3Dプリント手術針の新デザインはハチの刺し傷からヒントを得た

3Dプリント手術針の新デザインはハチの刺し傷からヒントを得た
テンプル大学のエンジニアたちは、3D プリントを使用して、新しいタイプの外科用針の独自のコンセプトを開発しました。彼らは自然からインスピレーションを得て、蚊やスズメバチなどの刺す昆虫の針のような突起を研究し、最終的にミツバチの針を新しいデザインの基礎として使用することにしました。このプロジェクトは、テンプル大学の機械工学准教授パルサオラン・フタペア氏と博士課程のモハマド・サフラバディ氏によって実施されました。



「私たちは数匹のミツバチを研究室に持ち込み、針を取り除いて顕微鏡で検査しました」とフタペア氏は語った。 「ミツバチが人間の皮膚を刺す方法は、主に針の棘のおかげで、比較的まっすぐに皮膚を通り抜けて組織に入り込むため、私たちが開発しようとしているものにとって非常に魅力的です。」

研究者たちは、組織の損傷を減らしながら精度を高める器具を作りたいと考えていたため、蜂の針の形状は研究者たちが新しい針の設計で実現しようとしていたものと完全に一致した。彼らは、蜂の刺し傷からヒントを得て、針の先端に小さな切り込み、つまりとげを彫ったデザインを開発した。これらの針の突起により、針の挿入力と引き抜き力が軽減され、組織の損傷がさらに軽減されます。



「通常、手術針は先端の設計上、組織に挿入されると曲がってしまいます」とフタペア氏は言う。 「この形状により、がん組織や腫瘍などの標的に向かう途中で針が予定の経路から外れるのが制限されます。ロボットのセットアップを制御しやすくなります。これは、針が曲がると標的を逃してしまうため、非常に重要です。」

プロジェクトの次の段階では、デザインを可能な限り最良の方法で実現するために必要な材料に焦点を当てました。プロトタイプはポリマー混合物を使用して組み立てられましたが、最終的な針は金属で 3D プリントする必要があります。研究者たちは、金属針にサブミリメートルの寸法と高いアスペクト比が必要であるため、金属 3D 印刷技術では現時点では彼らが望むレベルを達成できないと考えています。

「その間、私たちは現在、金属とポリマーのハイブリッド針の製造方法を開発することで妥協案を模索している」とフタペア氏は語った。 「2、3年以内にその技術が実現することを期待しています。」



彼らの目標は、最終的にこれらの針を 3D プリントし、外科手術で使用できるようにすることです。 FDA の承認を得るまでの道のりは長かったが、ついにハチからヒントを得た手術針が臨床で使用され、低侵襲手術の手順を改善するのに役立てられるようになった。

2人のエンジニアは、Minimally Invasive Therapy、Allied Technologies、Bioinspiration & Biomimeticsの各誌に手術針設計プロジェクトに関する記事を発表しました。彼らはテンプル大学のフランクリン研究所で開催される臨時の 3D プリント展示会の一環として作品を展示する予定です。

出典: 3Dプリンティングインテリジェンスネットワーク

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