研究者は3Dプリントを使ってサメの腸にヒントを得た螺旋管を作った

研究者は3Dプリントを使ってサメの腸にヒントを得た螺旋管を作った
科学技術の最前線で戦う活力ある力として、研究室や大学のチームは、積層造形の分野でますます価値ある発見を先導しています。これは、3D プリント技術が、他の方法では再現できない単位や詳細を生成できるためです。たとえば、最近のエジプトのミイラの例を思い出してください。3D テクノロジーのおかげで、元の遺物を乱すことなく研究できるようになりました。これが可能なのは主に、研究者がまず研究が必要な部分を 3D スキャンし、次にその部分のデジタル ツインを取得し、それを 3D プリントで複製して研究を続行できるためです。さらに、3D プリンティングはバイオニクス研究においても大きな可能性を示しています。 2023年3月22日、Antarctic Bearは、アメリカの物理学者イド・レビン氏が率いるワシントン大学の研究チームが、3D技術を利用して太平洋アブラツノザメの腸の働きの仕組みを研究し、さまざまな用途で模倣していることを知りました。この3Dプリントされた螺旋管は、「ソフトロボット」またはバイオニックロボットとも呼ばれています。 この研究は、バイオフィジカルジャーナル誌に「らせん状のパイプが流体力学の「ダイオード」として機能する可能性:サメの腸にヒントを得た異常な流体の流れ」と題された論文として発表され、イド・レビン、ナロア・サダバ、アルシャキム・ネルソン、サラ・L・ケラーが共著者となっている。 関連論文リンク: https://doi.org/10.1016/j.bpj.2022.11.1657 これまで、サメが何を食べるのか、またその腸がどのように機能するのかについてはほとんどわかっていませんでした。この研究において、画期的な成果を示す最初の画像は、カリフォルニア州立大学ドミンゲスヒルズ校、ワシントン大学、カリフォルニア大学の研究者チームによって2021年に公開されました。研究者らは、ロサンゼルス郡立自然史博物館に保管されている標本からアブラツノザメの腸を3Dスキャナーでスキャンし、研究に使用できる3D画像を作成した。 研究者たちはスキャンから予想外の結果を得た。サメのこれらのらせん器官は、蠕動運動(腸の平滑筋のリズミカルな収縮)に加えて重力を利用して、食物の動きを遅くし、腸を通って下方に導いているということだ。腸は、1920 年にニコラ・テスラが特許を取得した弁と同じように機能します。さらに、最近の研究では、これらの構造は非対称の流れも持ち、消化管に沿った流れ(前方から後方へ)を促進することが示されました。ワシントン大学の研究チームは、これらの特性を利用して、より優れたらせん管を作成したいと考えています。

3D プリントでサメの腸にヒントを得たデバイスが誕生この研究は、研究者がサメの腸のレプリカを 3D プリントし、その基礎となる物理学を研究した後、2023 年 2 月に実現しました。物理学者イド・レビン氏が率いるワシントン大学のチームは、サメの螺旋腸の簡略化された生体模倣モデルを3Dプリントした。これらの構造を通るさまざまな流体の流れを両方向に測定することにより、流体力学的特性を抽出できます。研究者たちは、より柔らかい材料から構造物を印刷することで、パイプの変形と流量の相互作用を研究しました。 サメの腸。クレジット: Ido Levin/ワシントン大学 これらの結果は、制御された流体の流れとポンプを必要とする構造の設計に役立つため重要です。流れの方向を制御するこの機能は、工業用パイプ、マイクロ流体デバイス、ソフトロボットから医療用インプラントに至るまで、エンジニアリングアプリケーションにおいて大きな可能性を秘めています。そのため、食品、医療、製薬、エネルギーなど、多くの産業に応用できます。

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