Figuring out a product that you could bring to a customer and help him in his field, especially if the field is the laboratory and industrial nano computed tomography (nano-CT), might be a challenge for some companies. Proto je lepší přístup nejprve poznat problémy vašeho zákazníka a teprve potom vyvinout řešení. To je také pohled našeho CTO, Jakuba Šalplachty.
Základní sada NANO is a set of all necessary tools for nano-CT sample preparation. The kit contains 18 tools for fixating, slicing, manipulating, and holding various samples. How did the Essential Toolkit NANO came to be? That’s what we are asking.
Jakube, jak vznikla sada Essential Toolkit NANO? Jakou zákaznickou bolest jste objevili? Jaký byl impulz, který vedl k jejímu vzniku?
The idea of Essential Toolkit was created when I was working on my dissertation thesis in a nano-CT research facility in Brno, CTlab CEITEC Brno University of Technology. I was working in a nano-CT laboratory, preparing a sample of pharmaceutical powder, and found out that I don’t have necessary tools for its preparation. But there was no universal set of tools that would be generally applicable in the field.
Not long after that I was talking to a fresh CT owner. He mentioned, his CT system supplier didn’t offer him tools for nano-CT sample preparation into the package, not even the basic ones. Also, colleagues of mine noted facing this issue.
Hledání nástrojů je dlouhodobý proces založený většinou na metodě pokus-omyl. Nástroje jsem musel shromažďovat postupně. Procházel jsem všechny kanály, porovnával kvalitu, cenu a termíny dodání a někdy je nutné mezi těmito třemi věcmi dělat kompromisy.
At that time, I have already been working with the CactuX company, where I launched the CT phantom product line for micro and nano-CT calibration. I suggested in a company meeting to find a solution to this. A simplification for fellow CT technicians. So that they don’t have to worry about running into tools of questionable quality, and so that they don’t have to search for it on a million websites by themselves. That we would actually do the work for them. And we came up with the Essential Toolkit.
Příprava vzorků – to je sama o sobě kapitola. Na co se CTLAB, ve kterém jsi pracoval, specializuje? Nebo s jakými druhy vzorků jste pracovali?
I became a member of a CTLAB community in 2016. The CTLAB conducts diverse research, working with a wide variety of samples, from industrial to biological and uses micro and nano-CT systems. I was primarily involved in nano CT measurements on the CT systém Rigaku nano3DX. Spolupracoval jsem také s jeho výrobcem, japonskou společností Rigaku. CTLAB slouží jako aplikační laboratoř Rigaku v Evropě a předvádí zákazníkům možnosti nano CT technologie.
V rámci této spolupráce jsem měl/a příležitost pracovat s širokou škálou vzorků, od pokročilých biomateriálů a textilních vzorků až po farmaceutické vzorky. Každá kategorie vzorků vyžaduje specifické postupy přípravy a také specifickou instrumentaci. Společným cílem všech měření vzorků je dosáhnout co nejvyšší možné stability vzorku během CT měření.
Jak jste určili obsah sady nástrojů? Jak používáte konkrétní nástroje v procesu přípravy vzorků? Jaké je jejich nejlepší použití?
Při určování toho, co by měl box obsahovat, jsme vycházeli z našich vlastních zkušeností s přípravou vzorků a také z toho, co je obecně považováno za osvědčený postup při přípravě vzorků.
Naším hlavním cílem bylo dosáhnout všestrannosti – vytvořit produkt, který by bylo možné použít pro širokou škálu vzorků. Snažili jsme se najít nástroje, které by řešily jednotlivé kroky přípravy vzorků od manipulace až po upevnění. Dále jsme chtěli, aby příprava vzorků pomocí našich nástrojů byla co nejšetrnější.
Nejprve jsem prošel rešerši literatury týkající se přípravy vzorků podobného typu. Zjistil jsem, jak postupovali dříve, jak byly vzorkы měřeny a jaké bylo nastavení jejich CT systému. Implementoval jsem jejich postup a zjistil jsem, jaké druhy nástrojů by byly užitečné pro můj proces přípravy. Samozřejmě jsem to musel mnohokrát otestovat, vyhodnotit, zda to fungovalo, a na konci tohoto zdlouhavého procesu nyní stojí Essential Toolkit NANO.
Mluvil jste o kvalitě nástrojů. Je na materiálech, ze kterých je ET vyroben, něco významného? Co bylo při výběru klíčové (rozhodující faktor)? Bez čeho byste se neobešel?
Ano, kvalita nástrojů byla také často zmiňovaným tématem. Například naše držáky tyčí byly původně hliníkové, ale kvůli jejich nadměrné ohebnosti jsme museli přejít na nerezovou ocel. To nám poskytlo dostatečnou pevnost a také nízkou tepelnou roztažnost v normálním teplotním rozsahu pro měření pomocí CT.
Jako lepidlo jsme se pak pokusili zvolit gelová lepidla s vyšší viskozitou a dostatečnou pevností spoje.
Proudění vzduchu v měřicí komoře navíc způsobuje poškození vzorku a jeho následnou nestabilitu. Proto jsme do sady Essential Toolkit zařadili trubičky, které vzorek od tohoto prostředí izolují. Při rozhodování o materiálu těchto trubiček jsme museli vzít v úvahu také to, že přístroje musí mít dostatečně nízký útlum pro rentgenové záření, a proto byl zvolen Kapton.
Až jako poslední krok jsme začali přemýšlet o tom, do čeho jednotlivé nástroje umístíme, aby byl obal praktický a lahodil oku. Ujasnili jsme si naši představu a uvědomili si, že by se to dalo provést na naší 3D tiskárně. Tak jsme to udali a vznikla reprezentativní krabička.
V jakých oblastech dává smysl ET používat? Jaké oblasti jste měli na mysli při jeho navrhování? U jakých oblastí vás překvapilo, že pro ně lze použít?
It is a versatile tool for a wide range of applications in terms of sample categories. It is suitable for R&D centres and CT laboratories analysing biological, geological, pharmaceutical, and advanced materials samples. The toolkit is for research centres which need help finding a reliable sample preparation supplier. For new nano-CT system owners, whose package did not include basic preparation tools. And for nano CT technicians and supply managers, who are tired of searching for their nano-CT sample preparation tools all over the internet. All of those cases were in my mind, when designing the Essential Toolkit.
Co mě překvapilo, bylo, že si někdo myslel, že by to mohlo sloužit jako firemní dárek. Krabičku jsme vytiskli na 3D tiskárně, která je teď velmi populární. Díky tomu má docela designový vzhled, takže si troufám tvrdit, že je to rozumné.
Jaká byla nejnáročnější část vývojového procesu Essential Toolkit NANO?
The longest time I’ve spent building up my expertise in nano-CT samples preparation and identifying all the needs in the field – including preparation procedures and appropriate instrumentation. Creating a commercial product was then a piece of cake.
Produkt jsme uvedli na trh v říjnu 2022. Technické parametry jednotlivých nástrojů naleznete na CactuX s.r.o. Jakub také uvedl, že kromě sady Essential Toolkit NANO společnost aktuálně pracuje na univerzální sadě nástrojů pro mikro CT, která by se měla jmenovat Essential Toolkit MICRO. Tato varianta by měla být inženýrům mikro CT systémů k dispozici během roku 2023.
Jakub Šalplachta
Technický ředitel
Jakub studoval biomedicínské inženýrství a bioinformatiku na VUT v Brně. Po krátké prezentaci o CTLabu změnil svou specializaci na nano výpočetní tomografii. Poté začal pracovat ve společnosti CactuX s.r.o., nejprve jako ředitel divize fantomů, nyní je technologickým ředitelem (CTO) společnosti. Jeho ambicí pro příští roky je vývoj in-situ komory pro nedestruktivní 3D kontrolu baterií.
CactuX s.r.o. vyvíjí a vyrábí doplňky pro průmyslové a laboratorní rentgenové počítačové tomografické (CT) systémy a nabízí služby CT expertizy. Společnost CactuX byla založena v březnu 2020 výzkumníky z Laboratoře rentgenové mikro a nano počítačové tomografie.
