İmalat ve Macrostructure içeren optik doku hayaletler karakterizasyonu

Bu Fantom Üretim işleminin genel amacı, fare hava yolunu optik olarak ayarlanmış bir polimer içinde modellemektir. İç yapı 3D baskılı olduğundan, bu kalıplama işlemi çeşitli diğer anatomilere uygulanabilir. Bu yöntem, sağlık, üç boyutlu anatomi, dokudaki ışık taşınımını etkileyebilecek doku optiği alanındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir.

Bu tekniğin temel avantajı, bir 3D yazıcı ile çözülebilen herhangi bir yapı için özelleştirilebilir olmasıdır. Bu yöntem, akciğerde ışık taşınması için fiziksel bir model olarak içgörü sağlayabilse de, yakın sistemler veya birden fazla materyal içeren 3D modeller gibi diğer sistemlere de uygulanabilir. Optik özelliklerin doğrulanması için seçici recepie'nin bir polidimetilsiloksan veya PDMS levhasının imalatı ile başlayın.

PDMS reçine kürleme maddesinin ağırlığında 10:1 oranı kullanarak, PDMS reçinesi, titanyum dioksit, Hindistan mürekkebi ve PDMS sertleştirici maddeyi bu sırayla karıştırma kabına dökün. Malzemelerin iyice karıştırılması, kiracı absorpsiyon ve saçılma özelliklerine sahip modernist bir malzemeye izin verecektir. Bu adım, tekrarlanabilir optik özellikler için ayrılmaz bir parçadır.

Malzemeleri hızlı bir karıştırıcıda 60 saniye karıştırın. Titanyum dioksit parçacıkları karıştırma kabına yapışırsa, karıştırıcıda 30 saniye daha karıştırmadan önce parçacıkları kabın tabanından çıkarmak için elle karıştırın. Daha sonra, karışımın ince levhalarını yapmak için karışımı Ross veya Petri kaplarına dökün.

Plakaları hava geçirmez bir negatif basınç odasına yerleştirerek 10 dakika boyunca gazını alın. Daha sonra plakaları önceden ısıtılmış 80 derece fırında 30 ila 60 dakika pişirin. Levhaları fırından çıkardıktan ve soğumaya bıraktıktan sonra, soğutulmuş polimer levhayı kabından çıkarın.

Ardından, düz bir düzgün levha bırakmak için kenarları kesin. Kalibre kullanarak levhanın kalınlığını ölçün. Ardından, entegre bir küre kullanarak plakaların geçirgenliğini ve yansıtıcılığını ölçün.

Entegre küre kurulumunun ışık kaynağını ve spektrometresini açın. Entegre kürenin giriş ve çıkış portlarında küçük bir kolimasyonlu kirişin ortalandığından emin olmak için sistemin hizalamasını kontrol edin. Entegre küre sistemini kalibre etmek için kaynağı kapatın ve entegre kürenin çıkış portunu kapatın.

Üç karanlık spektrum kaydedin. Çıkış portu kapaklı ve giriş portu boşken iletim referansını almak için kaynağı tekrar açın. Şimdi üç spektrum kaydedin.

Ardından, yansıtma standartlarını kullanarak yansıma referans ölçümleri elde edin. Her standardı kürenin çıkış portuna yerleştirin. Her yansıtma standardı için üç spektrum kaydedin.

Ardından, çıkış portundaki kapak ile levhanın geçirgenliğini ölçün. Levhayı, iletim ölçümü için entegre kürenin giriş portuna yerleştirin. Üç spektrum kaydedin.

Levhanın yansımasını ölçmek için çıkış portu kapağını çıkarın ve yansıma ölçümü için levhayı çıkış portuna yerleştirin. Üç spektrum kaydedin. Metin protokolünde açıklandığı gibi optik özellikleri belirlemeye devam edin.

Baskı için polivinil alkol veya yüksek etkili polistiren gibi çözünebilir bir malzeme seçin. Ve katı modeli bu çözünebilir malzemeye yazdırın. Baskı tamamlandığında, destek malzemesini yazdırılan parçadan kırın, çözün veya makineyle işleyin.

Herhangi bir büyük mükemmelliği törpüleyin veya zımparalayın. Yüzey pürüzlülüğünü kontrol etmek için buharla parlatma önemlidir. 3D yazıcının eksenel çözünürlüğü, pürüzlü bir iç yüzey verecek ve bu yüzeyden dağınık yansımaya neden olacaktır.

Basılı parçayı buharla parlatmak için, önce bir mengeneye sabitlenirken basılı parçanın tabanında ince bir çelik veya nitinol tel için boşluklu bir açık delik açın. Ardından, delikten paslanmaz çelik veya nitinol bir tel yayın. Telin uçlarını bükün ve birbirine asın.

Bu, parçanın beher içindeki aseton buharına tamamen daldırılmasına izin verecektir. Ardından teli ve parçayı bir kenara koyun. Aseton buharının solunmasını önlemek için çeker ocakta çalışarak, kabaca %10'u asetonla dolu büyük bir kabı doldurun ve sıcak bir tabağa koyun.

Sonra 100 santigrat dereceye ısıtın. Aseton buharı yoğunlaşması beherin duvarının yaklaşık yarısına ulaştığında, işaretli hava yolu ile ilmekli teli ikinci bir tel üzerinde tutun ve aseton buharı içinde 15 ila 30 saniye bekletin. Yazdırılan parçaların beher duvarlarına veya birbirine temas etmediğinden emin olun.

Yazdırılan parçayı çıkarın ve boş beher veya kabın üzerine asın. Parçayı en az 4 saat kurumaya bırakın. 9.1 g PDMS reçinesini plastik bir karıştırma kabına dökün.

20 mg rutil titanyum dioksit ve ardından 35 mikro litre Hindistan mürekkebi ekleyin. Son olarak, karışımın üstüne 0.91 g kürleme maddesi ekleyin. Son polimer karışımını ısıya dayanıklı kalıba dökün.

Daha sonra, malzemenin optik özelliklerinin doğrulanması için bir polimer levha oluşturmak üzere karışımın küçük bir miktarını ayrı bir kaba dökün. Her iki işaretli hava yolu kalıbını da ayrı bir levhaya yerleştirin, gazı gidermek için bir çan kavanozuna yerleştirin. Vakum işlemine başlayın.

İşaretli hava yolu kalıbındaki polimer yükselmeye başlarsa, yüzey kabarcıklarını patlatmak için havanın çan kavanozuna geri dönmesine izin verin. Sonra tekrar hava çekmeye başlayın. Polimer önemli ölçüde yükselmeyene kadar bu işlemi tekrarlayın.

Bu, karışımı kalıba dökerken ne kadar hava sıkıştığına bağlı olarak 5 ila 10 dakika sürecektir. PDMS artık yükselmediğinde, 15 dakika daha gazdan arındırmaya devam edin. Gazdan arındırma işleminden sonra, havanın yavaşça hazneye geri girmesine izin verin.

Hem işaretli hava yolu fantomunu hem de polimer levhayı çıkarın ve iki saat boyunca 80 santigrat derecede düz bir fırına koyun. Fantomu ve levhayı fırından çıkarın ve 20 dakika soğumaya bırakın. Daha sonra kürlenmiş polimeri kesmeden polimer kalıbını neşter ile sökün.

İşaretli hava yolu tabanının taban plakasının yarısını oturtun. Daha sonra, fantomu iç kısım tamamen eriyene kadar ısıtılmış sodyum hidroksit baz banyosuna yerleştirin. Ve optik olarak temizlenmiş referanslı fantom, dahili bileşen için çözünme süresinin belirlenmesine yardımcı olabilir.

İç yapı çözüldükten sonra, fantomu banyodan çıkarın ve herhangi bir optik ölçüm yapmadan önce tamamen kurumasını bekleyin. Fantom geometrisini metin protokolünde açıklandığı gibi doğruladıktan sonra, polimer levhayı ve entegre küreyi kullanarak fantomun optik özelliklerini doğrulayın. Fantom görüntülemenin temsili sonuçları ve bir 3D akciğer fantomunun iç yapısının doğrulanması gösterilmektedir.

Optik olarak temizlenmiş bir fantomun yeşil ışıklı iç aydınlatması, 3D baskılı parça buharla parlatılmadığında iç yüzeyden dağınık yansımayı gösterir. Tersine, buharla cilalanmış iç yapıya sahip bir fantom, iç yüzeyde minimum dağınık yansımaya sahiptir. Dahili olarak yeşil ışıkla aydınlatılan ve harici algılama ile görüntülenen fantomlar, farklı konsantrasyonlarda optik parçacıklar kullanıldığında farklı bir parlaklık yüzeyi gösterir.

Bu videoda üretilen hayalet, uzamsal olarak dağılmış yüzey parlaklığını göstermektedir. Bununla birlikte, aynı iç yapıya sahip ancak farklı konsantrasyonlarda titanyum dioksit ve Hindistan mürekkebine sahip bir fantom, yüzeyde emildiği gibi çok daha yüksek bir absorpsiyona ve farklı bir parlaklık profiline sahiptir. Bu hayalet titanyum dioksit ve Hindistan mürekkebi içerdiğinden, optik olarak opaktır, bu nedenle iç yapının mikro bilgisayarlı tomografi ile doğrulanması gösterilmiştir.

Bir kez ustalaştıktan sonra, bu teknik uygun şekilde yapılırsa iki gün içinde yapılabilir. Bu videoyu izledikten sonra, 3D baskılı bir yapıya sahip optik fantomların nasıl üretileceğini iyi anlamış olmalısınız. Bu fantom üretim tekniği, bakteri algılama görüntüleme sistemlerinin optimizasyonu için fare akciğerindeki ışık taşınmasını keşfetmek için kullanılır.