简易低成本3D打印血液离心器:可有效帮助诊断疟疾

2018-02-11  恆先無有


南极熊2017年1月16日讯,在青铜时代发明了古老玩具whirligig的古人一定想不到,在几千年后的今天,他们的这个无心之举会成为科学家的灵感,然后在3D打印技术的帮助下华丽变身为简单却有效的疟疾辅助诊断工具,拯救苍生。

据南极熊了解,这项“壮举”是知名美国高校斯坦福大学的生物工程教授Manu Prakash及其团队在一次乌干达之旅后完成的。“再那里我们了解到,大部分医院条件都很简陋,没有离心机,而使用这种工具检测血液样本(可令其中的血细胞分离,从而更容易地发现寄生虫)是快速诊断疟疾的最简便方法之一,”Prakash解释说:“不过,即便能搞到离心机,它们也很可能发挥不了作用,因为但当地的供电很不稳定。所以,我们就想到应该开发一种没有电也能运作的简易离心机,而且其成本必需很低。”


▲普通的离心机

于是,在回到斯坦福后,Prakash及其团队便开始了这种简易人力离心机的开发工作:起初,他们想借助悠悠球的设计。但这种方法转速不够高,无法满足离心要求。不过幸运的是,很快他们就找到了新的灵感,就是前文我们提到过的whirligig。正如下图所示,这种玩具的结构很简单,由2根线和1块带孔的圆片组成 ,但运转起来速度却惊人的高。




“我曾用纽扣做了一个这样的玩具,然后用高速摄像机拍摄它。结果十分惊人,它的转速竟然大到了1万-1.5万rpm(转/分钟)!”参与研发的博士后Saad Bhamla表示,“而之后,我们测到的最高纪录更是达到了12.5万rpm!”



找到了正确的方向,开发工作就容易多了 — Prakash他们首先以纸作为原料做了一个测试版(如下图),而为了验证其有效性,他们特意将其带去了马达加斯加。所幸在那里,测试取得了圆满成功 — 这种工具不仅有效,而且很快就被当地的医疗工作者掌握了。更棒的是,它的成本非常低,只有不到20美分,而且用其它材料也能制作。








▲测试结果:血液出现了明显分层

这种简易的纸质版离心机还很灵活,随便挂到一个地方就能用:





后来,Prakash他们又3D打印了更好的版本,而经过测试,其效果同样明显!值得一提的是,此版本的其中一个是使用普通的FDM打印机制作的,另一个则是使用著名的光固化(SLA)机型Form 2制造的,重量仅为20克,转速可超过1万rpm。





“3D打印大大提高了这种装置的开发速度。借助它,我们1天就做出了超过100个,”Prakash表示:“而如果采用传统的注塑技术,它就可以批量生产了。”

目前,Prakash已经将有关这种简易3D打印离心机的测试研究论文发表到了自然生物医学工程杂志上,如果你对其感兴趣,可以点击这里查看

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编译自 3ders


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