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3D打印新突破!新技术或将用于新冠肺炎诊断和监测

随着全球掀起的3D打印热潮,3D打印技术不断革新,在医疗领域也大显神通。

最近,由美国明尼苏达大学的机械工程师和计算机科学家开发的一种新型3D打印技术登上了Science Advances期刊的封面,标志着医疗3D打印技术取得了新突破!

我们熟知的传统3D打印,是按照目标形状,一层一层的在静止平台上挤出熔融的材料,就像在蛋糕上挤奶油一样。

而这项研究,突破了3D打印静止平台的束缚,可将电子传感器直接打印在正在扩张和收缩的器官表面上。不仅如此,该研究团队使用类似于好莱坞电影中的运动捕捉技术,精准控制打印位置。这种新的3D打印技术未来可应用在跳动的心脏上,或者新冠肺炎患者的肺部诊断和监测中。

下面小编给大家解释一下这项突破性的3D打印技术的原理。

实时3D表面跟踪

我们知道,传统的3D打印也需要预先设定好打印的位置。而在移动的物体上进行3D打印需要将打印路径调整为适应表面上的伸缩运动。

在这项研究中,研究人员将猪肺作为实验对象,使用运动捕捉跟踪标记方法,就像在电影中使用的那样来创建特殊效果。这种方法是将视觉传感系统与3D打印机集成在一起来跟踪随时间变化的3D几何形状,从而在可变形的肺部上制造电子柔性传感器。

过程分为两个阶段:

1. 首先从预先扫描的数据集中离线学习了表面几何图形的低维参数模型,以降低后续在线计算的复杂度;

2.在挤出机头上安装了两个机器视觉摄像机,通过相机实时测量的一组标记来估计离线学习模型中的参数,从而在线调整了打印刀头路径的几何形状。

下面这个视频展示了在打印过程中实时估计形变的自适应3D打印路径。

EIT柔性传感器

费了这么大一番力气打印在器官表面上的电子传感器当然不一般。如下图所示,这种电子柔性传感器由离子水凝胶与EIT技术结合制成的,能够检测并监视器官的健康状况。

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