Πρωτοποριακή Έρευνα Δείχνει Πώς Οι Αισθητήρες Μπορούν Να Εκτυπωθούν σε Συστολικές Οργάνους με Τρισδιάστατη Εκτύπωση

Μια σημαντική έρευνα από το Πανεπιστήμιο του Μινεσότα μπορεί να έχει τεράστιες επιπτώσεις στην υγεία. Μηχανολόγοι μηχανικοί και επιστήμονες υπολογιστών έχουν αναπτύξει μια νέα τεχνική τρισδιάστατης εκτύπωσης που επιτρέπει την άμεση εκτύπωση ηλεκτρονικών αισθητήρων σε όργανα που διαστέλλονται και συστέλλονται.

Η νέα τεχνική χρησιμοποιεί τεχνολογία καταγραφής κίνησης, όπως αυτή που χρησιμοποιείται για την δημιουργία ταινιών, και除了 τις επιπτώσεις στην υγεία, μπορεί να εφαρμοστεί ειδικά για τη διάγνωση και παρακολούθηση των πνευμόνων των ατόμων με COVID-19.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο Science Advances, ένα επιστημονικό περιοδικό που εκδίδεται από την Αμερικανική Ένωση για την Πρόοδο της Επιστήμης (AAAS).

Τρισδιάστατη Εκτύπωση

Η έρευνα βασίζεται σε μια τεχνική τρισδιάστατης εκτύπωσης που ανακαλύφθηκε πριν από δύο χρόνια. Η τεχνική χρησιμοποιήθηκε αρχικά σε ένα χέρι που περιστρέφονταν και κινούνταν αριστερά-δεξιά, με ηλεκτρονικά που εκτυπώθηκαν直接 στο δέρμα του χεριού. Τώρα έχει αναπτυχθεί περαιτέρω για να λειτουργήσει σε όργανα όπως οι πνεύμονες ή η καρδιά, τα οποία διαστέλλονται και συστέλλονται, οδηγώντας σε αλλαγή σχήματος ή παραμόρφωση.

Ο Michael McAlpine είναι καθηγητής μηχανολογικής μηχανικής στο Πανεπιστήμιο του Μινεσότα και ανώτερος ερευνητής στη μελέτη.

«Εκτοξεύουμε τα όρια της τρισδιάστατης εκτύπωσης με νέους τρόπους που δεν φανταζόμασταν πριν από χρόνια», είπε ο McAlpine. «Η τρισδιάστατη εκτύπωση σε ένα κινούμενο αντικείμενο είναι αρκετά δύσκολη, αλλά ήταν μια μεγάλη πρόκληση να βρούμε έναν τρόπο να εκτυπώσουμε σε μια επιφάνεια που παραμορφωνόταν καθώς διαστέλλονταν και συστέλλονταν».

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

Ανάπτυξη και Μελλοντικές Εφαρμογές

Οι ερευνητές χρησιμοποιήσαν αρχικά μια επιφάνεια που έμοιαζε με μπαλόνι και einen ειδικό τρισδιάστατο εκτυπωτή. Χρησιμοποίησαν σημάδια καταγραφής κίνησης, όπως αυτά που χρησιμοποιούνται για την δημιουργία ειδικών εφέ σε ταινίες, για να βοηθήσουν τον τρισδιάστατο εκτυπωτή να προσαρμοστεί στις κινήσεις διαστολής και συστολής στην επιφάνεια.

Μετά τη χρήση της επιφάνειας που έμοιαζε με μπαλόνι, οι ερευνητές την δοκιμάζαν σε ένα πνεύμονα ζώου που είχε φουσκωθεί τεχνητά. Αποδείχθηκε επιτυχημένο και ένας μαλακός αισθητήρας με βάση το υδρογέλιο εκτυπώθηκε trực tiếp στην επιφάνεια.

Σύμφωνα με τον McAlpine, αυτή η τεχνολογία μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο μέλλον για να εκτυπωθεί trực tiếp σε μια καρδιά που χτυπά.

«Η ευρύτερη ιδέα πίσω από αυτή την έρευνα είναι ότι αυτό είναι ένα μεγάλο βήμα προς τον στόχο της συνδυασμού της τεχνολογίας τρισδιάστατης εκτύπωσης με χειρουργικούς ρομπότ», είπε ο McAlpine. «Στο μέλλον, η τρισδιάστατη εκτύπωση δεν θα είναι μόνο για την εκτύπωση, αλλά θα είναι μέρος ενός μεγαλύτερου αυτονομικού ρομποτικού συστήματος. Αυτό μπορεί να είναι σημαντικό για ασθένειες όπως η COVID-19, όπου οι παρόχοι υγείας βρίσκονται σε κίνδυνο κατά τη διάρκεια της θεραπείας των ασθενών.

Η ομάδα ερευνητών περιελάμβανε επίσης τον Zhijie Zhu, υποψήφιο διδάκτορα μηχανολογικής μηχανικής στο Πανεπιστήμιο του Μινεσότα, καθώς και τον Hyun Soo Park, βοηθό καθηγητή στο Τμήμα Μηχανικής και Επιστήμης των Υπολογιστών του Πανεπιστημίου του Μινεσότα.

Η έρευνα υποστηρίχθηκε από την Medtronic και το Εθνικό Ινστιτούτο Βιοϊατρικής Εικόνας και Μηχανικής του Εθνικού Ινστιτούτου Υγείας.