童程童美少兒編程教育

                                                            少兒編程 > 文章資訊 > 3D打印 > 斯坦福大學科學家研發出診斷瘧疾的3D打印裝置

                                                            斯坦福大學科學家研發出診斷瘧疾的3D打印裝置

                                                            童程童美 2017-01-17

                                                            近日,斯坦福大學的科學家們開發出了一個拯救生命的3D打印工具,新設備可以幫助醫療工作者在缺乏精確實驗室設備的地區診斷瘧疾。據悉,開發此款設備的靈感來自于旋轉玩具,這中玩具可追溯到青銅器時代。

                                                            摘要

                                                            近日,斯坦福大學的科學家們開發出了一個拯救生命的3D打印工具,新設備可以幫助醫療工作者在缺乏精確實驗室設備的地區診斷瘧疾。據悉,開發此款設備的靈感來自于旋轉玩具,這中玩具可追溯到青銅器時代。

                                                            斯坦福大學科學家研發出診斷瘧疾的3D打印裝置

                                                            據了解,瘧疾是一種由蚊子傳播的傳染病,可引起發燒、嘔吐、疲勞,以及在極端情況下死亡。這種情況很容易用適當的醫療設備診斷,但設備并不總是可用。然而,對于在偏遠地區工作的醫務工作者來說,診斷瘧疾有一個竅門:使用離心機。通過非??焖俚匦D血液樣品,血液中的不同細胞類型可以彼此分離,使得更容易發現寄生蟲。那么問題來了:如何獲得離心機?

                                                            斯坦福大學生物工程教授Manu Prakash在前往烏干達的旅行中也問自己同樣的問題,當他遇到醫務人員急切需要一臺離心機,或者更具體地說,一臺可以沒有電源的離心機?!霸谝粋€初級保健中心,我們與醫療保健工作者交談,我們發現一臺離心機因為沒有電而只是充當擺設,”Prakash說。

                                                            “全世界有超過十億人沒有基礎設施,沒有道路,沒有電力,”Prakash繼續說?!拔乙庾R到,如果我們想解決一個關鍵問題,如瘧疾診斷,我們需要設計一個人力離心機,它的成本應該在一杯咖啡以內,”這個研究的資深作者Prakash說。

                                                            在回到加利福尼亞州,Prakash立即著手開發離心機,使其在沒有電的地區也能工作。他的靈感來自于兒童玩具!起初,Prakash和斯坦福研究團隊試圖利用溜溜球的離心力,并且能夠獲得相當快的速度。然而,這還不夠,其需要更快的旋轉。

                                                            斯坦福大學科學家研發出診斷瘧疾的3D打印裝置

                                                            撇開溜溜球,Prakash和他的團隊偶然發現了另一個流行的旋轉玩具:陀螺或蜂鳴器,一個古老的玩具,它由一個輪子組成,在手中或風旋轉的中心功率。 “一天晚上我在玩一個按鈕和弦樂,出于好奇,我設置了一個高速攝像機,看看按鈕旋轉會旋轉多快,結果是我簡直不敢相信自己的眼睛,該裝置以10,000至15,000轉/分鐘旋轉?!辈┦亢笱芯繂TSaad Bhamla說。

                                                            能夠比溜溜球更快的旋轉,團隊然后繼續設計一個令人難以置信的有效率的變遷,記錄前所未有的每分鐘125,000轉的速度。由于第一版是由紙制成的,工程師稱他們的設備是“paperfuge”。(稍后將有3D打印版本。)

                                                            為了制造驅動器,所需要的是用聚合物膜、線和PVC管或木材涂布的紙。為了操作,將血液樣品附著到中心盤上,之后使用者可以拉動該串以開始快速旋轉。這種快速旋轉使細胞分離,就像它們在更昂貴的電子離心機中一樣。

                                                            在研究人員可以在他們的項目中繪制一條線之前,他們首先必須確保驅動器能夠在現場工作。他們因此預訂了到馬達加斯加的旅行,以試驗設備的真實。幸運的是,測試是成功的,當地的衛生保健工作者能夠旋轉血液樣品,以測試寄生蟲。更好的是,花費只有20美分,因此可以由任何醫療人員使用可用的材料。

                                                            斯坦福大學科學家研發出診斷瘧疾的3D打印裝置

                                                            除了創建其設備的紙張版本,研究人員還嘗試使用SLA 3D打印機制作類似的儀器。使用這種方法,他們能夠在一天內3D打印100多個塑料陀螺設備。他們解釋說:“使用桌面3D打印機(Formlabs的Form 2),我們快速打印了不同”3D-fuges“的輕質(20g)原型,這些原型的速度約為10,000 r.p.m。這進一步提供了開放的機會,使用注塑技術批量生產數百萬離心機。

                                                            雖然3D打印設備的速度不如造紙機的紙質版本,但是3D打印設備可能會更耐用和更具彈性。目前,該測試的研究論文已發表在自然生物醫學工程上。

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