斯坦福大學開發(fā)出診斷瘧疾的3D打印醫(yī)療設備

近日，斯坦福大學的科學家們開發(fā)出了一個拯救生命的3D打印工具，新設備可以幫助醫(yī)療工作者在缺乏精確實驗室設備的地區(qū)診斷瘧疾。據(jù)悉，開發(fā)此款設備的靈感來自于旋轉玩具，這中玩具可追溯到青銅器時代。

據(jù)了解，瘧疾是一種由蚊子傳播的傳染病，可引起發(fā)燒、嘔吐、疲勞，以及在極端情況下死亡。這種情況很容易用適當?shù)尼t(yī)療設備診斷，但設備并不總是可用。然而，對于在偏遠地區(qū)工作的醫(yī)務工作者來說，診斷瘧疾有一個竅門：使用離心機。通過非常快速地旋轉血液樣品，血液中的不同細胞類型可以彼此分離，使得更容易發(fā)現(xiàn)寄生蟲。那么問題來了：如何獲得離心機?

斯坦福大學生物工程教授Manu Prakash在前往烏干達的旅行中也問自己同樣的問題，當他遇到醫(yī)務人員急切需要一臺離心機，或者更具體地說，一臺可以沒有電源的離心機。“在一個初級保健中心，我們與醫(yī)療保健工作者交談，我們發(fā)現(xiàn)一臺離心機因為沒有電而只是充當擺設，”Prakash說。

“全世界有超過十億人沒有基礎設施，沒有道路，沒有電力，”Prakash繼續(xù)說。“我意識到，如果我們想解決一個關鍵問題，如瘧疾診斷，我們需要設計一個人力離心機，它的成本應該在一杯咖啡以內，”這個研究的資深作者Prakash說。

在回到加利福尼亞州，Prakash立即著手開發(fā)離心機，使其在沒有電的地區(qū)也能工作。他的靈感來自于兒童玩具!起初，Prakash和斯坦福研究團隊試圖利用溜溜球的離心力，并且能夠獲得相當快的速度。然而，這還不夠，其需要更快的旋轉。

撇開溜溜球，Prakash和他的團隊偶然發(fā)現(xiàn)了另一個流行的旋轉玩具：陀螺或蜂鳴器，一個古老的玩具，它由一個輪子組成，在手中或風旋轉的中心功率。 “一天晚上我在玩一個按鈕和弦樂，出于好奇，我設置了一個高速攝像機，看看按鈕旋轉會旋轉多快，結果是我簡直不敢相信自己的眼睛，該裝置以10，000至15，000轉/分鐘旋轉。”博士后研究員Saad Bhamla說。

能夠比溜溜球更快的旋轉，團隊然后繼續(xù)設計一個令人難以置信的有效率的變遷，記錄前所未有的每分鐘125，000轉的速度。由于第一版是由紙制成的，工程師稱他們的設備是“paperfuge”。(稍后將有3D打印版本。)

為了制造驅動器，所需要的是用聚合物膜、線和PVC管或木材涂布的紙。為了操作，將血液樣品附著到中心盤上，之后使用者可以拉動該串以開始快速旋轉。這種快速旋轉使細胞分離，就像它們在更昂貴的電子離心機中一樣。

在研究人員可以在他們的項目中繪制一條線之前，他們首先必須確保驅動器能夠在現(xiàn)場工作。他們因此預訂了到馬達加斯加的旅行，以試驗設備的真實。幸運的是，測試是成功的，當?shù)氐男l(wèi)生保健工作者能夠旋轉血液樣品，以測試寄生蟲。更好的是，花費只有20美分，因此可以由任何醫(yī)療人員使用可用的材料。

除了創(chuàng)建其設備的紙張版本，研究人員還嘗試使用SLA 3D打印機制作類似的儀器。使用這種方法，他們能夠在一天內3D打印100多個塑料陀螺設備。他們解釋說：“使用桌面3D打印機(Formlabs的Form 2)，我們快速打印了不同”3D-fuges“的輕質(20g)原型，這些原型的速度約為10，000 r.p.m。這進一步提供了開放的機會，使用注塑技術批量生產數(shù)百萬離心機。

雖然3D打印設備的速度不如造紙機的紙質版本，但是3D打印設備可能會更耐用和更具彈性。目前，該測試的研究論文已發(fā)表在自然生物醫(yī)學工程上。