การจำลองร่างกายมนุษย์โดยใช้ยางซิลิโคนเหลว

เชิงนามธรรม

ยางซิลิโคนเหลว (LSR) ได้กลายเป็นวัสดุสำคัญในการพัฒนาเครื่องจำลองมนุษย์ที่สมจริงอย่างสูงสำหรับการฝึกอบรมทางการแพทย์ขาเทียมและการวิจัยทางชีวกลศาสตร์ . ความสามารถทางชีวภาพที่ยอดเยี่ยมและความยืดหยุ่น เทคนิคและการใช้งานในการจำลองร่างกายมนุษย์ . นอกจากนี้เรายังหารือเกี่ยวกับความก้าวหน้าล่าสุดและโอกาสในอนาคตในสาขานี้ .

1. บทนำ

ความต้องการเครื่องจำลองมนุษย์ที่แม่นยำทางกายวิภาคได้เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในการศึกษาทางการแพทย์การฝึกอบรมการผ่าตัดและหุ่นยนต์ . วัสดุดั้งเดิมมักจะล้มเหลวในการเลียนแบบคุณสมบัติเชิงกลและสัมผัสของเนื้อเยื่อของมนุษย์ พื้นผิว .

2. คุณสมบัติวัสดุของยางซิลิโคนเหลว

LSR จัดแสดงคุณสมบัติที่ได้เปรียบหลายประการสำหรับการจำลองมนุษย์:

ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ: ปลอดภัยสำหรับการสัมผัสผิวหนังเป็นเวลานานลดอาการแพ้ .

การต่อต้านการฉีกขาด: ทนต่อความเครียดทางกลซ้ำเพิ่มความทนทาน .

เสถียรภาพทางความร้อน: รักษาความยืดหยุ่นในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง .

ความแข็งที่ปรับแต่งได้: ตั้งแต่ 10 ถึง 80 Shore A, การจำลองกล้ามเนื้อ, ผิวหนังและกระดูกอ่อน .

ความไม่ชอบน้ำ: ต่อต้านการดูดซึมความชื้นป้องกันการย่อยสลาย .}

3. เทคนิคการผลิต

3.1 การฉีดขึ้นรูป

โดยทั่วไปแล้ว LSR จะถูกประมวลผลผ่านการขึ้นรูปการฉีดของเหลว (LIM) ทำให้มีความแม่นยำสูงในรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนเช่นโครงสร้างหลอดเลือดหรือคุณสมบัติใบหน้า .

3.2 3 d การพิมพ์

ความก้าวหน้าล่าสุดในการผลิตสารเติมแต่งช่วยให้การสะสมของเลเยอร์โดยเลเยอร์ของซิลิโคนช่วยอำนวยความสะดวกในแบบจำลองทางกายวิภาคเฉพาะของผู้ป่วย .}

3.3 พื้นผิวพื้นผิว

เทคนิคการโพสต์การประมวลผล (e . g ., การแกะสลักทางเคมีหรือการแกะสลักด้วยเลเซอร์) เพิ่มความสมจริงโดยการจำลองรูขุมขนผิวริ้วรอยและรูปแบบของหลอดเลือด .}}

4. แอปพลิเคชันในการจำลองมนุษย์

4.1 Manikins การฝึกอบรมทางการแพทย์

เครื่องจำลองการผ่าตัดที่มีความเที่ยงตรงสูงสำหรับการผ่าตัดผ่านกล้องท่อช่วยหายใจและการตอบสนองต่อการบาดเจ็บ .

ผู้ฝึกสอนการแก้ปวดและการสวนที่มีข้อเสนอแนะของเนื้อเยื่อที่สมจริง .

4.2 ขาเทียมและ orthotics

แขนขาหุ่นยนต์นุ่มที่มีการเคลื่อนไหวตามธรรมชาติและความไวต่อสัมผัส .

อวัยวะเทียมเครื่องสำอางเลียนแบบโทนสีผิวและพื้นผิว .

4.3 การวิจัยทางชีวกลศาสตร์

อวัยวะเทียมสำหรับการศึกษาผลกระทบ (e . g ., การทดสอบความผิดพลาดกับ organ analogs) .

เซ็นเซอร์ที่สวมใส่ได้ฝังอยู่ในซิลิโคนสำหรับการวิเคราะห์การเคลื่อนไหว .

5. ความท้าทายและทิศทางในอนาคต

แม้จะมีข้อได้เปรียบ LSR เผชิญกับความท้าทาย:

ราคาสูง: ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลตตินัมเพิ่มค่าใช้จ่ายในการผลิต .

การรักษาตัวเอง จำกัด: ต่างจาก polyurethanes, LSR ขาดกลไกการซ่อมแซมที่แท้จริง .

การวิจัยในอนาคตมุ่งเน้นไปที่:

ซิลิโคนรักษาตัวเอง: การรวมพันธบัตรย้อนกลับสำหรับอายุการใช้งานที่ขยาย .

LSR ที่ตอบสนองอย่างชาญฉลาด: การรวมตัวเติมสื่อนำไฟฟ้าสำหรับข้อเสนอแนะแบบสัมผัส .

สูตรที่ยั่งยืน: ซิลิโคนที่ใช้ชีวภาพเพื่อลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม .}

6. บทสรุป

ยางซิลิโคนเหลวได้ปฏิวัติการจำลองร่างกายมนุษย์โดยการจัดหาความสมจริงและการทำงานที่ไม่มีใครเทียบ . เมื่อความคืบหน้าของวิทยาศาสตร์วัสดุการจำลองที่ใช้ LSR จะกลายเป็นความซับซ้อนมากขึ้นการฝึกอบรมทางการแพทย์การดูแลผู้ป่วยและการศึกษาเชิงชีวกล