Přelomový výzkum ukazuje, jak lze senzory tisknout 3D na kontrahujících se orgánech

Z University of Minnesota přišla významná výzkumná studie, která by mohla mít obrovské důsledky pro zdravotní péči. Inženýři a počítačoví vědci vyvinuli novou 3D tiskovou techniku, která umožňuje přímý tisk elektronických senzorů na orgánech, které se rozšiřují a kontrahují.

Nová technika využívá technologii motion capture, podobnou té, která se používá při vytváření filmů, a kromě svých důsledků pro obecné pole zdravotní péče by mohla být specificky použita k diagnostice a monitorování plic u jedinců s COVID-19.

Výzkum byl publikován v Science Advances, vědeckém časopise vydávaném American Association for the Advancement of Science (AAAS).

3D Tisková Technika

Výzkum je založen na 3D tiskové technice, která byla objevena před dvěma lety. Technika byla poprvé použita na ruce, která se otáčela a pohybovala zleva doprava, s elektronikou přímo vytisknutou na kůži ruky. Nyní byla technika dále vyvinuta, aby fungovala na orgánech, jako jsou plíce nebo srdce, které se rozšiřují a kontrahují, což vede ke změně tvaru nebo deformaci.

Michael McAlpine je profesor mechanického inženýrství na University of Minnesota a hlavní výzkumník studie.

“Tlačíme hranice 3D tisku novými způsoby, které jsme si před lety ani neuměli představit,” řekl McAlpine. “3D tisk na pohyblivém objektu je sám o sobě dostatečně obtížný, ale bylo to velké výzva najít způsob, jak tisknout na povrch, který se deformuje, jak se rozšiřuje a kontrahuje.”

https://www.youtube.com/watch?v=_1eXqSSLJC4&feature=emb_title

Vývoj a Budoucí Aplikace

Výzkumníci nejprve použili balónový povrch a specializovaný 3D tiskárnu. Použili motion capture sledovací značky, podobné těm, které se používají k vytváření speciálních efektů ve filmech, aby pomohli 3D tiskárně přizpůsobit se pohybům rozšiřování a kontrahování na povrchu.

Po použití balónového povrchu otestovali techniku na umělém plicním orgánu. Ukázalo se, že je to úspěch, a měkký hydrogelový senzor byl přímo vytisknut na povrchu.

Podle McAlpina by tato technologie mohla být v budoucnu použita k přímému tisku na pumpující srdce.

“Širší myšlenka za touto studií je, že se jedná o velký krok vpřed k cíli kombinovat 3D tiskovou techniku se chirurgickými roboty,” řekl McAlpine. “V budoucnu nebude 3D tisk pouze o tisku, ale bude součástí větší autonomní robotické soustavy. To by mohlo být důležité pro nemoci, jako je COVID-19, kde jsou zdravotničtí pracovníci ohroženi, když léčí pacienty.

Výzkumný tým také zahrnoval hlavního autora Zhijie Zhu, kandidáta doktorského studia mechanického inženýrství na University of Minnesota, a Hyun Soo Park, asistenta profesora na katedře počítačových věd a inženýrství University of Minnesota.

Práce byla podporována firmou Medtronic a Národním institutem pro biomedicínské zobrazování a inženýrství Národních institutů zdraví.