Az emberi test szimulálása folyékony szilikon gumi segítségével

Absztrakt

A folyékony szilikongumi (LSR) kulcsszereplő anyagként alakult ki az orvosi képzés, a protetika és a biomechanikai kutatáshoz való nagyon valósághű emberi szimulátorok kidolgozása során. alkalmazásai az emberi test szimulációjában . Ezenkívül tárgyaljuk a közelmúltbeli fejleményeket és a jövőbeni kilátásokat ezen a területen .

1. Bevezetés

Az anatómiai szempontból pontos emberi szimulátorok iránti igény jelentősen megnőtt az orvosi oktatásban, a műtéti képzésben és a robotikában . A hagyományos anyagok gyakran nem utánozzák az emberi szövetek mechanikai és tapintható tulajdonságait . folyékony szilikongumi, egy kétrészes platinával ellátott elasztomer, amely életképes megoldást kínál, az élettartam és az élettartam miatt. textúra .

2. A folyékony szilikon gumi anyag tulajdonságai

Az LSR számos előnyös tulajdonságot mutat az emberi szimulációhoz:

Biokompatibilitás: Biztonságos a hosszan tartó bőr érintkezéshez, csökkentve az allergiás reakciókat .

Könny -ellenállás: Ellenáll az ismételt mechanikai stressznek, javítva a tartósságot .

Hőstabilitás: Fenntartja a rugalmasságot egy széles hőmérsékleti tartományban .

Testreszabható keménység: 10 és 80 partja között, az izmok, a bőr és a porc szimulálása .

Hidrofób képesség: Ellenáll a nedvesség abszorpciójának, megakadályozva a lebomlást .

3. gyártási technikák

3.1 fröccsöntés

Az LSR -t általában folyékony fröccsöntéssel (LIM) dolgozzák fel, lehetővé téve a nagy pontosságot komplex geometriákban, például érrendszeri szerkezetekben vagy arcjellemzőkben .

3.2 3 D nyomtatás

Az adalékanyag-gyártás legújabb fejlődése lehetővé teszi a szilikon rétegenkénti lerakódását, amely megkönnyíti a beteg-specifikus anatómiai modelleket .

3.3 Felszíni texturálás

Utófeldolgozási technikák (e . G ., kémiai maratás vagy lézergravírozás) Fokozza a realizmust a bőrpórák, ráncok és érrendszeri minták replikálásával .

4. alkalmazások az emberi szimulációban

4.1 Orvosi képzés Manikins

Nagy hűségű műtéti szimulátorok laparoszkópiához, intubáláshoz és trauma válaszhoz .

Epidurális és katéterező oktatók reális szöveti visszacsatolással .

4.2 Protetika és orthotics

Puha robot végtagok természetes mozgással és tapintható érzékenységgel .

Kozmetikai protézisek a bőr tónusát és textúráját utánozó .

4.3 Biomechanikai kutatás

Mesterséges szervek ütésvizsgálatokhoz (E . G ., Crash Test Dummies szerv -analógokkal) .

Szilikonba beágyazott hordható érzékelők mozgáselemzés céljából .

5. kihívások és jövőbeli irányok

Előnyei ellenére az LSR kihívásokkal néz szembe:

Magas költségek: A platina katalizátorok növelik a termelési költségeket .

Korlátozott öngyógyulás: A poliuretánoktól eltérően, az LSR -nek nincs belső javítási mechanizmusa .

A jövőbeli kutatás a következőkre összpontosít:

Öngyógyító szilikonok: Reverzibilis kötések beépítése a meghosszabbított élettartamhoz .

Intelligens reagáló LSR: A haptikus visszacsatolás vezetőképes töltőanyagok integrálása .

Fenntartható készítmények: Bio-alapú szilikonok a környezeti hatás csökkentése érdekében .

6. Következtetés

A folyékony szilikon gumi forradalmasította az emberi test szimulációját, páratlan realizmus és funkcionalitás biztosításával . Az anyagtudomány előrehaladtával az LSR-alapú szimulátorok még kifinomultabbá válnak, fokozó orvosi képzés, a betegellátás és a biomechanikai vizsgálatok .