3D打印的青蛙腳：改善軟組織的抓握不足問題

盡管醫(yī)療行業(yè)在外科技術(shù)領(lǐng)域取得了令人印象深刻的進(jìn)展，但醫(yī)生們?nèi)匀辉谂鉀Q一個(gè)根本性問題：軟組織抓握。作為微創(chuàng)手術(shù)中的一個(gè)持續(xù)性問題，我們目前使用的具有高夾捏力的笨重抓握器械來操縱軟組織的模型不會滑倒。但這些工具有很多不足之處，完全依靠外科醫(yī)生手中的穩(wěn)定性才能獲得成功。但是，由于一個(gè)雄心勃勃的工程專業(yè)學(xué)生和一些3D打印技術(shù)，可能很快就要改變了。

Tim van Broekhoven是荷蘭Delt科技大學(xué)（TU Delft）最近畢業(yè)的學(xué)生，也是軟組織抓握技術(shù)革新新思路背后的精英人才。 van Broekhoven的工程碩士論文試圖克服目前操作手術(shù)中軟組織的問題。雖然這個(gè)問題本身并不是什么新鮮事，但工程專業(yè)學(xué)生轉(zhuǎn)而尋求靈感的地方至少是創(chuàng)新的。

van Broekhoven在他的摘要中解釋道：“在本質(zhì)上，有幾種動物使用粘附力，以便抓牢，不僅是堅(jiān)硬的，而且是柔軟的基質(zhì)。 在這些動物中，由于壁虎和樹蛙的體重很大，因此壁虎和樹蛙對設(shè)計(jì)抓握系統(tǒng)特別感興趣?！贝鸂柗蛱卮髮W(xué)的畢業(yè)生繼續(xù)描述壁虎和樹蛙的腳趾墊在這里特別相關(guān)，主要的手段，通過這些生物坐下來，爬上，并跳過他們的環(huán)境不滑倒。

這些腳趾墊的內(nèi)部工作原理呈現(xiàn)出最好的自然演化：以微觀層次的柱狀結(jié)構(gòu)為特征，柔軟的腳趾墊也具有堅(jiān)硬的內(nèi)部纖維網(wǎng)絡(luò);所有這一切都有助于增強(qiáng)動物腳和外表面之間的摩擦力或抓地力。也許最令人興奮的是，這種結(jié)構(gòu)可以被模仿，促進(jìn)人為的方式來實(shí)現(xiàn)這些微小的生物展示粘性抓地力。

van Broekhoven在他的題為“模仿壁虎和樹蛙粘著軟基材的論文”中，通過3D打印的方式繼續(xù)研究這一機(jī)制。他寫道，他的基本目標(biāo)是研究用剛性纖維加強(qiáng)軟墊是否會增加軟質(zhì)基材的摩擦，而不是使用無纖維的軟墊。為了檢驗(yàn)他的假設(shè)，  van Broekhoven進(jìn)行了三個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)。

在第一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，他創(chuàng)造了一種專門的聚二甲基硅氧烷（PDMS）墊，其包封3D打印纖維以測試復(fù)合材料的粘附力和摩擦力。在實(shí)驗(yàn)2中，在類似的PDMS墊中使用更硬的3D打印纖維。最后，在最后的實(shí)驗(yàn)中，van Broekhoven在PDMS墊中使用了碳纖維織物。在所有三個(gè)實(shí)驗(yàn)中，不同硬度的硬和軟明膠基材都起作用，軟明膠用作人體軟組織的“幻影”。

來源：中國3D打印網(wǎng)
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