguyên tố Finite kết hợp với thiết kế tạo ra xương sườn hình dạng hữu cơ cho phép việc phân phối các vật liệu từ các thiết bị điện nhạy cảm. kết quả là hệ thống nhẹ hơn, thoải mái hơn vẫn chịu được ảnh hưởng hàng ngày.

Lợi thế của việc in 3D trong sự phát triển mô nhân tạo

Lợi ích của việc sản xuất thêm mở rộng hơn nhiều so với tùy biến đơn giản.

Thiết kế nhanh và lặp lại

Việc tiêm thuốc theo truyền thống đòi hỏi phải mất nhiều tuần để sản xuất. với in 3D, một khái niệm có thể được thiết kế trong CAD, in một đêm, và được kiểm tra vào ngày hôm sau. tốc độ này tăng tốc chu kỳ đổi mới, cho phép các kỹ sư tinh luyện hình học cảm biến, đối xứng với các đường ống và giao diện kết nối nhanh chóng. mẫu thất bại thì rẻ tiền và dễ bỏ đi, khuyến khích sự khám phá.

Chi phí sản xuất bánh mì nhỏ cho người lớn

Để biết những triệu chứng hiếm gặp hoặc số bệnh nhân đặc biệt (v.g.g., phụ nữ có thai, những người mẹ có nhu cầu sinh nở), lượng sản xuất có thể quá thấp để biện hộ cho việc sản xuất hàng loạt.

Sự tương thích và an ủi với sinh học tăng cao

Vật liệu được chứng nhận sử dụng y tế - như nhựa lớp 6 U.S.A., polyether ether ketone (PEK), và y học phân hủy silicon - hiện có trong dạng in được. Thành phần in từ những vật liệu này có thể được tiệt trùng qua tự động hay ethlenoxin. Các màng nhĩ tự chọn giảm các điểm áp suất và độ kích thích, tăng thời gian mặc và sự hài lòng của bệnh nhân.

Hợp nhất về những tính chất phức tạp

Ấn loát 3D cho phép tạo ra các tính năng mà không thể trừ được: các kênh nội bộ cho dây cáp cảm biến, bẻ khóa các đoạn băng gắn liền với vòng đai của bệnh nhân, hoặc các cấu trúc xốp để giúp làm tăng khả năng thông gió da.

Cách điều trị đặc biệt của bệnh nhân

Khi các thành phần được điều chỉnh cho phù hợp với cá nhân, hiệu suất của hệ thống sẽ được cải thiện.

Những thử thách và sự cân nhắc

Bất kể tiềm năng của nó, việc in 3D vào việc sản xuất tuyến tụy nhân tạo phải đối mặt với những trở ngại.

Sự tương thích sinh học và triệt sản vật chất

Không phải mọi vật liệu in được chấp nhận để tiếp xúc với da hoặc mặc quần áo dài, ngay cả chất dinh dưỡng có thể tương ứng sinh học có thể bị giảm thiểu khi được khử trùng nhiều lần hoặc khi tiếp xúc với các dạng insulin. Kiểm tra nghiêm trọng là để đảm bảo các bộ phận in không ngăn chặn các chất hóa học hoặc mất ổn định chiều.

Tiến trình chấp nhận điều chỉnh

Vì quá trình in có thể gây ra sự biến đổi (sự trì hoãn, sự xác định, chiều không gian), các nhà sản xuất phải thể hiện một hệ thống quản lý chất lượng nhất quán qua từng mẻ một. Để có thể tạo ra các thiết bị đặc trưng riêng, bệnh nhân chỉ một lần - có thể phức tạp hóa con đường điều chỉnh.

Khả năng này và tính không suy xét

Trong khi việc in 3D vượt trội tại các mẻ nhỏ, việc phóng to hàng ngàn thiết bị gây ra những thách thức trong đầu và bảo đảm chất lượng. Máy in cần phải được điều chỉnh, vật liệu phải được theo dõi và kiểm tra (thử nghiệm kỹ lưỡng, độ bền) phải được tích hợp vào sản xuất. Cách tiếp cận đa hợp 3D để tạo ra các phần tự chọn và việc tạo hình cho các phần được chuẩn hóa.

Chi phí và khả năng truy cập

Những máy in công nghiệp 3D và vật liệu được cấp chứng nhận vẫn còn đắt tiền, hạn chế việc tiếp cận các phòng khám nhỏ hơn hoặc nhóm nghiên cứu. Tuy nhiên, khi công nghệ trưởng thành và các thiết kế mã nguồn mở mở, chi phí đang giảm. Hệ thống [FLT: 0] [FLT: 0] [FLT: 1],] đã chứng minh các thành phần có thể in, mặc dù không phải là mã hóa tập hợp kỹ thuật tổng hợp.

Hướng tương lai: Hệ sinh học in và tổng hợp hoàn toàn

Việc tìm kiếm phía trước, việc in 3D có thể giúp tạo ra một tuyến tụy sinh học thật sự. Các nhà nghiên cứu đang khám phá [FLT:], dựa trên sinh học để lưu trữ các tế bào beta insulin bên trong giàn giáo thủy điện. Những cấu trúc này có thể được cấy ghép dưới tuyến tụy bản địa và loại bỏ nhu cầu bơm và cảm biến bên ngoài.

Một thiết bị in có thể tích hợp một bộ cảm biến đường tiểu, một vi ống điều khiển địa phương trong một vùng linh hoạt.

Một cách khác thú vị là in [FLT: 1] [FLT: 1], nơi các bộ phận in thay đổi hình dạng theo thời gian khi nhiệt độ, PH, hay nồng độ phân giải.

Để biết thêm về cấu trúc tuyến tụy in, xin xem AFS BMFFS Science &D; kỹ thuật [FLT: 1).

Kết luận

In 3D đang chuyển đổi thiết kế và sản xuất các thành phần tự động, cho phép tùy chỉnh trước đây là không thể thực hiện được. từ nhà ở cảm biến cá nhân và nhà kính tối ưu hóa thành những chiếc hộp có thể ergonic, sản xuất thêm những thiết bị sản xuất tốt hơn, thực hiện tốt hơn, và cải thiện sự thoải mái của bệnh nhân. trong khi những thử thách trong vật liệu, sự chấp thuận điều chỉnh, sự chấp thuận và tính chất cao vẫn còn, tiếp tục nghiên cứu và giảm chi phí để tăng tốc.