Simulácia ľudského tela pomocou kvapalného silikónového gumy

Abstraktný

Kvapalný silikónový guma (LSR) sa objavil ako kľúčový materiál pri vývoji vysoko realistických ľudských simulátorov pre lekárske školenie, protetiku a biomechanický výskum {{}} jeho výnimočná biokompatibilita, trvanlivosť a flexibilita z neho robí ideálneho kandidáta na replikáciu ľudských tkanív {{}} Techniky a jeho aplikácie v simulácii ľudského tela . Ďalej diskutujeme o najnovších pokrokoch a budúcich vyhliadkach v tejto oblasti .

1. Úvod

Dopyt po anatomicky presných ľudských simulátoroch sa výrazne rozrástol v lekárskom vzdelávaní, chirurgickom tréningu a robotike . Tradičné materiály často nedokážu napodobňovať mechanické a hmatové vlastnosti ľudských tkanív . tekuté silikónové gumy, kvapalinové kvapaliny a životná platina Elastomer, ponúka života textúra .

2. vlastnosti materiálu kvapalného silikónového gumy

LSR vykazuje niekoľko výhodných vlastností pre ľudskú simuláciu:

Biokompatibilitu: Bezpečné pre dlhodobý kontakt s pokožkou, redukcia alergických reakcií .

Odpor: Vydrží opakované mechanické napätie, zvýšenie trvanlivosti .

Tepelná stabilita: Udržiava elasticitu v širokom rozsahu teploty .

Prispôsobiteľná tvrdosť: V rozmedzí od 10 do 80 pobrežných A, simulácie svalov, pokožky a chrupavky .

Hydrofóbnosť: Odoláva absorpcii vlhkosti, zabránenie degradácii .

3. Výrobné techniky

3.1 Vstrekovanie

LSR sa zvyčajne spracováva pomocou kvapalinového vstrekovania (LIM), čo umožňuje vysokú presnosť v zložitých geometriách, ako sú vaskulárne štruktúry alebo tvárové prvky .

3.2 3 d tlač

Posledný pokrok v aditívnej výrobe umožňuje ukladanie silikónu po vrstve, uľahčuje anatomické modely špecifické pre pacienta.

3.3 povrchové textúrovanie

Techniky následného spracovania (e . g ., chemické leptanie alebo laserové gravírovanie) Vylepšujte realizmus replikáciou pórov kože, vrások a vaskulárnych vzorov .

4. aplikácie v ľudskej simulácii

4.1 Medical Training Manikins

Vysoko verné chirurgické simulátory pre laparoskopiu, intubáciu a traumatickú reakciu .

Epidurálne a katetrizácia trénerov s realistickou spätnou väzbou na tkanivo .

4.2 Protetiká a ortotika

Mäkké robotické končatiny s prirodzeným pohybom a hmatovou citlivosťou .

Kozmetické protézy napodobňujúce tón a textúru pokožky .

4.3 Biomechanický výskum

Umelé orgány pre štúdie nárazu (e . g ., havária testu

Nositeľné senzory zabudované do silikónu na analýzu pohybu .

5. Výzvy a budúce pokyny

Napriek svojim výhodám LSR čelí výzvam:

Vysoké náklady: Platinové katalyzátory zvyšujú výrobné náklady .

Obmedzené samoliečanie: Na rozdiel od polyuretánov, LSR chýba vnútorné opravné mechanizmy .

Budúci výskum sa zameriava na:

Samoliečovacie silikóny: Začlenenie reverzibilných dlhopisov pre predĺženú životnosť .

Inteligentný reagujúci LSR: Integrácia vodivých výplne pre haptickú spätnú väzbu .

Udržateľné formulácie: Bio-založené silikóny na zníženie dopadu na životné prostredie .

6. záver

Kvapalný silikónový guma spôsobila revolúciu simulácie ľudského tela poskytovaním neprekonateľného realizmu a funkčnosti . Ako sa napreduje v vede o materiáli, simulátory založené na LSR sa stanú ešte sofistikovanejšími, zlepší lekársky výcvik, starostlivosť o pacienta a biomechanické štúdie .