犠牲成分の蒸発を用いた三次元微細構造を作る過程

この手順の全体的な目標は、3次元の微小血管構造を作製することです。これは、最初にスズ2シュウ酸塩をポリ乳酸繊維に組み込むことにより犠牲繊維を作成することによって達成されます。2番目のステップは、パターニングプレートを使用して繊維を3次元的にパターニングすることです。

次に、繊維を埋め込み樹脂にキャストします。最後のステップは、熱と真空下で樹脂から繊維を排出することです。最終的に、微小血管系は、熱交換、物質輸送、自己修復システムなど、多くの目的に使用できます。

一般的に、この方法に不慣れな個人は、繊維を扱うために必要な手先の器用さと視覚認識の程度が高いため、苦労します。繊維の化学処理やパターンプレートの糸引きは、手と目の協調と特殊な機器を必要とするため、習得が難しいため、この方法を視覚的にデモンストレーションすることが重要です。カスタマイズされたスピンドルと既知の直径のポリ乳酸繊維の供給源を使用して、繊維触媒注入プロセスを開始します。

ここでは、200ミクロン。必要な量の繊維をスピンドルの下部4分の3に巻き付けます。繊維の重なりを減らして、密封可能なボトルで最大の表面積の露出を提供します。

400ミリリットルの脱イオン水と40ミリリットルのジスバリック水を混合します。1つ30。ボトルを閉じて、均質な溶液が得られるまで振とうします。

次に、1000ミリリットルのビーカーを摂氏37度の水浴に入れます。400ミリリットルのトリフルオロエタノールをビーカーに注ぎます。ビーカーに水ディスパー溶液を加え、均一になるまでかき混ぜます。

混合物に1グラムのマラカイトグリーンまたは他の染料を加え、溶解するまで攪拌します。次に、スピンドルをデジタルミキサーに取り付け、スピンドルが下から半インチになるように高さを調整します。ミキサーを400 RPMに設定し、ゆっくりとミキシングを開始します。

混合物に1.3グラムのシュウ酸スズ触媒を加えます。pHが約6.8〜7.2になるまで、水酸化ナトリウムを使用して混合物のpHを調整します。次に、ビーカーに蓋を固定し、スピンドルの回転を500RPMに増やします。

これを最初の 2 時間のうち 24 時間維持します。発生したシュウ酸スズの凝集を手動で分解します。24時間の終わりに、オーブンを摂氏35度に予熱します。

スピンドルをミキサーから取り外し、オーブンに入れます。一晩乾かしておきます。少なくとも8時間の乾燥後、スピンドルをオーブンから取り出し、スピンドルから繊維をほどきます。

繊維から余分な触媒を取り除きます。微小血管ガス交換ユニットの製造は、目的の微小血管パターンを持つレーザーカット真鍮パターニングプレートのペアを取得することから始まります。プレートをクリップホルダーに取り付けます。

マイクロチャネルごとに10インチの長さの触媒ファイバーをカットします。繊維径に合わせてカットしたプレートを使用して、繊維に残っている触媒を取り除きます。ホットグルーガンの先端を使用して、繊維の端を先細にします。

これを行うには、ファイバーチップをゆっくりと押し出します。完了したら、真鍮のパターニングプレートペアの一致する穴に繊維を通します。次に、プレートをモールディングボックスにねじ込みます。

プレートを取り付けるときは、繊維がねじれていないことを確認してください。次に、カスタムテンションボードのチューニングペグにファイバーチップをひもでつなぎ、PLAファイバーをぴんと張るまで張力をかけます。張力をかけすぎて繊維が切れないように注意してください。

圧縮空気を使用して、ファイバーパターンから余分な微粒子を取り除きます。次に、ポリジメチルキシンベースとその硬化剤を10対1の容量比で混合し、混合物を乾燥ジャーに入れます。真空下で10分間混合物を脱気します。

PDMS混合物を成形ボックスに注ぎますが、繊維の上に直接注ぐことはありません。26ゲージの針を使用して、モールディングボックス内または繊維間の気泡を取り除きます。完了したら、アセンブリを摂氏85度で30分間硬化させます。

ボックスが冷めたら、真鍮プレートをモールディングボックスから外し、プレートを曲げたり、強く引っ張りすぎたりしないようにします。硬化した第1段を成形ボックスから取り出します。繊維の外径の少なくとも2倍のゲージを備えた皮下注射針を使用して、RTVエンドキャップに穴を開け、針に繊維の糸を通します。

次に、針を取り外します。穴のパターンは真鍮のパターンプレートと似ている必要がありますが、より広く広がっている必要があります。次に、エンドキャップを大きなモールディングボックスに固定します。

PDMSの第2ステージを注ぎ、残っている気泡をすべて取り除きます。再度、摂氏85度で30分間硬化させました。2回目の硬化後、サンプルから余分なPLA繊維を切り取ります。

摂氏210度の真空オーブンに24時間、またはほとんどのPLA繊維が排出されるまで置きます。PLAを除去できない場合は、1ミリリットルのクロロホルムを注入して、マイクロチャネルに残っているものを溶解します。以上でユニットの製作は完了です。

この手順は、ガス交換ユニットに見られるような微小血管構造を樹脂で作製する方法を提供します。上部に表示。左下には、構造のセグメントの詳細が表示されます。

染料は視覚的な明瞭さのために使用されています。右側は、マイクロチャネルを作成するために使用された200ミクロンと300ミクロンの穴の六角形のパターンです。マイクロチャネルは完全に中空で、50ミクロン未満で分離できます。

微小血管網の構造は、犠牲線維によって形成できる構造によってのみ制限されます。マイクロチャネル内に漏れとプラグの両方が現れる可能性があります。このガス交換ユニットの左側にはプラグがあります。

これらは多くの場合、溶剤で除去できます。右側は漏れの例です。これらは、犠牲繊維が完全に洗浄されていないか、十分に張力がかかっていない場合に形成されます 一度習得すると、この技術は繊維の作成に45分、微小血管ユニットの製造に60分で行うことができます。

このビデオを見た後、犠牲繊維に立体パターンを作成し、膨大なプロセスをトラブルシューティングする方法をよく理解しているはずです。