Name: Snelle en Low-cost Prototyping van medische hulpmiddelen met behulp van 3D-Gedrukt Mallen voor Liquid Injection Molding (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-06-27T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 43 s
Description: Leer een snelle en kosteneffectieve methode voor het prototypen van medische hulpmiddelen met behulp van 3D-geprinte mallen voor vloeibare injectiegietvormen.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

De auteurs bedanken Sungwon Lim voor intellectuele bijdragen aan apparaat- en malontwerp, evenals Jambu Jambulingam en Rebecca Grossman-Kahn voor het creëren van intravaginale siliconensondes met behulp van dit proces. Dit werk wordt ondersteund door de Bill en Melinda Gates Foundation, de Vodafone Americas Foundation en de FDA (2P50FD003793).

<ol><li>Painter, P. C., Coleman, M. M. Essentials of Polymer Science and Engineering. DEStech Publications. , Lancaster, PA. (2009).</li>
<li>Rosato, D. V., Rosato, M. G., Schott, N. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reaction+Injection+Molding%5BTitle%5D)+AND+%22Plastics+Technology+Handbook+-+Volume%22%5BJournal%5D)">Reaction Injection Molding.</a> Plastics Technology Handbook - Volume. 2, 103-139 (2010).</li>
<li>Cybulski, E. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aCybulski%2C+E+%22Plastic+Conversion+Process%3A+A+Concise+and+Applied+Guide%22">Plastic Conversion Process: A Concise and Applied Guide</a>. , CRC Press: Boca. Raton, FL. (2009).</li>
<li>Ortiz, H. ernández, J,, Osswald, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+processing+of+silicone+rubber%3A+Liquid+versus+hard+silicone+rubbers%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Polymer+Science%22%5BJournal%5D)">Modeling processing of silicone rubber: Liquid versus hard silicone rubbers.</a> Journal of Applied Polymer Science. 119, 10-1002 (2010).</li>
<li>Dym, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Injection+Molds+and+Molding%3A+A+Practical+Manual%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Injection Molds and Molding: A Practical Manual.</a> , 395, New York, NY. (1987).</li>
<li>Mueller, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stereolithography-based+prototyping%3A+case+histories+of+applications+in+product+development%5BTitle%5D)+AND+%22Northcon+95.+IEEE+Technical+Applications+Conference+and+Workshops+Northcon.+%2C+305%E2%80%93310%2C+doi%3A10.1109%2FNORTHC.1995.485087%22%5BJournal%5D)">Stereolithography-based prototyping: case histories of applications in product development.</a> Northcon 95. IEEE Technical Applications Conference and Workshops Northcon. , 305–310, doi:10.1109/NORTHC.1995.485087. , (1995).</li>
<li>Hilton, P. Rapid Tooling: Technologies and Industrial Applications., 288, Press: Boca. , Raton, Florida. (2000).</li>
<li>Ahn, S. -H., Montero, M., Odell, D., Roundy, S., Wright, P. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anisotropic+material+properties+of+fused+deposition+modeling+ABS%5BTitle%5D)+AND+%22Rapid+Prototyping+Journal%22%5BJournal%5D)">Anisotropic material properties of fused deposition modeling ABS.</a> Rapid Prototyping Journal. 8 (4), 248-257 (2002).</li>
<li>Cheah, C. M., Tan, L. H., Feng, C., Lee, C. W., Chua, C. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+investment+casting%3A+direct+and+indirect+approaches+via+fused+deposition+modelling%5BTitle%5D)+AND+%22The+International+Journal+of+Advanced+Manufacturing+Technology%22%5BJournal%5D)">Rapid investment casting: direct and indirect approaches via fused deposition modelling.</a> The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 23 (1-2), 1-2 (2004).</li>
<li>Harris, A., Wild, P., Stopak, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silicone+Rubber+Substrata%3A+A+New+Wrinkle+in+the+Study+of+Cell+Locomotion%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Silicone Rubber Substrata: A New Wrinkle in the Study of Cell Locomotion.</a> Science. 208 (4440), (1980).</li>
<li>Moisan, M., Barbeau, J., Moreau, S., Pelletier, J., Tabrizian, M., Yahia, L. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-temperature+sterilization+using+gas+plasmas%3A+a+review+of+the+experiments+and+an+analysis+of+the+inactivation+mechanisms%5BTitle%5D)+AND+%22International+journal+of+pharmaceutics%22%5BJournal%5D)">Low-temperature sterilization using gas plasmas: a review of the experiments and an analysis of the inactivation mechanisms.</a> International journal of pharmaceutics. (1-2), 226-221 (2001).</li>
<li>Etemadi, M., Chung, P., Heller, J., Liu, J., Rand, L., Roy, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Towards+BirthAlert+-+A+Clinical+Device+Intended+for+Early+Preterm+Birth+Detection%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">Towards BirthAlert - A Clinical Device Intended for Early Preterm Birth Detection.</a> IEEE Trans Biomed Eng. 10, (2013).</li>
<li>Etemadi, M., Chung, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+device+to+trend+impedance+and+fluorescence+of+the+cervix+for+preterm+birth+detection%5BTitle%5D)+AND+%22Conf+Proc+IEEE+Eng+Med+Biol+Soc.+2013%2C+176%E2%80%939%2C+doi%3A10.1109%2FEMBC.2013.6609466%22%5BJournal%5D)">Novel device to trend impedance and fluorescence of the cervix for preterm birth detection.</a> Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2013, 176–9, doi:10.1109/EMBC.2013.6609466. , (2013).</li>
<li>Owen, S. R., Harper, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical%2C+microscopical+and+fire+retardant+studies+of+ABS+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer+Degradation+and+Stability%22%5BJournal%5D)">Mechanical, microscopical and fire retardant studies of ABS polymers.</a> Polymer Degradation and Stability. 64, 449-455 (1999).</li>
<li>Cassidy, P. E., Mores, M., Kerwick, D. J., Koeck, D. J., Verschoor, K. L., White, D. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemical+Resistance+of+Geosynthetic+Materials%5BTitle%5D)+AND+%22Geotextiles+and+Geomembranes%22%5BJournal%5D)">Chemical Resistance of Geosynthetic Materials.</a> Geotextiles and Geomembranes. 11, 61-98 (1992).</li>
<li>Akay, M., Ozden, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+influence+of+residual+stresses+on+the+mechanical+and+thermal+properties+of+injection+moulded+ABS+copolymer%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Materials+Science%22%5BJournal%5D)">The influence of residual stresses on the mechanical and thermal properties of injection moulded ABS copolymer.</a> Journal of Materials Science. 30 (13), (1995).</li>
</ol>

Geen van de auteurs hebben eventuele concurrerende financiële belangen ten aanzien van het werk beschreven in dit artikel.

Van alle stappen beschreven, voorzichtig matrijs ontwerp is het meest kritisch voor het succes. De mal master moet worden gemaakt als een vast lichaam met externe geometrieën gelijk aan het uiteindelijke apparaat. Deze geometrieën moet worden aangepast om rekening te houden met enig materiaal krimp als gevolg van de gekozen elastomeer evenals resolutie en toleranties 3D-printer. Plaatsing van schimmel scheidingslijnen en doorgaande gaten voor draadeinden en schroeven zijn van elkaar afhankelijk. Het toevoegen van scheid...

Vloeibare spuitgieten (LIM) (ook bekend als reactie spuitgieten) wordt vaak gebruikt om elastomeer apparaten van thermohardende elastomeren produceren, maar hoge gereedschappen en apparatuur kosten vereisen een groot deel van up-front investeringen 1. Bovendien LIM kan technisch uitdagende en duur om te implementeren in gevallen met complexe geometrie en eisen voor buitenlaag. Daardoor is het meestal onpraktisch traditionele LIM gebruik in ultra-lage hoeveelheden of met een vroeg stadium apparaat ontwerpen die vaak maken iteratieve revisies. De typische procedure voor het spuitgieten elastomeermaterialen gaat injecteren vloeibare monomeren bij drukken ongeveer 150 psi in een mal met behulp van gespecialiseerde molding machines 2. De temperaturen en drukken worden gecontroleerd om laminaire stroming zorgen en lucht wordt opgesloten in de matrijs 3 te voorkomen. Grondstoffen zijn meestal twee delen cure systemen, zoals platina behandeling silicone, thoed worden in aparte en temperatuur gecontroleerde kamers gehouden voorafgaand aan de injectie. Beide componenten van de grondstof worden gepompt in een hoge-druk mengkamer die vervolgens voedt in de vormholte. Uitharding wordt bereikt door de aanwezigheid van een katalysator en temperaturen van 150-200 ° C 4. Mallen zijn meestal vervaardigd uit staal of aluminium om nauwkeurige toleranties om een goede afdichting te creëren rond afscheid randen 3,5. Helaas is deze werkwijze in het algemeen meer geschikt voor grootschalige productie gegeven spuitgietapparatuur hoge kosten en de vereiste gespecialiseerde injectie en feedback controlesystemen. Bij rapid prototyping van polyurethaan (PU) delen, is het mogelijk stereolithografie (SLA) om een mal meester creëren en produceren een siliconen rubber mal 6,7. Deze techniek is niet geschikt voor buitenlaag omdat het moeilijk nauwkeurige uitlijning van omspoten onderdelen voldoen, zoals de siliconen doorontwerp, niet een stijve structuur. Bovendien productie van apparaten met complexe geometrieën, zoals invaginations of uitgeholde delen, is moeilijk of onmogelijk. De eis voor complexe of nauwkeurige mal scheidingslijnen en stijve dunne elementen zijn vaker wel dan niet, onverenigbaar is met de vloeibare rubber molding proces. De hiervoor genoemde productie-omvang of laat stadium prototyping processen zijn vaak onpraktisch voor een vroeg stadium medisch hulpmiddel ontwikkeling waarbij een paar apparaten moeten worden geproduceerd voor proof-of-concept en haalbaarheid in menselijke studies, zoals vaak het geval is in de academische laboratorium en start-up bedrijf omgevingen. Het gebrek aan alternatieven betekent vaak dat zelfs de ontwikkeling in een vroeg stadium zou hoge kosten, waarvoor vele apparaat ontwikkelaars om het apparaat de functionaliteit te beperken of zet de ontwikkeling in de wacht terwijl de extra gelden worden bijeengebracht. Dit draagt ​​bij tot een dramatische vertraging van het ontwikkelingsproces aangezien een groot deel van medische hulpmiddelen re<html> katern implementatie van complexe functies. Het is ook moeilijk om de dure ontwikkeling van dergelijke inrichtingen financieren aangezien proof-of-concept gegevens dikwijls nog niet vastgesteld. We ondervonden deze obstructie in een recent project binnen deze lab, die de ontwikkeling van een siliconen intravaginale sonde betrokken bij omspoten elektrische en optische sensoren die welke een komvormige tip te voldoen aan bepaalde cervicale geometrieën. De in dit artikel beschreven proces documenteert onze poging om deze vicieuze cirkel te omzeilen en snel te bereiken proof-of-concept voor LIM medische hulpmiddelen. De in figuur 1 techniek deconstrueert de LIM proces in 5 hoofdactiviteiten: (1) mould design &amp; productie, (2) vormstelsel (3) elastomeer mengen, (4) elastomeer injectie, en (5) elastomeer uitharding &amp; vormlosproces. pg &quot;width =&quot; 600 &quot;/&gt; .. Figuur 1 Protocol Overzicht Overzicht van het protocol, dat houdt in: (1a) het maken van een mal met behulp van computer-aided design tools, (1b) 3D printen van de schimmel stukken, (2) monteren van de mal stukken met behulp van draadeinden en schroeven, ( 3) het mengen van vloeibare elastomeer en laden in een injectiespuit, (4) het injecteren van het vloeibare elastomeer in de matrijs met een gemodificeerde exsiccator, (5a) uitharden van de elastomeer in een droogstoof en (5b) vormlossing het geharde elastomeer apparaat de mal stukken. Schimmel ontwerp behelst de uitwerking van een mal meester in computer-aided design (CAD)-software, aftrekken van de mal meester uit een massief blok en definitie van schimmel scheidingslijnen. Mold stukken worden gemaakt en vervolgens geassembleerd met behulp van schroeven, staven, en noten met overmolded componenten gepositioneerd in de vormholte. Elastomeer mixing Daarbij kunnen delen A en B van grondstoffen en ontgassen aan potentiële lege ruimten in het materiaal te verwijderen. Vervolgens elastomeer injectie omvat drukgedreven vullen van de vormholte, gevolgd door elastomeer uitharding in een droogstoof chemische verknoping van de polymeerketens waarborgen. Het afbreken van het spuitgietproces in deze stappen kunnen wij traditionele LIM apparatuur afzien ten gunste van goedkope alternatieven. Bijvoorbeeld, in plaats van bewerking van een metalen matrijs of gieten siliconenrubber mal van een mal meester, de mallen van de in dit manuscript beschreven protocol zijn gemaakt van acrylonitril butadieen styreen (ABS) plastic met een gefuseerde-Deposition Modeling (FDM) 3D printer 8,9. Vergeleken met het bouwen van metalen mallen of SLA mallen, FDM is over het algemeen een goedkoper en sneller proces. Tamelijk complexe mallen kunnen snel worden afgedrukt op een eigen 3D printer of goedkoop geproduceerd door een van de vele aan 3D printing beschikbare diensten. Zo werd een complex achtdelige 3D geprint matrijs gebruikt om de aangetoonde intravaginale sonde in de resultaten representatief deel gegoten en getoond in figuren 14 en 15. Alle onderdelen van deze vorm kan ongeveer 1,5 dagen worden afgedrukt op een eigen 3D printer. Doorlooptijden voor eenvoudiger mallen kan een paar uur. De totale tijd die nodig is om een ​​apparaat met FDM 3D printers mallen maken prototype is vergelijkbaar met de tijd nodig om een ​​mal gegoten uit siliconen rubber en polyurethaan prototype maken. Echter, met behulp van FDM 3D-printers om mallen te maken zorgt voor verschillende dingen die niet gemakkelijk kan worden bereikt met behulp van een siliconen mal: (1) veel thermohardende elastomeren kunnen worden gebruikt, mits de-3D geprint schimmel kan de vereiste hardingstemperaturen tolereren, (2) complexe geometrieën kan worden gemaakt met het gebruik van veel verschillende schimmels Stukjes naad, en (3) het gebruik van stijve matrijs stukken maakt nauwkeurige en reproduceerble uitlijning van overmolded componenten binnen de mal holte. In plaats van een traditionele LIM machine die het samen mengen, injectie en uitharding, is het mogelijk om een ​​laboratorium mixer homogene menging, een gemodificeerd exsiccator voor injectie, en een standaard droogstoof voor het genezen waarborgen. Het injectiesysteem werd gemaakt met behulp van off-the-shelf componenten en omvat de toevoeging van een positieve druk toevoerleiding in de exsiccator die verbinding maakt met een injectiespuit gevuld met gemengde elastomeer. Kamer onder druk in bench top exsiccatoren wordt meestal geregeld door een driewegkraan tussen de kamers, een vacuüm toevoerleiding, en de sfeer. De gewijzigde exsiccator voegt een positieve druk toevoerleiding voeden aan de achterkant van een spuitplunjer. Dit maakt de creatie van een 40-50 psi drukverschil dat voldoende is om vloeibaar materiaal injectie in de matrijsholte. Deze techniek liet ons toe om produce siliconen intravaginale sondes met accenten van elektrische en optische sensoren om proof-of-concept gegevens te verzamelen voor een Fase I klinische studie. Silicone is gekozen vanwege de behoefte aan biologische inertheid en het vermogen te steriliseren met een verscheidenheid van methoden 10,11. Verder heeft de inrichting een vereiste complexe en onconventionele komvormige geometrie aan het uiteinde van de sonde als de sensoren zich bevinden om met de cervix. Zonder het gebruik van de beschreven techniek, zou het een veel duurder en langdurig proces om deze apparaten te produceren zijn. Deze aanpassing van de LIM proces vermindert kosten en uitrusting in vergelijking met de traditionele LIM-proces, waardoor het praktisch om een ​​snelle en iteratieve benadering voor het ontwerpen elastomere toestellen aannemen.

```html
<table>
 <tbody>
 <tr>
 <td>ABS Model Material</td>
 <td>Stratasys</td>
 <td>P430</td>
 <td>Model Material voor uPrint Plus SE (Stap: Vormontwerp & Productie)</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Soluble Support Material</td>
 <td>Stratasys</td>
 <td>SR-30</td>
 <td>Ondersteunend materiaal voor uPrint Plus SE (Stap: Vormontwerp & Productie)</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Underwater Silicone Sealant, 2.8 Oz Tube, Clear</td>
 <td>McMaster-Carr Supply Company</td>
 <td>7327A21</td>
 <td>Silicone RTV voor het afdichten van openingen bij vormscheidingslijnen (Stap: Vormsamenstelling)</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Tubing, 1/8" ID, 1/4" OD, 1/16" Wall Thickness, Ultra-chemical-resistant Tygon PVC, Clear</td>
 <td>McMaster-Carr Supply Company</td>
 <td>5046K11</td>
 <td>Vormt een adapter voor spruitstuk/loop tussen vorm en spuit met elastomeer (Stap: Elastomeer Mixen)</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Coupling, Adapter, Straight, Male Quick-turn (Luer lock) X 1/8" Tube Barb, Nylon</td>
 <td>McMaster-Carr Supply Company</td>
 <td>51525K123</td>
 <td>Verbind spruitstuk/loop tussen vorm en spuit met elastomeer (Stap: Elastomeer Mixen)</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Coupling, Adapter, Staight, Female Quick-turn (Luer lock) X 1/8" Tube Barb, Nylon</td>
 <td>McMaster-Carr Supply Company</td>
 <td>51525K213</td>
 <td>Verbind spruitstuk/loop tussen vorm en spuit met elastomeer (Stap: Elastomeer Mixen)</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Cap, Female Quick-turn (Luer lock), Nylon</td>
 <td>McMaster-Carr Supply Company</td>
 <td>51525K315</td>
 <td>Dop om te voorkomen dat siliconen uit de vorm lekken na injectie (Stap: Elastomeer Mixen)</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Liquid Silicone Rubber (LSR) 30 - 10:1, Implant Grade</td>
 <td>Applied Silicone Corporation</td>
 <td>PN40029</td>
 <td>Vervang door de elastomeer van uw keuze.  Dit is degene die wordt gebruikt voor de intravaginale sonde (Stap: Elastomeer Mixen)</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Syringes (BD), 1 ml Slip-Tip, non-sterile clean, bulk</td>
 <td>Cole-Parmer</td>
 <td>WU-07945-00</td>
 <td>Spuiten voor het overbrengen van elastomeermateriaal (Stap: Elastomeer Mixen)</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Syringes (BD), 1 ml Slip-Tip, non-sterile clean, bulk</td>
 <td>Cole-Parmer</td>
 <td>WU-07945-04</td>
 <td>Spuiten voor het overbrengen van elastomeermateriaal (Stap: Elastomeer Mixen)</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Syringe, 20 ml, Open Bore, Solid Ring Plunger and Grip</td>
 <td>Qosina Corporation</td>
 <td>C1200</td>
 <td>Spuiten voor het overbrengen van elastomeermateriaal.  Open bore wordt gebruikt voor zeer stroperige elastomeers. (Stap: Elastomeer Mixen)</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Needle (BD), Non-sterile Clean with Shields, 18 G x 1.5" Lg., Stainless Steel, BD Bulk</td>
 <td>Cole-Parmer</td>
 <td>WU-07945-76</td>
 <td>Gebruikt voor het verwijderen van luchtkolom tussen spuitpomp en elastomeer (Stap: Elastomeer Mixen)</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Plastic Cups, 12 Oz., Clear</td>
 <td>Safeway</td>
 <td>N/A</td>
 <td>Gebruikt voor het mengen van siliconen in THINKY Mixer (Stap: Elastomeer Mixen)</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Polyethylene Bag, Open-Top, Flat, 5" Width x 6" Height, 2-MIL Thk.</td>
 <td>McMaster-Carr Supply Company</td>
 <td>1928T68</td>
 <td>Gebruikt voor het mengen van siliconen in THINKY Mixer (Stap: Elastomeer Mixen)</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Rubber Band, Latex Free, Orange, Size 64, 3-1/2" L x 1/4" W</td>
 <td>McMaster-Carr Supply Company</td>
 <td>12205T96</td>
 <td>Gebruikt voor het mengen van siliconen in THINKY Mixer (Stap: Elastomeer Mixen)</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Parafilm Wrap, 4" W</td>
 <td>Cole-Parmer</td>
 <td>EW-06720-40</td>
 <td>Gebruikt voor het mengen van siliconen in THINKY Mixer (Stap: Elastomeer Mixen)</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Syringe Barrels with Stoppers, Luer Lock, Air Operated,&nbsp; 50 ml</td>
 <td>EWD Solutions</td>
 <td>JEN-JG50A-15</td>
 <td>Kleinere spuiten kunnen worden gebruikt als er minder elastomeer nodig is, maar zorg ervoor dat het compatibel is met Air Operated Syringe Adapter in injectiekamer (Stap: Elastomeer Mixen)</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Sealant Tape, Pipe Thread, 50' Lg x 1/4" W, 0.0028" Thk, 0.5 G/CC Specific Gravity</td>
 <td>McMaster-Carr Supply Company</td>
 <td>4591K11</td>
 <td>Teflon Tape voor luchtdichte afdichtingen rond de draden (Stap: Elastomeer Injectie)</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Scalpel Blades, Disposable, No. 22</td>
 <td>VWR</td>
 <td>21909-646</td>
 <td>Gebruikt voor het snijden van slangen en ontvormen (Stap: Uitharding & Ontvormen)</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Kimwipes</td>
 <td>VWR</td>
 <td>21903-005</td>
 <td>&nbsp;(Stap: Uitharding & Ontvormen)</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>2-Propanol, J. T. Baker</td>
 <td>VWR</td>
 <td>JT9334-3</td>
 <td>&nbsp;(Stap: Uitharding & Ontvormen)</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>uPrint Plus SE 3D Printer</td>
 <td>Stratasys</td>
 <td>uPrint Plus SE</td>
 <td>Andere 3D-printers kunnen worden gebruikt (Stap: Vormontwerp & Productie)</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Screw, Cap, Hex Head,&nbsp; 1/4"-28, 2-1/2" Lg, 18-8 Stainless Steel</td>
 <td>McMaster-Carr Supply Company</td>
 <td>92198A115</td>
 <td>Schroeven die worden gebruikt met moeren om de vorm te comprimeren (Stap: Vormsamenstelling)</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Nut, Hex, 1/4"-28, 7/16" Wd, 7/32" Height, 18-8

snelle en low-cost prototyping van medische hulpmiddelen met behulp van 3d-gedrukt mallen voor liquid injection molding

Rapid and Low-cost Prototyping of Medical Devices Using 3D Printed Molds for Liquid Injection Molding

Biologisch inerte elastomeren zoals silicone gunstig materialen voor medische apparaat fabricage, maar vormen en genezing van deze elastomeren met behulp van traditionele vloeibare spuitgietprocessen kan een duur proces te wijten zijn aan gereedschappen en apparatuur kosten. Bijgevolg heeft het traditioneel onpraktisch vloeibare spuitgieten voor goedkope, rapid prototyping toepassingen geweest. We hebben een methode bedacht voor een snelle en goedkope productie van vloeibare elastomeer spuitgiet apparaten die gesmolten Deposition Modeling 3D-printers voor schimmels design en een gewijzigde desiccator als een injectie systeem gebruikt. Lage kosten en snelle doorlooptijd in deze techniek verlagen de drempel om iteratief ontwerpen en prototyping complexe elastomeer apparaten. Bovendien kan CAD-modellen die in dit proces later worden aangepast voor metalen gietvorm tooling ontwerp, waardoor een gemakkelijke overgang naar een traditionele spuitgietproces. Wij hebben deze techniek gebruikt voor de productie intravaginal sondes met een complexe geometrie, evenals overmolding over metalen onderdelen, met behulp van instrumenten die vaker beschikbaar zijn binnen een academische onderzoekslaboratorium. Echter, deze techniek gemakkelijk worden aangepast aan vloeibare spuitgegoten inrichtingen voor vele andere toepassingen.

De schimmel en intravaginale sonde in de figuren 14 en 15 toont representatieve resultaten van de in dit artikel bedoelde procedure. <img alt="Figuur 14" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51745/51745fig14highres.jpg" width="500" /> Figuur 14. Volledig geassembleerd Mold. Volledig gemonteerde mal voor intravaginale sonde apparaat. <p class="jove_content" fo:keep-together.within-page="...

We hebben een methode ontwikkeld voor lage kosten en snelle prototyping van vloeibare elastomeer rubber spuitgiet apparaten bedacht door gesmolten Deposition Modeling 3D-printers voor schimmels design en een gewijzigde exsiccator als een vloeibaar injectiesysteem.

Snelle en Low-cost Prototyping van medische hulpmiddelen met behulp van 3D-Gedrukt Mallen voor Liquid Injection Molding

Biologically inert elastomers such as silicone are favorable materials for medical device fabrication, but forming and curing these elastomers using ...

Het algemene doel van deze procedure is het vervaardigen van een vloeibaar elastomeer-apparaat met een aangepaste geometrie met behulp van 3D-geprinte malonderdelen. Dit wordt bereikt door eerst de gewenste malgeometrie te ontwerpen in CAD-software en de malonderdelen 3D te printen. De tweede stap bestaat uit het assembleren van de malonderdelen tot een volledige mal, waarna het bereide vloeibare elastomeer in de malholte wordt geïnjecteerd.De laatste stap is het uitharden van het vloeibare elastomeer en het verwijderen van het resulterende apparaat uit de mal. Uiteindelijk maakt deze techniek de snelle creatie van kleine en goedkope medische hulpmiddelen mogelijk in een omgeving met beperkte middelen, wat normaal gesproken alleen mogelijk zou zijn in een industriële omgeving of op grotere productieschaal. Het belangrijkste voordeel van deze techniek ten opzichte van traditioneel vloeistofinjectiegieten is dat het de creatie van elastomere hulpmiddelen mogelijk maakt in een academische omgeving of een omgeving met beperkte middelen.Deze techniek kan worden gebruikt om prototypes van medische hulpmiddelen te creëren voor gebruik in klinische studies om de haalbaarheid van nieuwe medische technologieën te beoordelen. De mogelijkheid om nieuwe medische hulpmiddelen snel, kostenefficiënt en met een korte iteratiecyclus te valideren, verlaagt de drempels voor de ontwikkeling van hulpmiddelen en het bewijs van concept aanzienlijk. De methode die we specifiek beschrijven, is het inbedden van elektrische en optische sensoren in een intravaginaal sondeapparaat dat is ontworpen voor het scannen van menselijk cervixweefsel.Over het algemeen kunnen personen die nieuw zijn met deze techniek in het begin moeite hebben vanwege de ontwerpbeperkingen die gepaard gaan met het gebruik van 3D-geprinte materialen en meerdere malonderdelen om een mal te maken. We hopen dat onze demonstratie van deze techniek zal helpen bij toekomstige pogingen om een mal te ontwerpen en de nodige stappen uit te voeren om elk gewenst elastomeer apparaat te verkrijgen. De eerste stap is het gebruik van computer-aided design-software om een malmaster op schaal te ontwerpen.Hier in SolidWorks is de master van de intravaginale probe. Deze heeft een bekerachtige structuur aan één uiteinde en een handvat en een apart CAD-bestand. Extrudeer een rechthoek tot een rechthoekig prisma dat groot genoeg is om de malmaster te omsluiten.Importeer het masterbestand van de mal in het bestand met het rechthoekige prisma. Richt de mastermal zo uit dat deze gecentreerd is en volledig is omsloten door het prisma. Combineer de bestanden en gebruik een subtractie-operatie om de malholte te creëren.Definieer vervolgens de delen van de mal om een bilaterale scheidingslijn te creëren. Begin in het rechter plattegrondoverzicht. Definieer een rechthoekige 2D-schets die zich uitstrekt van de basis van de bekerachtige structuur tot de bovenkant van de sondegreep.Breng snedes aan in de positieve en negatieve X-richtingen. Dit resulteert in bilateraal symmetrische malonderdelen om een radiale scheidingslijn te creëren. Begin in het rechter zijaanzicht.Gebruik een 2D-schets om een radiaal symmetrische scheidingslijn te creëren die de Y-as bevat en door interne regio's van de bekerachtige geometrie loopt. Gebruik een omwentelingsuitsnijding op de schets om een radiaal symmetrisch maladeel te isoleren dat de mal bij elkaar houdt. Definieer doorgaande gaten door een cirkelvormige 2D-schets te definiëren met een standaard spelinggatmaat die overeenkomt met de te gebruiken staaf of schroef.Pas vervolgens de functie 'geëxtrudeerde uitsnijding' (extruded cut) toe op de schets. Er worden zowel verticale als horizontale doorgaande gaten gemaakt om de malstukken volledig te fixeren. Nadat alle scheidingslijnen in de doorgaande gaten zijn gedefinieerd, wordt dezelfde procedure gebruikt om een toegangspunt voor het inlaatkanaal (gate) van elastomeer A aan de onderzijde van de malholte te definiëren.Voeg daarnaast ontluchtingskanalen toe zodat overtollig elastomeer uit de mal kan weglopen. Isoleer elk malonderdeel door kenmerken te onderdrukken of niet te onderdrukken. Sla elk malonderdeel nu op als een bestand dat compatibel is met de te gebruiken 3D-printer.Laad de bestanden vervolgens in de 3D-printer en wacht tot ze klaar zijn; voor deze mal en opstelling duurt dit ongeveer één dag. Nadat het printen is voltooid en de onderdelen zijn gereinigd, is montage de volgende stap. Voeg de malonderdelen samen met alle componenten die overmolded moeten worden.Hier.De overmolded componenten bestaan uit roestvrijstalen buizen en elektronica. Plaats voor deze mal draadeinden in enkele doorgaande gaten en houd deze op hun plaats met twee tegenmoeren aan één uiteinde om een steunstructuur te vormen bij het toevoegen van een onderdeel; zorg er altijd voor dat de doorgaande gaten zijn uitgelijnd. Wanneer de mal voltooid is, plaatst u de resterende schroeven en stangen en zet u alle uiteinden van de stangen vast met moeren.Bereid vervolgens het maken van een kanaal in de gietpoort van de mal voor. Gebruik hiervoor een adapter met een ribbelkoppeling naar een mannelijke luer-lock. Voer deze in de poort van de malholte in.Zorg voor een nauwe aansluiting. Neem ongeveer vier inch siliconenslang met barb-naar-female lure lock-adapters. Bevestig deze aan elk uiteinde en verbind deze slang met de adapter en de poort van de matrijsopening.Nadat deze stap is voltooid, moet de injectiekamer worden voorbereid. Ga verder met het mengen van het elastomeer. Gebruik na het voorbereiden van de injectiekamer het volume van de mal om de benodigde hoeveelheden van de elastomeercomponenten, deel A en B, te bepalen. Maak vervolgens een wegwerpbeker van kunststof, een plastic zak en enkele elastiekjes klaar.Plaats een plastic bekertje op een weegschaal en zet deze op nul. Giet de vereiste hoeveelheden van deel A en deel B in het bekertje. Kleurconcentraten worden hier ook toegevoegd.Sluit de opening van het bekertje af door er een plastic zak overheen te trekken. Bevestig de zak met drie tot vier elastiekjes. Plaats het bekertje vervolgens in een centrifugale menger en meng gedurende twee minuten om een homogene menging te waarborgen, gevolgd door nog eens één tot twee minuten op de DGA-instelling.Om ondertussen de injectiespuit voor het elastomeer te maken, begint u met een spuit van 50 milliliter met een male luer lock. Gebruik een female luer lock dop om de onderkant af te dichten. Beveilig de afdichting vervolgens met parafilm en één elastiekje.Haal het elastomeer uit de plastic beker en breng het over naar de spuit van 50 milliliter. Plaats vóór het invoegen van de zuiger een spuitnaald om te voorkomen dat er lucht in de spuit wordt ingesloten. Plaats de naald met de scherpe kant naar beneden langs de wand van de spuit, zonder het elastomeer aan te raken.Plaats vervolgens de zuiger in de spuit totdat er geen zichtbare luchtkolom meer is tussen de zuiger en het elastomeer. De volgende stap is het injecteren van het elastomeer in de mal. Verwijder de female dop van de spuit met het geprepareerde elastomeer en verbind de blootgestelde male lure lock spuitpunt met de female adapter die naar de poort van de geassembleerde mal leidt.De assemblage is nu klaar voor de injectiekamer. Bevestig de pneumatische spuitenadapter van de injectiekamer aan de achterzijde van de spuit, zodat zowel de mal als de spuit in hun respectievelijke posities worden gehouden. Sluit de injectiekamer en zorg ervoor dat er een luchtdichte afsluiting is gevormd.Dit is de schematische weergave van het systeem. Nadat de injectiekamer is afgedekt, is de volgende stap om de kamer te isoleren en er zeker van te zijn dat de vacuümbron in verbinding staat met de kamer en de zuiger van de spuit. Trek vervolgens langzaam een vacuüm aan totdat ongeveer -14.5 PSI is bereikt.Handhaaf deze druk en verbreek de verbinding tussen de vacuümbron en de spuitplunjer, terwijl u een verbinding tot stand brengt met de positieve luchtoevoer. Verhoog de positieve druk vanuit de luchtoevoer geleidelijk totdat een druk van ten minste 25 tot 35 PSI is bereikt. Wacht enkele seconden tot de spuitplunjer de bodem van de spuit heeft bereikt, voordat u het systeem terugbrengt naar atmosferische druk.Wanneer de mal is uitgenomen, worden de buisjes van het gietgat van de mal losgekoppeld. Plaats een female luer-lock dop op de male adapter om de stroom van het elastomeer te voorkomen. Laat dit uitharden.Plaats de mal in een oven met temperatuurregeling. Het apparaat in deze video wordt gedurende vijf uur uitgehard bij 70 °C. Verwijder de mal na afloop van de uithardingstijd uit de oven en laat het apparaat afkoelen tot kamertemperatuur.Ontvorm vervolgens het instrumenthouder-apparaat. Dit instrument van medische kwaliteit was in ongeveer twee dagen voltooid, inclusief het printen van de malonderdelen. Een blik in de kopvormige regio toont zes elektroden en het uiteinde van de houder voor een glasvezelsonde.Alle overmolded kenmerken, de opening voor de glasvezelsonde en een USB-kabel voor de elektroden bevinden zich aan de achterzijde. Met deze techniek hebben we meer dan 40 intravaginale sondeapparaten gefabriceerd voor gegevensverzameling. In een klinische studie heeft dit specifieke apparaat ons in staat gesteld het gebruik van cervixfluorescentie en impedantie voor het monitoren van zwangerschap te bestuderen.Voor tekenen van vroeggeboorte is het belangrijk om eraan te denken de mal zorgvuldig te ontwerpen, scheidingslijnen en doorvoeropeningen nauwkeurig te kiezen. De volledig geassembleerde mal is zowel lineair als rotationeel gefixeerd, terwijl tegelijkertijd een eenvoudige verwijdering van het volledig uitgeharde apparaat mogelijk is. Eenmaal beheerst kan deze techniek een paar uur tot een dag in beslag nemen, afhankelijk van de specifieke geometrie of complexiteit van het gewenste elastomere apparaat.We hebben aangetoond dat dit een haalbare methode is voor het ontwikkelen van prototypes van therapeutische en diagnostische medische hulpmiddelen, maar de procedure kan ook worden toegepast op de ontwikkeling van elastomere hulpmiddelen en vele andere toepassingen.

rapid-low-cost-prototyping-medical-devices-using-3d-printed-molds-for

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

Een bioprinter werd gebruikt om gevormde hydrogelen gebaseerd op een offer mal maken. De poloxamer mal werd opgevuld met een tweede hydrogel en vervolgens geëlueerd, waardoor holtes die gevuld waren met een derde hydrogel. Deze methode maakt gebruik van snelle elutie en goede bedrukbaarheid van poloxameer om complexe architecturen uit biopolymeren genereren.

Afdrukken warmteresponsieve Reverse Mallen voor de schepping van Patterned Hydrogelen Twee-component voor 3D Cell Culture

In dit artikel beschrijven we verschillende technieken voor microfluïdische snelle prototypeplatforms. De voorgestelde technieken zijn gebaseerd op ultraviolet (UV) gevoelige en temperatuurgeharde epoxyharsen, op polydimethylsiloxaan (PDMS) gebaseerde buizen, draadverbinding en anisotrope kleeffolies. De gepresenteerde assemblageprocedures zijn ontwikkeld voor zowel eenmalig gebruik als herbruikbare microfluïdische systemen.

High Throughput Microfluidic Rapid en Low Cost Prototyping Verpakking

Dit protocol beschrijft een platform voor het fabriceren van zelf geassembleerde weefsel ringen in verschillende afmetingen met behulp van een aangepaste 3D-gedrukte kunststof schimmel. PDMS negatieven worden genezen in de 3D-gedrukte mal; vervolgens is agarose gegoten in de uitgeharde PDMS negatieven. Cellen worden overgeënt in de resulterende agarose putten waar ze in weefsel ringen aggregaat.

Fabricage van aangepaste Agarose putten voor het zaaien van de cellen en weefsel Ring zelf-assemblage met behulp van 3D-gedrukte mallen

Hierin presenteren wij een snelle, facile en goedkope methode voor het fabriceren van aangepaste Polydimethylsiloxaan mallen die kunnen worden gebruikt voor de productie van hydrogel gebaseerde gemodificeerde weefsels met complexe geometrieën. Daarnaast beschrijven we resultaten van mechanische en histologische evaluaties uitgevoerd op gemanipuleerde cardiale weefsels geproduceerd met behulp van deze techniek.

Aangepaste ontworpen weefselkweek mallen van Laser-geëtst meesters

Een protocol voor het fabriceren van spuitgieten inzetstukken voor complexe geometrie met micro functies op oppervlakken met Additive Manufacturing (AM) wordt gepresenteerd.

Een zachte Tooling Process Chain voor spuitgieten van een 3D-Component met Micro pijlers

Hier presenteren we een protocol voor de bouw van een druk-gecontroleerde spuitpomp om in microfluidic toepassingen worden gebruikt. Deze spuitpomp is gemaakt van een additief vervaardigde lichaam, off-the-shelf hardware en open-source elektronica. Het resulterende systeem is goedkoop, eenvoudig om te bouwen, en levert goed gereguleerde vloeistofstromen zodat snelle microfluidic onderzoek.

Drie-dimensionale afdrukken van thermoplastische materialen maken geautomatiseerd injectiespuit pompen met controle van de Feedback voor Microfluidic toepassingen

Het doel van dit werk is het ontwerpen en bouwen van een reservoir gebaseerde smeltextrusie driedimensionale printer gemaakt van open-source en low-cost componenten voor toepassingen in de biomedische en food printing industrie.

Ontwerp van een Open-Source, Low-Cost Bioink en Food Melt Extrusie 3D Printer

Dit project stelt kleine laboratoria in staat om een eenvoudig te gebruiken platform te ontwikkelen voor de fabricage van nauwkeurige meerlaagse microfluïdische apparaten. Het platform bestaat uit een driedimensionaal geprinte microscoopmaskeruitlijnadapter waarmee meerlaagse microfluïdische apparaten met uitlijningsfouten van &lt;10 μm werden bereikt.

Ontwerp en ontwikkeling van een driedimensionaal gedrukte microscoopmaskeruitlijnadapter voor de fabricage van meerlaagse microfluïdische apparaten

We demonstreren het gebruik van patroon aerosol kleefstoffen 3D papier microfluïdische inrichtingen te construeren. Deze methode van lijm aanvraagformulieren semi-permanente banden tussen de lagen, waardoor eenmalig gebruik apparaten op non-destructief gedemonteerd na gebruik en te vouwen complexe nonplanar structuren te verlichten zijn.

Met behulp van Adhesive gestructureerd om Construct 3D Paper microfluïdische apparaten

Er wordt een high-throughput microarray-methode beschreven voor de identificatie van polymeren die bacteriële oppervlaktebinding op medische apparaten verminderen.

High-throughput Identificatie van bacteriën Repellent Polymers for Medical Devices

Leer een snelle en kosteneffectieve methode voor het prototypen van medische hulpmiddelen met behulp van 3D-geprinte mallen voor vloeibare injectiegietvormen.

Snelle en Low-cost Prototyping van medische hulpmiddelen met behulp van 3D-Gedrukt Mallen voor Liquid Injection Molding

Meer video's verkennen