スキャナーと同じくらい高速な超高速3Dプリントデバイス

この投稿は Research Bear によって 2022-1-26 21:59 に最後に編集されました。

2022年1月26日、Antarctic Bearは、デンマーク工科大学（DTU）がCTスキャナーの原理を組み合わせた新しい3Dプリンターを開発したことを知りました。この装置は、設計された構造を非常に短時間で印刷することができます。 3Dプリンターは逆CTのスキャン原理を採用しています。「私たちのプリンターは、コンピューター断層撮影画像の交差点に物理的な物体を構築します」と、DTU の化学助教授である Yang Yi 氏は説明します。「この技術により、さまざまな特性や材料間の遷移を埋め込んだ 3D 構造を構築できます。」
△超高速3Dプリントデザイナー、Yi Yang
3D画像

CT スキャンは、たとえば 2 次元の X 線投影から 3 次元ボリュームを再構成することによって、生物組織の 3 次元画像を提供します。これらの画像化装置は患者の周囲を回転し、さまざまな組織タイプを表示します。新しい 3D プリンターは、回転する物体に光を当てることで設計された構造を印刷し、2 次元画像で構成された 3 次元画像に基づいて物体を形作ります。この学際的なプロジェクトの最初の結果が最近 Nature Communications に掲載されました。最近、Yi Yang は、ポスドクと技術者を支援してプロジェクトを前進させるために、200 万デンマーククローネの Villum 実験助成金を受け取りました。

△ 医療用CT画像データと再構成結果
3次元平面からの印刷

現在の 3D プリンターは 3D でオブジェクトを生成しますが、実際の印刷はより低い次元で行われます。この材料（プラスチック樹脂など）は層ごとまたは点ごとに硬化され、印刷版上で下から上に向かってオブジェクトを印刷します。しかし、Yi Yang 氏は、新しい 3D プリンターは実際には 3 次元で印刷すると説明します。「私たちは、トモグラフィーバット光重合（TVP）と呼ばれる方法を使用しています。これにより、3Dオブジェクトのすべてのポイントを同時に印刷できます。液体ポリマーで満たされたチャンバーを想像してください。3D画像によって決定され、CTスキャンとして構築された特定の波長の光にインクをさらすと、原材料が希望の形状のマイクロオブジェクトに固まります。」イーヤン氏はまた、「光源によって提供されるさまざまな波長を制御することで、コンピューターモデルに従って3Dオブジェクトの柔らかさを変えることができます」と説明しました。これまでのところ、プリンターは機能的に傾斜した材料を使用して、さまざまな複雑な形状を印刷することに成功しています。

△3Dスライスデータから数十秒で空間オブジェクトを印刷可能
3Dプリント臓器

3D プリントの可能性は、さまざまなアイテムの商業生産に新たな世界を開きますが、現在の印刷方法では固定構造の柔軟性を簡単に調整できず、印刷には通常長い時間がかかります。 Yi Yang の新しい印刷アイデアは、上記の問題を非常にうまく解決できます。これらの欠陥を改善することで、オルガノイドチップの 3D プリントがより実現可能になり、将来的には人工血管をプリントするための便利な方法も提供されます。「当社の 3D プリントの精細度と柔軟性は非常に高いため、バイオポリマーを「インク」として使用して、血管が完全に発達した構造物を作成するためにこの技術を使用することができます」と Yi Yang 氏は述べています。「この技術により、血管、毛細血管、筋肉の柔らかさと独特の構造を再現できる可能性があります。まだ道のりは長いですが、このプリンターが目標に近づくことを期待しています。」

かつてない印刷速度

この印刷コンセプトはまだ最適化が必要ですが、すでに 3D 印刷に革命を起こす可能性を秘めています。通常、3D プリントの速度は、オブジェクトの複雑さとボクセルの数によって異なります。 3次元で印刷すると、印刷時間が大幅に短縮されます。新しい 3D プリンターは、点ごとに印刷するのではなく、反転した CT 画像をテンプレートとして使用し、光でポリマー材料を変更するため、オブジェクトをほぼ瞬時に作成できます。「原理的には、この技術により、物体のCTスキャンを送信して直接印刷することが可能になります。ほんの数瞬で、実物に柔らかい物体が作られます」と、イー・ヤン助教授は語った。

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