با توجه به كمبود دهنده عضو براي بيماران مربوطه، امروزه تكنولوژي چاپ زيستي قابليت چاپ اعضاي بدن را ممكن مي سازد. دستگاه چاپ زيستي از سه جز اصلي چاپگر زيستي، كاغذ زيستي و جوهر زيستي تشكيل مي شود. در اينجا ما سيستم حركتي چاپگر زيستي را طراحي و معرفي نموده ايم. با توجه به هزينه بالاي ساخت اين دستگاه و محدوديت هاي ديگري كه در سيستم هاي چاپ زيستي وجود دارد، در اينجا ما به رفع اين مشكلات پرداختيم و توانايي طراحي يك سيستم با هزينه و كاركرد مناسب را به دست آورديم.

دستگاه¬هاي كواگولومتر (coagulometer) از تجهيزات پزشكي آزمايشگاهي هستند كه در بيمارستان¬هاي قلب و عروق و آزمايشگاه¬هاي پاتوبيولوژي مورد استفاده قرار مي¬گيرند. جهت انجام عمل¬هاي جراحي قلب و عروق و همچنين بررسي اثرات درماني داروهاي ضد انعقادي، آگاهي از زمان لخته شدن خون بيمار مورد نياز است، به همين منظور تست¬هايي براي سنجش فعاليت فاكتور¬هاي مختلف انعقادي خون تعريف شده است كه زمان لخته شدن خون را مي¬سنجد. دستگاه¬هاي كواگولومتر زيرمجموعه¬اي از دستگاه¬هاي ارزيابي فرآيند انعقاد خون هستند، و براي انجام تست¬هاي رايج انعقادي خون همانند تست زمان پروترومبين (PT) ، زمان ترومبين (TT) ، زمان نسبي ترومبوپلاستين (APTT) و ... كاربرد دارند. دستگاه¬ كواگولومتر نيمه¬اتوماتيك معرفي شده در اين اختراع از دو سيستم خوانش همزمان مكانيكي و نوري بهره مي¬برد. همين امر موجب برتري اين دستگاه نسبت به ديگر دستگاه¬هاي كواگولومتر نيمه¬اتوماتيك موجود مي¬باشد. در سيستم خوانش مكانيكي زمان پيدايش لخته با توقف حركت گوي درون كوئت، توسط دتكتور ثبت مي¬شود. همزمان گيرنده و فرستنده¬ي نوري موجود در اطراف كوئت، زمان پيدايش لخته را از طريق تغيير رنگ ثبت مي¬كنند. در دستگاه مطابق با اين اختراع جايگذاري نمونه¬ي خون درون دستگاه و افزودن معرف مخصوص آزمايش توسط اپراتور آزمايشگاه صورت مي¬گيرد، و دستگاه شروع به كار مي¬كند و نتيجه¬ي آزمايش بدون دخالت انسان توسط دستگاه گزارش مي¬شود، در نتيجه انجام آزمايش¬هاي انعقادي با سهولت فراوان، در مدت زمان كوتاه و بدون تأثيرگيري از خطاهاي انساني انجام مي¬گيرد. دستگاه طراحي شده بر خلاف نمونه¬هاي موجود، هيچ محدوديتي در استفاده از معرف¬هاي مختلف و انجام تست¬هاي مختلف انعقادي خون ندارد، و امكان انجام تست انعقادي را براي نمونه¬هاي بيماران ويلبراند، هايپربيلي¬روبينيمي، هموليزي و ليپيميك فراهم ¬مي¬آورد.

اين دستگاه يك نمونه جديد از يك ميكروديوايس جهت اندازه گيري خواص مكانيكي و چسبندگي سلول را ارائه مي كند. در اين دستگاه يك مجموعه از ميكروتيرها يكسر گيردار، يك سنسور را تشكيل مي دهند كه جهت اندازه گيري نيرو مورد استفاده قرار مي گيرد. اين دستگاه شامل يك پلتفرم، يك تير جهت اعمال جابه جايي و يك سنسور مي باشد. سلول بر روي پلتفرم مورد نظر قرار مي گيرد. اين پلتفرم داراي دو سطح مجزا مي باشد. يك نيمه پلتفرم به تير محرك متصل است و نيمه ديگر به سنسور متصل مي باشد. جابه جايي اعمالي به نيمه اول موجب تحريك سلول مي شود و نيروي عكس العمل سلول ناشي از اين تحريك توسط سنسور تعبيه شده در طرف ديگر حس و اندازه گيري مي شود.

اين دستگاه يك روش جديد در درمان و لايه¬برداري پوست با عوارض جانبي كمتر بوده و از خاصيت سايشي منحصر به فرد جريان سريع دو فاز مايع و گاز بهره برده است. سايشي كه با تماس قطرات بسيار ريز سيال با سطح پوست حاصل مي¬گردد. اين روش بر اساس تغذيه سطحي پوست با استفاده از آب و اكسيژن (دو سيال حياتي بدن) گسترش يافته است. عملكرد اين دستگاه به گونه¬اي است كه هم¬زمان با اعمال آب با فشاري نسبتا پايين به درون ميكروسوزن خروجي مايع، گاز اكسيژن با فشار به درون محفظه نازل هدايت مي¬شود. جريان گاز سبب فروپاشي جت مايع شده و در نتيجه انرژي جنبشي قطرات سيال افزايش مي¬يابد. ميزان سايش سطح پوست با استفاده از اين روش به طور مستقيم با موقعيت سر نازل و مدت زمان استفاده از دستگاه بستگي دارد.

استفاده از پلاسماي مايكروويو كه از چگالي پلاسماي بالاتري نسبت به ساير انواع برخوردار است، در سال هاي اخير بيشتر مورد اقبال صنعت قرار گرفته است. همچنين دستگاه هاي سنتز با كمك مايكروويو نيز بدليل دارا بودن مزايايي از جمله زمان پروسه كوتاه و چگالي سنتز بالاتر تعداد قابل توجهي از پتنت ها را به خود اختصاص داده اند. دستگاه پلاسمايي كه بتواند با چگالي بالاتر ، در محدوده فشار پايين با حجم رآكتور و يكنواختي مناسب فراهم شود، بشدت در صنايع مورد نياز بوده و حجم زيادي از تحقيقات را پيرامون ساخت چنين ابزارهايي به خود اختصاص داده است. ساخت ابزاري كه پردازش و ساخت مواد را با چند روش مختلف و بصورت يكپارچه درون يك سامانه انجام دهد از اهداف اصلي اين اختراع ميباشد. در اختراع حاضر با توجه به مشكلات مطرح شده در بالا، دستگاهي توصيف گرديده است كه پلاسماي چگال و يكنواخت مايكروويو را با قيمتي ارزان فراهم ميكند كه همزمان قابليت انجام فرآيندهاي پردازش با پلاسما و سنتز مايكروويو را فراهم ميآورد. بطور كلي، اختراع حاضر را ميتوان در چهار بخش كلي مورد بررسي قرار داد: بخش كنترل و تركيب گاز ورودي ، سيستم توليد و انتشار امواج مايكروويو، محفظه و راكتور تشكيل پلاسما و بخش كنترل و تخليه گاز خروجي. از مهم ترين مزاياي اين تكنيك، پلاسما زني اجسام پيچيده، در سطح يا توده متخلخل انها مثل مؤلفه‌هاي سه بعدي براي كاربردهاي مهندسي بافت يا اندام مصنوعي، ذرات نانو و فيلم‌ها، اشاره كرد. كاربردهاي فرايندهاي پلاسمايي را نيز به همين ترتيب ميتوان در چهار بخش عمده تقسيم بندي نمود: پليمريزاسيون (لايه نشاني) ، فعال سازي سطح، سترون سازي و حكاكي (لايه برداري از سطح).

امروزه بيوراكتورها يكي از پا¬يه¬هاي اساسي مهندسي بافت، مطالعات سلولي، سلول درماني و داروسازي به حساب مي-آيند. طبق مطالعات اخير پارامتر¬هاي مكانيكي يكي از عوامل تعيين¬كننده¬ي رفتار سلول در محيط طبيعي بدن و محيط آزمايشگاه به حساب مي¬آيند. بنابراين دخالت دادن اين پارامتر مي¬تواند به توليد بافت¬هاي با عملكرد مطلوب كمك نمايد. استفاده از محرك¬هاي پنوماتيك يا هيدروليك براي ايجاد فشار هيدرواستاتيك، عدم برقراري جريان سيال در كنار فشار¬هاي هيدرواستاتيك بالا، عدم امكان دستيابي به فشار¬هاي بالا و عدم امكان مقايسه¬ي نتايج ميكروبيوراكتور¬ها و ماكروبيوراكتورها از جمله مشكلات اصلي بيوراكتورهاي موجود مي¬باشد. دستگاه بيوراكتور طراحي شده قادر است تنش هيدرواستاتيك و جريان محيط كشت را به صورت استاتيك، ديناميك و يا تركيبي از اين دو به سلول اعمال نمايد. داشتن جريان محيط كشت علاوه بر امكان ايجاد شرايط كشت جريان پيوسته امكان تنظيم تنش برشي ناشي از جريان سيال بر روي سلول¬ها را فراهم مي¬كند. اين دو بارگذاري به صورت مستقل كنترل شده و مي¬توانند به صورت همزمان به سلول¬ها اعمال شوند. نرم¬افزار دستگاه به گونه¬اي طراحي شده¬ است كه كليه¬ي پارامتر¬هاي بارگذاري دستگاه توسط كاربر قابل تنظيم مي¬باشند. محفظه¬ي كشت سلول قابل تعويض مي-باشد و امكان استفاده از محفظه¬هاي ميكروبيوراكتور و ماكروبيوراكتور در اين دستگاه وجود دارد.

ميكرو ديسپنسر دستگاهي است كه در صنايع مختلفي چون داروسازي و الكترونيك و زمينه هاي تحقيقاتي مهندسي پزشكي مانند مهندسي بافت و رهايش دارو كاربرد دارد. در مهندسي بافت از اين دستگاه براي تزريق و پاشيدن سلول زنده استفاده مي شود كه نيازمند توليد قطره با حجم بسيار كم است. نمونه هاي فعلي اين دستگاه با استفاده از نيروي پنوماتيكي عمل مي كنند. اين نوع ديسپنسرها دقت بسيار بالايي دارند اما تجهيزات مورد استفاده در آن ها براي براي كنترل سيستم داراي پيچيدگي و در نتيجه هزينه بالايي است. سيستم ميكروديسپنسر فعلي براي ايجاد پاشش و تزريق از موتور الكتريكي استفاده مي كند. اين دستگاه از 4 قسمت شامل موتور الكتريكي، مهره و پيستون، سيلندر و اتصالات نازل تشكيل شده است. موتور به كار رفته در آن از نوع استپ موتور است. با تغيير گام پيستون و تعداد پله هاي موتور در هر دور مي توان دقت پاشش را متناسب با كاربرد مورد نظر تغيير داد. ضمن اينكه كنترل اين سيستم بسيار ساده تر و كم هزينه تر از سيستم پنوماتيكي است.

تزريقگرهاي بدون سوزن در حوزه ي مهندسي پزشكي و ژن درماني مورد استفاده قرار مي گيرند. امروزه استفاده از تزريقگرهاي بدون سوزن براي تزريق هاي زير پوستي و حتي درون عضله به عنوان يك روش تزريق با حداقل تهاجم، درد كم و كاهش خطر عفونت مورد استقبال قرار گرفته اند. از آنجا كه پوست افراد مختلف و نيز پوست قسمت هاي مختلف بدن با يكديگر متفاوت مي باشند، اعمال پيش كشش مناسب در پوست و تنظيم فشار پشت سرنگ هنگام تزريق از مهمترين پارامترهاي تاثيرگذار در كاهش درد و بهبود رهايش دارو در زير پوست مي باشند. به منظور غلبه بر اين مشكلات در اين دستگاه از دو فنر براي ايجاد فشار پشت سرنگ و پيش كشش پوست استفاده شده است. به منظور تنظيم نيروي فنرها از مكانيزم پيچ و مهره استفاده شده است، به اين صورت كه با استفاده از دو مكانيزم پيچ و مهره ي هم محور مي توان يك پيش فشار در هر يك از فنرها ايجاد نمود و به اين ترتيب نيروي لازم براي فشرده كردن آن ها را افزايش داد. با تنظيم صحيح اين دو فنر مي توان پيش كشش پوست كه با همكاري سري سرنگ و يك فنر و نيز فشار پشت سرنگ كه با طول اوليه ي فنر تنظيم مي شود را براي تزريق در محل هاي مختلف بدن بهينه نمود.

چاپ زيستي يكي از روش هاي مهندسي بافت براي توليد بافت هاي با شكل مطلوب محسوب مي شود. ويژگي اصلي اين روش قرار دادن سلول ها درون داربست در حين فرايند چاپ و نيز امكان ايجاد الگوهاي سه بعدي چند سلولي و چند داربستي در يك نمونه مي باشد. چاپگر هاي زيستي وظيفه ي قرار دادن سلول و داربست در كنار هم را به عهده دارند. تا به حال چندين چاپگر زيستي سه بعدي در دستگاه مختصات كارتزين مورد استفاده قرار گرفته اند. مشكل اصلي اين دستگاه ها عدم دقت كافي براي توليد ساختارهاي استوانه اي مثل رگ مي باشد. يكي از بزرگترين چالش ها در مهندسي بافت، وجود رگ به منظور تامين مواد غذايي و خارج نمودن مواد زايد مي باشد. چاپگر سه بعدي در دستگاه مختصات استوانه اي، قادر است دايره هايي با دقت بالا را در صفحه ايجاد نمايد، به علاوه همانند دستگاه هاي با مختصات دكارتي مي تواند ساير شكل ها را نيز ايجاد نمايد. با اين كار مي توان رگ هاي با قطر كم كه يكي از مهم ترين دغدغه هاي مهندسي بافت محسوب مي شود را توليد نمود. اين دستگاه داراي 4 درجه ي آزادي مي باشد: 1- بخش ايجادكننده ي جابه جايي افقي. 2- بخش ايجاد كننده ي چرخش. 3- بخش ايجاد جابه جايي عمودي. 4- بخش توليد ميكرو قطره كه وظيفه ي تزريق سلول و داربست را به صورت همزمان به عهده دارد.

دستگاه آزمون فرورفت براي نمونه هاي نرم سامانه اي ساده به منظور محاسبه مدول الاستيكِ نمونه هاي نرم، كه به طور مثال در علم زيست مواد مورد استفاده قرار مي گيرند مي باشد. اين نمونه ها معمولاً داراي نرمي بسيار بالا و مدول الاستيك بسيار پايين مي باشند، در نتيجه استفاده از دستگاه هاي آزمون خواص مكانيكي معمول مانند كشش و فشار براي محاسبه مدول الاستيك، مناسب نبوده و خطاي بالايي را ايجاد مي كند. در اين روش نيز مانند ساير روش هاي آزمون مكانيكي از ميزان فرورفتگيِ يك فرورونده ي مشخص در نمونه ها استفاده مي شود. با اين تفاوت كه هيچ نيروي خارجي اي از طريق موتور الكتريكي به فرورنده اعمال نمي شود و تنها نيروي وزن فرورنده باعث ايجاد فرورفتگي مي گردد. اين امر باعث مي شود تا نيروي فرورونده به حداقلِ خود رسيده و براي نمونه هاي نرم و با مدول الاستيك پايين مانند بافت هاي طبيعي بدن مناسب شود. اساس كار اين دستگاه بدين صورت است كه ميزان فرورفتگي يك فرورونده در نمونه را محاسبه مي كند و با قرار دادن آن در فرمول زير مدول الاستيك را بيان مي نمايد. ((E=(3 ×(1-γ^2 )×F)/(4×h^(1/5)×r^(0/5 كه در آن ɣ ضريب پواسون، F نيروي وزن گوي، h عمق فرورفتگي گوي درون نمونه و r شعاع گويِ فرورونده مي باشد. ضريب پواسون در غالب موارد براي هيدروژل ها و بافت هاي بدن 0/5 در نظر گرفته مي شود.