Vymyslet produkt, který byste mohli nabídnout zákazníkovi a pomoci mu v jeho oboru, zejména pokud tím oborem je laboratorní a průmyslová nanopočítačová tomografie (CT), může být pro některé firmy výzvou.. 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 je sada všech potřebných nástrojů pro přípravu vzorků pro nano CT. Sada obsahuje 18 nástrojů pro fixaci, krájení, manipulaci a držení různých vzorků. Jak vlastně Essential Toolkit NANO vznikl? Na to se ptáme.
Jakube, jak vznikla sada Essential Toolkit NANO? Jakou zákaznickou bolest jste objevili? Jaký byl impulz, který vedl k jejímu vzniku?
Myšlenka Essential Toolkit vznikla, když jsem pracoval na své disertační práci v zařízení pro výzkum nano CT v Brně, CTlab CEITEC Vysoké učení technické v Brně. Pracoval jsem v nano CT laboratoři, připravoval vzorek farmaceutického prášku a zjistil jsem, že nemám potřebné nástroje pro jeho přípravu. V oboru však neexistovala žádná univerzální sada nástrojů, která by byla obecně použitelná.
Není to dlouho poté, co jsem mluvil s novým majitelem CT. Zmínil se, že dodavatel jeho CT systému mu v balíčku nenabídl nástroje pro přípravu vzorků pro nano CT, dokonce ani ty základní. Moji kolegové také poznamenali, že se s tímto problémem potýkají.
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.
V té době jsem už pracoval ve společnosti CactuX, kde jsem uvedl na trh produktovou řadu CT fantomů pro kalibraci mikro a nano CT. Na firemní schůzce jsem navrhl najít na to řešení. Zjednodušení pro kolegy CT techniky. Aby se nemuseli starat o to, že narazí na nástroje pochybné kvality, a aby to sami nemuseli hledat na milionu webových stránek. Že tu práci vlastně uděláme za ně. A tak jsme přišli se sadou 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?
Stal jsem se členem komunity CTLAB v roce 2016. CTLAB provádí různorodý výzkum, pracuje s širokou škálou vzorků, od průmyslových po biologické, a využívá mikro- a nano-CT systémy. Primárně jsem se podílel na nano-CT měřeních na 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?
Jedná se o všestranný nástroj pro širokou škálu použití v oblasti kategorií vzorků. Je vhodný pro výzkumná a vývojová centra a CT laboratoře analyzující biologické, geologické, farmaceutické vzorky a vzorky pokročilých materiálů. Tato sada nástrojů je určena pro výzkumná centra, která potřebují pomoci s nalezením spolehlivého dodavatele pro přípravu vzorků. Dále pro nové vlastníky nano CT systémů, jejichž balíček neobsahoval základní nástroje pro přípravu. A pro nano CT techniky a manažery zásobování, kteří jsou unaveni neustálým hledáním nástrojů pro přípravu nano CT vzorků po celém internetu. Na všechny tyto případy jsem myslel při navrhování sady 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?
Nejdelší dobu jsem strávil budováním své odbornosti v oblasti přípravy vzorků pro nano CT a identifikací všech potřeb v tomto oboru – včetně postupů přípravy a vhodného přístrojového vybavení. Vytvoření komerčního produktu pak byla hračka.
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.
