研究

研究人员破解Xbox主机开发纳米级医疗3D打印机

研究人员来自丹麦工业大学(DTU)已重新批准A组件Microsoft Xbox 360.开发高分辨率大容量纳米级3D打印机,应用于医疗领域。

为了彻底简化SLA 3D打印系统,该团队从Xbox 360主机上取下了一个光学拾取单元(OPU)组件,以取代传统的立体光刻(SLA)光学系统。由于OPU的成本不到5美元,研究人员的解决方案可能会使这类设备的可购性提高数千英镑。

“有了我们的3D打印机,可以打印微米和纳米级的3D对象,我们可以从打印分辨率从几十微米到数百纳米,而不需要昂贵的专业组件,”DTU的博士生、研究团队成员Tien-Jen Chang说。

“与其他立体刻印系统相比,我们最终还会制造出更简单、更紧凑的纳米级3D打印机。”

xbox360光学拾取单元(上部)用蓝色激光照射基板,用于微/纳米级3D打印(下部)。照片由jesper scheel。
xbox360光学拾取单元(上部)用蓝色激光照射基板,用于微/纳米级3D打印(下部)。摄影:Jesper Scheel/DTU。

硬件黑客为负担得起和简化

破解消费电子产品和再利用元件是一个有趣的途径,可以利用现成的技术更快地开发出成本更低的研究设备。通过对Xbox OPU的改造,DTU团队希望降低更多研究人员使用微纳米级3D打印技术的门槛。

在无政府主义生物黑客网络the之后,医疗3D打印领域也曾发生过硬件黑客攻击四贼醋集体开发了一个自制药物的3D打印工具包它是工业化学反应器的一种方便的替代品。这种被称为药剂师微实验室的设备能够合成用于治疗艾滋病、阿片类药物过量和药物流产等疾病的自制药物。集体也有3D打印实惠的版本epipen.和各种各样的其他医疗设备

开源3D打印技术,得到了诸如RepRap项目, 哪个在2018年庆祝其十周年,是技术、软件和过程可以做到的另一种方式所有人都可以进入在开放SLA 3D打印设备的可负担性方面,DTU的研究人员采用了类似的精神。

高清数字多功能光盘(HD dvd)光学拾取单元(OPU) 3D打印使用光聚合。
高清数字多功能光盘(HD dvd)光学拾取单元(OPU) 3D打印使用光聚合。通过通信物理的图像。

黑客攻击OPU.

OPU是读写蓝光、高清dvd和cd等光盘数据的组件。Xbox OPU不仅提供了光源,而且在紧凑的尺寸下还提供了衍射受限的光学元件,考虑到它的高精度测量和多波长激光模式,研究人员认为它将是传统SLA光学系统的理想替代品。

该团队从Xbox 360中提取了HD-DVD OPU,并基于反向SLA系统设计了他们自己的3D打印机,引导激光点向上。OPU发射405纳米激光,聚焦在光聚合槽内,嵌入式控制器连接到定制的OPU驱动程序和电机驱动程序,以调整激光强度和波长。通过嵌入式控制器与计算机通信实现打印过程,电机驱动器分别控制xy轴和z轴线性工作台,分辨率分别为312.5 nm和62.5 nm。

传统的SLA系统需要外部传感器来进行打印、基板平整和实现高精度打印,而DTU研究人员提出的OPU 3D打印系统直接使用嵌入式传感器来确定焦点和基板表面之间的纳米分辨率的距离。该传感器还可以调节基片表面、OPU焦平面和倾斜台,而音圈电机调节物镜来测量光致聚合物的厚度。

由于这些改变,DTU团队认为他们的OPU嵌入式传感系统可用于显着优化和提高微型和纳米级3D打印的产量。

DTU副教授En Te Hwu说:“我们相信这项技术可以影响医疗技术的不同领域。”“开发我们自己的3D打印机的最初目标是能够打印立方厘米体积的微/纳米尺度的分辨率,为我们自己的微容器为基础的药物输送开发。我们在市场上找不到能做到这一点的3D打印机系统。所以我们必须自己制造。”

使用HD DVD光学拾取单元(OPU)作为开发的3D打印机的核心光学模块,开发了3D打印机。通过通信物理的图像。
开发了以HD dvd光拾取单元(OPU)为核心光模块的3D打印机。通过通信物理的图像。

更方便的医疗3D打印

除了3D打印用于口服药物输送的微型容器外,研究人员还预见了该技术在医疗领域的更广泛应用。他们也相信OPU系统在商业化方面有“巨大的潜力”,并计划在未来几年内建立一个基于这项研究的分拆公司。

Hwu继续说道:“除了3D打印我们的头发直径的微型容器,以更有效地开发口服药物,该系统还可以用于打印无痛的微型针,用于皮肤贴片,以加速经皮药物给药的开发。”

该技术的其他潜在应用可能包括为细胞培养环境打印3D结构,以进行更精确的体外药物测试研究,以及打印具有纳米结构表面的生物兼容微设备,以杀死细菌。

“最终,我们的目标是帮助患者体验更好的诊断和治疗,例如通过更准确的医疗诊断、更有效的口服药物和更好的皮肤贴片。”

关于研究人员的技术的进一步信息可以在题为“微型和纳米级3D打印使用光学拾取装置从游戏控制台”,发表在通信物理学期刊。该研究由T. chang,L.Vaut,M.Voss,O. Ilchenko,L. Nielson,A. Boisen和E. Hwu的VAUT。

订阅爱游戏备用网址3D打印行业通讯ayx体育彩票关于增材制造的最新消息。你也可以通过跟踪我们来保持联系推特喜欢上我们Facebook。

寻找添加剂制造业的职业?访问3 d打印工作来选择行业中的角色。

特色图片显示xbox360光学拾取单元(上部)用蓝色激光照射基板,用于微/纳米级3D打印(下部)。照片由jesper scheel导航系统。