Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Inżynierowie wydrukowali czujnik na poruszającym się płucu

Recommended Posts

Naukowcy z Uniwersytetu Minnesoty opracowali metodę druku 3D, która wykorzystuje technikę przechwytywania ruchu, by drukować czujniki bezpośrednio na kurczących się i rozszerzających narządach.

Warto przypomnieć, że dwa lata temu ten sam zespół nadrukował elektronikę na poruszającą się dłoń. Technikę później rozwinięto. Opracowaliśmy działający in situ system druku 3D, który oszacowuje ruch i deformacje docelowej powierzchni, by dostosować działanie urządzenia w czasie rzeczywistym - napisano w artykule opublikowanym na łamach Science Advances.

Przesuwamy granice druku 3D w rejony, o których lata temu w ogóle nie myśleliśmy - podkreśla Michael McAlpine. Druk 3D na poruszających się obiektach sam w sobie jest już wystarczająco trudny, tu zaś musimy [dodatkowo] znaleźć sposób na drukowanie na powierzchni, która odkształca się w czasie rozszerzania i kurczenia.

Eksperymenty zaczęły się od balonowatej powierzchni i specjalnej drukarki 3D. Wykorzystano markery do przechwytywania ruchu, które pozwalały urządzeniu dostosować ścieżkę wydruku do ruchów podłoża. Później przyszedł czas na zwierzęce (świńskie) płuco, które sztucznie wypełniano powietrzem. Ku uciesze naukowców, próba nadrukowania hydrożelowego czujnika naprężeń zakończyła się sukcesem. McAlpine dodaje, że w przyszłości tę samą technikę można by zastosować do drukowania 3D czujników na pompujących sercu.

[...] To duży krok naprzód w zakresie połączenia technologii druku 3D z robotami chirurgicznymi. W przyszłości druk 3D będzie [...] stanowić część większych autonomicznych systemów robotycznych.

 


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      W połowie kwietnia w Kanchanaburi w Tajlandii znaleziono dzioborożca ze złamanym skrzydłem i z brakującą dużą częścią dzioba żuchwowego. Dzięki pomocy weterynarzy, którzy wydrukowali protezę na drukarce 3D, ptak o wdzięcznym imieniu Coco może znowu jeść.
      Nie wiadomo, co dokładnie stało się dorosłemu dzioborożcowi, ale wydaje się, że został zaatakowany przez kłusowników, którzy zostawili go w lesie na pewną śmierć. Choć weterynarzom udało się ustabilizować stan zwierzęcia, dzioba nie znaleziono, by móc go ponownie zamocować.
      Zdając sobie sprawę, że w takim stanie samica nie będzie mogła jeść, po wykonaniu skanów dziób żuchwowy wydrukowano na drukarce 3D. Protezy (pierwsza przetrwała zaledwie 30 min użytkowania) mocowano do pozostałej części dzioba za pomocą mocnego kleju.
      Zdjęcia wykonane 26 kwietnia w ośrodku rehabilitacyjnym pokazują, że Coco z apetytem pałaszuje kawałki owoców i nasiona.
      Specjaliści monitorują Coco, ponieważ boją się, że przez siłę, z jaką samica dziobie pokarm, plastikowa proteza może znowu odpaść. Zespół zastanawia się też nad wydrukowaniem dzioba z wykorzystaniem innych materiałów, tak by upewnić się, że dzioborożec ma najlepszy sztuczny dziób z możliwych.
      Supaphen Sripibun, szef Wydziału Medycyny Dzikich Zwierząt z Kasetsart University, obawia się, że uraz skrzydła jest na tyle poważny, że Coco nigdy nie zostanie wypuszczona na wolność. Uważamy, że skrzydło doznało trwałych uszkodzeń mięśni bądź nerwów. Nie wykryto złamania, ale ptak nie jest w stanie latać.
      Suchai Horadee z Wydziału Parków Narodowych i Ochrony Zwierząt i Roślin w Bangkoku podkreśla, że zwykle myśliwi zabierają całego ptaka, a nie tylko dziób. Ponieważ dzioba żuchwowego nie znaleziono, nie jesteśmy pewni, kto postrzelił Coco i czy nie był to wypadek. Prowadzimy śledztwo w sprawie tego, co się stało.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Około czteroletnia kotka Dymka straciła przez odmrożenie fragmenty wszystkich czterech kończyn. Dzięki wydrukowanym w 3D tytanowym protezom może teraz nie tylko chodzić i biegać, ale i wskakiwać na kanapę czy wdrapywać się na schody.
      Kotkę znalazł w grudniu 2018 r. w śniegu kierowca z Nowokuźniecka na Syberii. Widząc jej stan, pojechał do kliniki BEST w Nowosybirsku. Dymka miała poważne odmrożenia łap, uszu i ogona. Niestety, weterynarz Siergiej Gorszkow musiał amputować duże fragmenty wszystkich kończyn.
      Gorszkow i jego koledzy z kliniki od lat współpracują z badaczami z Politechniki w Tomsku (TPU). Zespół badawczy prof. Siergieja Twierdochlebowa opracował nawet powłoki z fosforanu wapnia do implantów weterynaryjnych. Wykorzystywano je już w protezach dla psów i kotów.
      Jak podkreślają specjaliści z TPU, wcześniej, w 2016 r., BEST Clinic wykonała podobną operację u kota Rudego. W ten sposób Dymka stała się drugim na świecie kotem z protezami wszystkich 4 kończyn.
      Do uzyskania modeli, a następnie wydrukowania kończyn wykorzystano zdjęcia z tomografii komputerowej. Dla kończyn przednich i tylnych stworzono dwa osobne modele. By zmniejszyć ryzyko odrzucenia implantu przez organizm kota, naukowcy z TPU zastosowali powłokę z fosforanu wapnia; naniesiono ją za pomocą mikrołukowego utleniania (ang. Microarc Oxidation, MAO). Do części tytanowych przymocowano wydrukowane również w 3D końcówki, które mają oddawać kształt kociej łapki.
      Dymka dostała implanty w dwóch turach: najpierw kończyn przednich, potem tylnych. Na nagraniu udostępnionym przez klinikę 10 grudnia widać, że pół roku później radzi sobie świetnie.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Dzięki amerykańsko-chińskiej współpracy powstała hydrożelowa powłoka, która zapobiega tworzeniu się lodu aż na trzy sposoby. Naukowcy podkreślają, że inspirowali się naturalnymi mechanizmami, które nie dopuszczają do zamarzania krwi kilku gatunków ryb z Antarktyki.
      Autorzy artykułu z pisma Matter sugerują, że nowa powłoka będzie tanim i wszechstronnym sposobem na zapobieganie oblodzeniu skrzydeł samolotów czy rur. To pierwszy materiał, który zapobiega tworzeniu się lodu, wpływając na 3 różne procesy.
      Choć dysponujemy rozmaitymi rozwiązaniami antyoblodzeniowymi, są one tak pomyślane, by wpływać tylko na niektóre aspekty tego złożonego procesu albo działać tylko na pewnych rodzajach powierzchni. Nowa powłoka jest rozwiązaniem kompleksowym, które zapobiega powstawaniu lodu na wielu różnych powierzchniach, od tworzyw, przez metale, po ceramikę, w dodatku w różnych warunkach - opowiada Ximin He z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles. Poza tym materiał łatwo uzyskać i jest ponoć bardzo wytrzymały.
      Żel składa się głównie z wody, ale jego kluczowym składnikiem jest poli(dimetylosiloksan), polimer z grupy silikonów, używany m.in. do produkcji soczewek kontaktowych czy jako dodatek do kosmetyków (E900).
      Gdy nasprejuje się go na powierzchnię, tworzy cienką przezroczystą powłokę, która zapobiega oblodzeniu na 3 różne sposoby: obniża temperaturę zamarzania wody na powierzchni (hamuje nukleację), opóźnia wzrost kryształów lodu (rozprzestrzenianie się lodu), a także utrudnia jego przywieranie, czyli adhezję.
      Akademicy przetestowali powłokę na różnych materiałach, w tym na plastiku, szkle, ceramice i metalach. Ustanowili rekord, zapobiegając tworzeniu się lodu do momentu, aż temperatura osiągnęła -31°C. Poprzedni rekord padł w 2016 r. i wynosił -28°C; różne powłoki nanoszono m.in. na szkło. Pracami zespołu kierował wtedy Jianjun Wang z Chińskiej Akademii Nauk; jest on współautorem również ostatniego badania.
      Oprócz tego hydrożel pozwolił na ustanowienie rekordu odnośnie do czasu odroczenia tworzenia lodu w temperaturze -25°C. By na spryskanych nim powierzchniach z tworzywa, szkła, ceramiki i metalu utworzył się w tej temperaturze lód, musiało minąć ponad 65 min, a więc o ponad 40 min więcej niż przy poprzednim rekordzie, który także padł podczas studium z 2016 r.
      Nawet jeśli na powierzchni, na której zastosowano hybrydowy antyoblodzeniowy hydrożel, utworzy się lód, łatwo go usunąć za pomocą szczotki czy dmuchawy (nie trzeba skrobać czy podgrzewać).
      W latach 60. naukowcy odkryli, że kilka gatunków ryb antarktycznych wytwarza białka zapobiegające zamarzaniu (ang. anti-freeze proteins, AFP) krwi. Później stwierdzono, że także owady wytwarzają AFP, dzięki czemu ich płyny ustrojowe nie zamarzają. U bakterii AFP stwierdzono po raz pierwszy w 1993 r. W następnych latach opisano wiele bakterii zdolnych do syntezy takich białek. Wiadomo, że dysponują nimi także rośliny.
      Nowa powłoka jest bioinspirowana (działa po części dlatego, że naśladuje molekularną strukturę tych białek).
      Większość eksperymentów przeprowadzono w laboratorium, ale jeden test odbył się na dworze, w Pekinie, w temperaturach ujemnych.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Durian to azjatycki owoc, który mimo intensywnego nieprzyjemnego zapachu jest przez wielu ludzi uznawany za prawdziwy przysmak. Okazuje się, że włókna z jego skórki mogą znaleźć zastosowanie m.in. w biodegradowalnych opakowaniach na żywność, a także w druku 3D.
      Naukowcy z International Islamic University Malaysia zmieszali włókna ze skórki duriana z epoksydowanym olejem roślinnym. W ten sposób powstał biodegradowalny polimer, któremu można nadać postać pojemników/tacek na żywność.
      Po 3 miesiącach w glebie degradacji ulega ok. 83% opakowania. Zespół podkreśla, że biokompozyt może też znaleźć zastosowanie jako alternatywny filament (tworzywo) do druku 3D.
      Durian jest uznawany za najbardziej śmierdzący owoc świata. Ma nawet własny znak zakazu. Mieszkańcy Azji nie mogą mu się jednak oprzeć. Wg nich, pachnie jak piekło, ale smakuje jak niebo. Odór owoców duriana jest tak mocny, że stoisko z tymi owocami można ponoć wyczuć z odległości kilkudziesięciu metrów. Obmyślając zastosowanie dla włókien z jego skórki, Malezyjczycy odciążają wysypiska (normalnie skórki tam by trafiły).

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Innowacyjne badania mają skutecznie pomóc w leczeniu rekonstrukcyjnym wad cewki moczowej u dzieci i dorosłych. Naukowcy z Politechniki Łódzkiej, wraz z firmą Wolf 3D Solutions skonstruują drukarkę, która wykorzystując biodruk pozwoli na wytworzenie odpowiednich elementów dla chorych.
      Nad rozwiązaniem problemu leczenia pracują m.in. naukowcy z Instytutu Inżynierii Materiałowej na Wydziale Mechanicznym PŁ, pod kierunkiem dr inż. Doroty Bociągi.
      Wrodzone wady układu moczowego chłopców polegają na nieprawidłowym ujściu cewki moczowej. Dolegliwość pojawiają się u 1 noworodka na 200 – 250. Jej skutki są wielorakie, medyczne i psychiczne. Spodziectwo jest leczone tylko operacyjnie, niosąc u 20 proc. pacjentów powikłania. Operacja daje dobry efekt kosmetyczny , ale problem funkcjonalności nowo wytworzonej cewki moczowej. W tej chwili nie ma biomateriału i wyrobu medycznego wspomagającego i/lub umożliwiającego wykształcenie brakującego odcinka cewki moczowej. Chcemy tę sytuację zmienić. U dorosłych mężczyzn wadą wrodzoną lub nabytą jest zwężenie cewki moczowej. Problem pojawia się po 55 roku życia. Możemy pomóc tym chorym, opracowując biomateriały, z których możliwym będzie wytworzenie cewki do leczenia spodziectw u dzieci oraz stentu do leczenia zwężeń wykorzystując biodruk bezpośredni i pośredni – wyjaśnia dr inż. Dorota Bociąga.
      Wiemy, jak wiele osób oczekuje na rezultaty naszego projektu, dlatego cieszy nas otrzymane finansowanie na badania i rozwój, które w rezultacie przyniosą przełomowe rozwiązania dla urologii – podkreśla Dorota Bociąga. Wykorzystując biodruk bezpośredni i pośredni stworzymy materiały na cewkę do leczenia spodziectw oraz na stent do leczenia zwężeń. Drukarka, którą skonstruujemy pozwoli na drukowanie w sposób, którego nikt jeszcze nie realizuje.
      Projekt będzie realizowany w ramach specjalnie powołanego konsorcjum ze Szpitalem im. dra Korczaka w Łodzi, Fundacją Rozwoju Kardiochirurgii im. prof. Z. Religi, Politechniką Warszawską, Uniwersytetem M. Kopernika w Toruniu oraz firmą Wolf 3D Solutions.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...