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研究人员直接在皮肤上进行3D打印电子设备和细胞

人工智能 2021-04-01 14:55:07

在一项具有开创性的新研究中,明尼苏达大学的研究人员首次使用定制的低成本3D打印机在真实的手上打印电子产品。该技术可以被战场上的士兵用来在他们的身体上打印临时传感器,以检测化学或生物制剂或太阳能电池来为必要的电子设备充电。研究人员还成功地在老鼠的皮肤伤口上打印了生物细胞。该技术可能会为伤口愈合带来新的医学治疗,并直接印刷出皮肤疾病的移植物。

新型3D打印技术在皮肤上的关键创新之一是打印机使用计算机视觉来实时跟踪和调整运动。图片来源:明尼苏达大学McAlpine集团

该研究报告发表在学术期刊《先进材料》的封底内页上。

该研究的主要作者,明尼苏达大学本杰明·梅休大学机械工程副教授迈克尔·麦卡芬说:“使用成本低于400美元的便携式轻便打印机,这种新的3D打印技术的潜力令我们感到兴奋。” “我们认为,士兵可以将这台打印机从背包中拉出,然后直接在皮肤上打印化学传感器或其他所需的电子设备。它将成为未来的“瑞士军刀”,他们将所有需要的一切都集成在一个便携式3D打印工具中。”

新3D打印技术的关键创新之一是,该打印机可以在打印过程中适应身体的微小运动。将临时标记放置在皮肤上,然后扫描皮肤。打印机使用计算机视觉来实时调整运动。

“无论在皮肤上使用打印机时,任何人尝试保持静止状态,一个人都会轻微移动,每只手都不同,” McAlpine说。“该打印机可以使用标记来跟踪手,并根据手的运动和轮廓进行实时调整,因此电子设备的打印可以保持其电路形状。”

这种3D打印技术的另一个独特功能是,它使用由薄片状银制成的专用墨水,这种墨水可以在室温下固化和导电。这与需要在高温(最高摄氏100度或华氏212度)下固化并且会灼伤手的其他3D打印油墨不同。

要卸下电子设备,该人员只需用镊子将电子设备剥离或用水冲洗即可。

除电子设备外,新的3D打印技术还为许多其他应用铺平了道路,包括打印细胞以帮助患有皮肤疾病的人。McAlpine的团队与明尼苏达大学儿科系医生和医学院Dean Jakub Tolar合作,Dean Jakub Tolar是世界著名的罕见皮肤病治疗专家。该团队成功地使用生物墨水在小鼠皮肤伤口上打印了细胞,这可能会为患有皮肤病的人带来先进的医学治疗。

“我对直接在皮肤上打印电子产品或电池的想法着迷,” McAlpine说。“这是一个简单的想法,并且在未来的重要应用中具有无限的潜力。”

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