Обозначения и сокращения 5
Введение 6
1 Обзор литературы 7
1.1 Современные исследования в области создания искусственных органов 7
1.1 Применение аддитивных технологий при изготовление имплантов 12
1.2 Особенности трехмерной печати органов 20
1.3 Патентный поиск 26
2 Этапы разработки 48
2.1 Проектирование элементов крепежа и подбор
комплектующих 48
2.2 Программирование установки 70
З Результаты разработки 81
3.1 Тестовая печать и работа установки 81
3.2 Экономическая оценка разработки 83
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 86
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 87
ПРИЛОЖЕНИЕ
Медицинские технологии в сфере SD-печати стремительно развиваются и вследствие этого революционизируют здравоохранение. Применение 3D - печати в медицине возможно в таких направлениях, как: изготовление тканей и органов; создание индивидуальных протезов, имплантатов и анатомических моделей; фармацевтические исследования в отношении лекарственных форм препаратов, доставки и воздействия на организм человека. Преимуществами 3D - печати являются: индивидуализация медицинских изделий, лекарств и оборудования; экономическая эффективность; повышение производительности и качества лечения.
Однако следует заметить, что, несмотря на все значительные успехи в медицине, связанные с ЗЭ-печатью, имеются заметные теоретические и практические проблемы, и для решения большинства из них потребуется значительное количество времени.
Цель работы:
Разработать и собрать установку для автоматизированного формирования трехмерных объектов и работы с биоматериалом
Задачи:
• Создать крепеж на имеющийся каркас и спроектировать экструдер, с учетом особенностей работы с биогелем
• Подбор недостающих комплектующих, изготовить плату для коммутации всех используемых элементов
• Написать программу для автоматизированного управления моторами, дисплеем и датчиками
• Проведение испытаний разработанной установки
Актуальность темы:
Пересадки человеческих органов часто спасают людям жизни. Но всегда стоит вопрос, где можно взять орган для пересадки, так как имеется острая нехватка донорских органов. В решении данной проблемы объединили усилия врачи и биоинженеры. На сегодняшний день инженеры уже достигли высокой точности изготовления объемных трехмерных объектов из: пластика, полимеров, жидких фотополимеров, металлов и стекла. Используя имеющиеся технологии и наработки можно изготавливать сложные трехмерные объекты имеющие полости сложной формы внутри, которые невозможно произвести классическими технологиями таких как токарно-фрезерная технология. Высокоточная технология 3D печати позволит изготовить такие органы, с полыми каналами сложной формы, как: сосуды, сердце, желудок, матка и т.д.
Любой человеческий орган представляет собой совокупность большого количества разных видов клеток (тканей), каждые из которых выполняют свою функцию, отличную от других и имеет свой состав. Используя несколько экструдеров можно добиться печати органа, состоящего из нескольких видов клеток. На сегодняшний день уже имеются 3D - принтеры печатающие объекты, состоящие из нескольких веществ, разных по составу или свойствам.
Вопрос приживаемости органов можно решить за счет внесения образцов клеток и тканей в биосостав (биогель), используемый при печати тканей и органов на 3D биопринтере.
В результате магистерской диссертационной работы по итогам разработки лабораторной установки автоматизированного формирования трехмерных объектов из биоматериала были выполнен ряд поставленных задач.
• Спроектирован и создан крепеж на имеющийся каркас, в котором заложены элементы для крепления экструдеров, а также адаптирована работа моторов, спроектирован экструдер в программе КОМПАС 3D V16, с учетом особенностей работы с биогелем, элементы были изготовлены, путем 3D - печати на принтере Zortax M300
• Был произведён подбор недостающих комплектующих, таких как моторы, драйверы и микроконтроллер, а также адаптирована их совместная работа и изготовлена плата для коммутации всех используемых элементов
• Написана программа для автоматизированного управления моторами, вывода информации на дисплей и получение информации с датчика
• Проведены испытания разработанной установки
