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3D打印百科
美国空军研究实验室申请了3D打印鼻子仿真器的专
发表日期:2021-02-01 15:44 浏览次数:186
      康铭光电科技网2月1日讯,来自俄亥俄州代顿市的美国空军研究实验室(AFRL)的研究人员已为3D打印鼻子模拟器申请了专利。不露面的喙被称为具有多种采样模式的鼻子模拟器,可用于气流评估,旨在作为上呼吸系统的精确科学复制品,使研究人员能够评估空气质量对呼吸生理的影响。 AFRL的发明者Angela Dixon和Saber Hussain相信3D打印鼻子对于研究与呼吸有关的危害(例如缺氧,空气中的纳米颗粒和挥发性有机化合物)非常有用。
        研究人员指出:“与典型的鼻腔铸型不同,这种创新的生物混合上呼吸道模型可以更准确地表示生理呼吸功能,并进行时空相关的组织分析。在这里,我们已将电子和生物元素结合在一起,以开发一种机器人生物杂交体。”
3D打印鼻子模拟器
3D打印鼻子模拟器。图片来自美国AFRL。
  复制人的鼻腔
        人鼻子的内部解剖结构比人们最初预期的要复杂。当然,以前已经尝试过,但是为模拟鼻腔的复杂性而构建的生物工程系统很少能精确到足以用于高级空气质量研究的水平。此外,虽然以前的模型主要是通过研究那些将身体捐献给科学的人而创建的,但现代3D和CT扫描技术的兴起使我们能够与还活着的志愿者合作。
         因此,AFRL的鼻子基于真实人鼻腔的诊断图像,并设计为在Stratasys PolyJet和Carbon DLS 3D打印机上进行打印。为了赋予设备自主呼吸的能力,研究人员还连接了风扇系统,以模拟现实的气流。鼻子内部是一组气流探头,旨在检测诸如空气速度之类的参数,并检测特定的鼻部组织相互作用。这用于绘制吸入的气体和颗粒与鼻子的缝隙接触的位置和时间。
       更深入地研究鼻孔,我们实际上可以看到模拟器包括八个带有探针孔的独立模块滑片,以容纳传感器。堆栈的每个部分都允许研究人员研究鼻腔的非常特殊的部分,并使用不透气的垫圈将它们密封在一起以形成一个连续的通道。
       研究人员得出以下结论:“我们通过推动开发更多栩栩如生的机器人设备,以双重方式提供人类固有的先进机械功能和生物结构,努力提高生物工程技术的成就标准。正在进行的工作将包括通过表征设备内可达到的流速来验证该鼻子模拟器系统。”
鼻子连接到风扇系统以模拟吸入
  鼻子连接到风扇系统以模拟吸入。图片来自美国AFRL。
  美国空军应用3D打印
      虽然鼻子模拟器可能被认为是有点遥不可及,但它是空军近年来开展的许多3D打印相关项目之一。去年,美国空军的一个研究小组使用台式树脂3D打印机设计并3D打印了手术牵开器。该医疗器械旨在在物流困难的环境中使用,在这些环境中,并非总是能够使用常规方法重新储存医疗用品。

       在其他地方,在空军维持中心,一支工程师团队成为第一个成功测试美国空军飞机发动机内的3D打印金属部件的工程师。这一里程碑对于TF33-P103发动机的备件生产来说是一个好兆头,该发动机为B-52 Stratofortress等飞机提供动力。