3D打印的青蛙腳：改善軟組織的抓握不足問(wèn)題

盡管醫(yī)療行業(yè)在外科技術(shù)領(lǐng)域取得了令人印象深刻的進(jìn)展，但醫(yī)生們?nèi)匀辉谂�力解決一個(gè)根本性問(wèn)題：軟組織抓握。作為微創(chuàng)手術(shù)中的一個(gè)持續(xù)性問(wèn)題，我們目前使用的具有高夾捏力的笨重抓握器械來(lái)操縱軟組織的模型不會(huì)滑倒。但這些工具有很多不足之處，完全依靠外科醫(yī)生手中的穩(wěn)定性才能獲得成功。但是，由于一個(gè)雄心勃勃的工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生和一些3D打印技術(shù)，可能很快就要改變了。

Tim van Broekhoven是荷蘭Delt科技大學(xué)（TU Delft）最近畢業(yè)的學(xué)生，也是軟組織抓握技術(shù)革新新思路背后的精英人才。 van Broekhoven的工程碩士論文試圖克服目前操作手術(shù)中軟組織的問(wèn)題。雖然這個(gè)問(wèn)題本身并不是什么新鮮事，但工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生轉(zhuǎn)而尋求靈感的地方至少是創(chuàng)新的。

van Broekhoven在他的摘要中解釋道：“在本質(zhì)上，有幾種動(dòng)物使用粘附力，以便抓牢，不僅是堅(jiān)硬的，而且是柔軟的基質(zhì)。 在這些動(dòng)物中，由于壁虎和樹(shù)蛙的體重很大，因此壁虎和樹(shù)蛙對(duì)設(shè)計(jì)抓握系統(tǒng)特別感興趣�！贝鸂柗蛱卮髮W(xué)的畢業(yè)生繼續(xù)描述壁虎和樹(shù)蛙的腳趾墊在這里特別相關(guān)，主要的手段，通過(guò)這些生物坐下來(lái)，爬上，并跳過(guò)他們的環(huán)境不滑倒。

這些腳趾墊的內(nèi)部工作原理呈現(xiàn)出最好的自然演化：以微觀層次的柱狀結(jié)構(gòu)為特征，柔軟的腳趾墊也具有堅(jiān)硬的內(nèi)部纖維網(wǎng)絡(luò);所有這一切都有助于增強(qiáng)動(dòng)物腳和外表面之間的摩擦力或抓地力。也許最令人興奮的是，這種結(jié)構(gòu)可以被模仿，促進(jìn)人為的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)這些微小的生物展示粘性抓地力。

van Broekhoven在他的題為“模仿壁虎和樹(shù)蛙粘著軟基材的論文”中，通過(guò)3D打印的方式繼續(xù)研究這一機(jī)制。他寫(xiě)道，他的基本目標(biāo)是研究用剛性纖維加強(qiáng)軟墊是否會(huì)增加軟質(zhì)基材的摩擦，而不是使用無(wú)纖維的軟墊。為了檢驗(yàn)他的假設(shè)，  van Broekhoven進(jìn)行了三個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)。

在第一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，他創(chuàng)造了一種專(zhuān)門(mén)的聚二甲基硅氧烷（PDMS）墊，其包封3D打印纖維以測(cè)試復(fù)合材料的粘附力和摩擦力。在實(shí)驗(yàn)2中，在類(lèi)似的PDMS墊中使用更硬的3D打印纖維。最后，在最后的實(shí)驗(yàn)中，van Broekhoven在PDMS墊中使用了碳纖維織物。在所有三個(gè)實(shí)驗(yàn)中，不同硬度的硬和軟明膠基材都起作用，軟明膠用作人體軟組織的“幻影”。

來(lái)源：中國(guó)3D打印網(wǎng)
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