Kleine 3D-geprinte medische camera kan worden ingezet vanuit een injectiespuit

Anonim

Kleine 3D-geprinte medische camera kan worden ingezet vanuit een injectiespuit

Medisch

Nick Lavars

29 juni 2016

7 afbeeldingen

Onderzoekers drukten imagingcomponenten af ​​voor optische microscopen met een diameter en hoogte van 125 micrometer en bevestigden ze vervolgens aan het uiteinde van een optische vezel ter breedte van twee menselijke haren (Credit: University of Stuttgart, 4th Physics Institute)

Het binnengaan van het menselijk lichaam om rond te kijken, zal altijd invasief zijn, maar dat betekent niet dat er niet meer kan worden gedaan om de dingen een beetje comfortabeler te maken. Met dit doel voor ogen hebben Duitse onderzoekers een complex lenssysteem ontwikkeld dat niet groter is dan een zoutkorrel die in een spuit past. De imaging-tool zou niet alleen voor meer productieve medische beeldvorming kunnen zorgen, maar ook voor kleine camera's, van drones tot slankere smartphones.

Wetenschappers van de Universiteit van Stuttgart hebben hun camera met drie lenzen gebouwd met behulp van een nieuwe 3D-afdruktechniek. Ze zeggen dat hun nieuwe aanpak een sub-micrometer nauwkeurigheid biedt die het mogelijk maakt om voor de eerste keer 3D-print optische lenzen te printen met twee of meer lenzen. Het resulterende multilensensysteem opent de mogelijkheid om te corrigeren voor aberratie (waarbij een lens niet alle golflengten van kleur naar hetzelfde brandpuntsvlak kan brengen), wat een hogere beeldkwaliteit van kleinere apparaten mogelijk zou maken.

Hier is hoe ze het deden. Met behulp van een femtoseconde laser, waarbij de pulsduur korter was dan 100 femtoseconden (een femtoseconde is één viervierde van een seconde), werd een lichtgevoelig materiaal op een glassubstraat gestraald. Twee fotonen worden door het materiaal geabsorbeerd, waardoor het wordt blootgesteld en polymeren binnenin worden verknoopt. Niet-belicht materiaal wordt vervolgens weggewassen met een oplosmiddel, waarbij het geharde, verknoopte polymeer achterblijft dat is gebruikt om het optische element te vormen.

Het team gebruikte deze methode om afbeeldingscomponenten af ​​te drukken voor optische microscopen met een diameter en hoogte van 125 micrometer en bevestigde ze vervolgens aan het uiteinde van een optische vezel van 5, 6 m (2, 9 m) in de breedte van twee menselijke haartjes. De camera aan het uiteinde van deze kleine endoscoop kan scherpstellen op foto's vanaf een afstand van 3 mm (0, 12 inch). Het team zegt dat het hele beeldvormingssysteem comfortabel in een standaard spuitnaald past, wat de mogelijkheid vergroot om het direct aan orgels en zelfs aan de hersenen af ​​te leveren.

Om bredere toepassingen van de lens te demonstreren, bedrukten de onderzoekers het ook op een CMOS-beeldchip om een ​​piepkleine sensor te maken. Ze zeggen dat de productiemethode snel is en dat de aanpak kan worden vertaald naar cameradrones die niet groter zijn dan bijen, samen met kleinere sensoren voor autonome auto's, robots, het menselijk lichaam en natuurlijk smartphones.

"De tijd vanaf het idee, het ontwerp van de optica, een CAD-model tot de voltooide 3D-geprinte microdoelen zal minder dan een dag zijn", zegt professor Harald Giessen van de Universiteit van Stuttgart. 4e Natuurkundig Instituut. "We gaan mogelijkheden openen, net als computerondersteund ontwerp en computergeïntegreerde productie een paar jaar geleden in de machinebouw. ​​"

Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Nature Photonics.

Bron: Universiteit van Stuttgart via Phys.org

Onderzoekers drukten imagingcomponenten af ​​voor optische microscopen met een diameter en hoogte van 125 micrometer en bevestigden ze vervolgens aan het uiteinde van een optische vezel ter breedte van twee menselijke haren (Credit: University of Stuttgart, 4th Physics Institute)

Het volledige afbeeldingssysteem past comfortabel in een standaard spuitnaald (Credit: University of Stuttgart, 4th Physics Institute)

Wetenschappers van de Universiteit van Stuttgart hebben hun camera met drie lenzen laag voor laag gebouwd met behulp van een nieuwe 3D-afdruktechniek (Credit: University of Stuttgart, 4th Physics Institute)

Het team drukte imagingcomponenten af ​​voor optische microscopen met een diameter en hoogte van 125 micrometer en bevestigde ze vervolgens aan het uiteinde van een optische vezel ter breedte van twee menselijke haren (Credit: University of Stuttgart, 4th Physics Institute)

Een nieuwe methode voor 3D-printen was de sleutel tot de ontwikkeling van het kleine lenssysteem (Credit: University of Stuttgart, 4th Physics Institute)

Het team zegt dat het hele beeldvormingssysteem comfortabel in een standaard injectienaald past, wat de mogelijkheid verhoogt om het aan organen of zelfs de hersenen af ​​te leveren (Credit: University of Stuttgart, 4th Physics Institute)

Om de bredere toepassingen van de lens te demonstreren, drukten de onderzoekers het ook op een CMOS-beeldchip om een ​​piepkleine sensor te maken (Credit: University of Stuttgart, 4th Physics Institute)