Nghiên cứu đột phá cho thấy cách cảm biến có thể được in 3D trên các cơ quan co lại

Một nghiên cứu quan trọng đã được thực hiện tại Đại học Minnesota, có thể có những ý nghĩa lớn trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe. Các kỹ sư cơ khí và nhà khoa học máy tính đã phát triển một kỹ thuật in 3D mới cho phép cảm biến điện tử được in trực tiếp trên các cơ quan đang giãn nở và co lại.

Kỹ thuật mới này sử dụng công nghệ bắt hình chuyển động như được sử dụng để tạo ra các bộ phim, và ngoài những ý nghĩa trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe chung, nó có thể được áp dụng cụ thể để chẩn đoán và theo dõi phổi của những người bị COVID-19.

Nghiên cứu này đã được đăng trên tạp chí Science Advances, một tạp chí khoa học được xuất bản bởi Hiệp hội Tiến bộ Khoa học Hoa Kỳ (AAAS).

Kỹ thuật in 3D

Nghiên cứu này dựa trên một kỹ thuật in 3D được phát hiện hai năm trước. Kỹ thuật này ban đầu được sử dụng trên một bàn tay có thể quay và di chuyển từ trái sang phải, với các thiết bị điện tử được in trực tiếp trên da của bàn tay. Giờ đây, nó đã được phát triển thêm để hoạt động trên các cơ quan như phổi hoặc tim, những cơ quan này giãn nở và co lại, dẫn đến thay đổi hình dạng hoặc biến dạng.

Michael McAlpine là giáo sư kỹ thuật cơ khí tại Đại học Minnesota và là nhà nghiên cứu chính của nghiên cứu này.

“Chúng tôi đang đẩy ranh giới của công nghệ in 3D theo những cách mà chúng tôi chưa từng tưởng tượng trước đây,” McAlpine nói. “In 3D trên một vật thể di chuyển đã đủ khó, nhưng việc tìm ra cách in trên một bề mặt đang biến dạng khi nó giãn nở và co lại là một thách thức thực sự.”

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

Phát triển và Ứng dụng Tương lai

Các nhà nghiên cứu đầu tiên sử dụng một bề mặt giống như bóng và một máy in 3D chuyên dụng. Họ sử dụng các dấu theo dõi bắt hình chuyển động, giống như những dấu được sử dụng để tạo hiệu ứng đặc biệt trong phim, để giúp máy in 3D thích nghi với các chuyển động giãn nở và co lại trên bề mặt.

Sau khi sử dụng bề mặt giống như bóng, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm nó trên một phổi động vật được bơm khí nhân tạo. Nó đã chứng minh là một thành công, và một cảm biến mềm dựa trên hydrogel đã được in trực tiếp trên bề mặt.

Theo McAlpine, công nghệ này có thể được sử dụng trong tương lai để in trực tiếp trên một trái tim đang bơm.

“Ý tưởng rộng lớn hơn đằng sau nghiên cứu này là đây là một bước tiến lớn hướng tới mục tiêu kết hợp công nghệ in 3D với rô-bốt phẫu thuật,” McAlpine nói. “Trong tương lai, in 3D sẽ không chỉ là về việc in mà sẽ là một phần của hệ thống rô-bốt tự động lớn hơn. Điều này có thể quan trọng đối với các bệnh như COVID-19, nơi các nhà cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe đang gặp rủi ro khi điều trị bệnh nhân.

Đội ngũ nghiên cứu cũng bao gồm tác giả chính Zhijie Zhu, một ứng viên tiến sĩ kỹ thuật cơ khí tại Đại học Minnesota, cũng như Hyun Soo Park, giáo sư trợ lý tại Bộ phận Khoa học và Kỹ thuật Máy tính của Đại học Minnesota.

Nghiên cứu này được hỗ trợ bởi Medtronic và Viện Hình ảnh và Kỹ thuật Y sinh Quốc gia của Viện Y tế Quốc gia.