Przyszłość robotyki i nowoczesnej implantologii – drukowana 3D skóra zdolna do odbierania bodźców

0

Najnowocześniejsze protezy kończyn są w stanie imitować niemal pełen zakres ruchu kończyn, pozwalając na zginanie w stawach czy chwytanie przedmiotów z dowolną siłą. Kwestią, która nadal wymaga całościowego rozwiązania jest możliwość odbierania sygnałów z receptorów czuciowych związanych z odczuwaniem bólu, ucisku a także faktury lub zmian temperatury dotykanych powierzchni. Naukowcom z Uniwerystetu w Minesocie udało się opracować sposób drukowania przestrzennego elastycznej skóry, wyposażonej w szereg sensorów zbierających bodźce ze środowiska.

Mimo, że prace nad drukowaną skórą trwają już od kilku lat, to osiągnięcie kompleksowego substytutu odwzorowującego skomplikowaną strukturę i mnogość pełnionych funkcji nadal nie jest możliwe. Dotychczasowe projekty związane z drukiem 3D sztucznej skóry były wykonywane na potrzeby farmakologii w procesach testowania wdrażanych na rynek leków i kosmetyków. Jak twierdzą twórcy sensorycznej skóry ich wynalazek może znaleźć realne zastosowanie w robotyce, innowacyjnej implantologii a także być wstępem do drukowania elektroniki na prawdziwej skórze.

Spektrum potencjalnych zastosowań skóry z siecią sensorów jest szerokie, zawierają się w nim m.in. systemy chirurgiczne (np. da Vinci). Tego typu roboty znacznie upraszają skomplikowane zabiegi chirurgiczne poprzez zapewnienie wysokiego stopnia precyzji zabiegu jednak nie dają możliwości odbierania bodźców tak jak prawdziwa skóra. Odbieranie impulsów w czasie realnym dzięki strukturom nadrukowanym na powierzchni ramienia manipulatora mogłoby wpłynąć na poprawę jakości świadczonych zabiegów, pozwalając na natychmiastową reakcję.

Schemat wydrukowanego 3D sensora

Kilkuwarstwowa konstrukcja została przygotowana przy użyciu drukarki 3D dostosowanej do wytłaczania materiału nawet na zakrzywionej powierzchni, stworzonej na potrzeby projektu przez inżynierów z zespołu badawczego. Urządzenie wyposażone jest w cztery niezależne dysze, co zapewnia możliwość druku przestrzennego z rozmaitych materiałów m.in. silikonu czy przewodzącego tuszu. Co ważne nanoszone filamenty nie wymagają charakterystycznej dla druku przestrzennego wysokiej temperatury – cały proces trwa jedynie kilka minut i odbywa się w temperaturze pokojowej, zachowując elastyczną strukturę, a jednocześnie nie jest obarczona ryzykiem poparzenia skóry.

Zakończone powodzeniem testy nadrukowywania sensorów na modelach są jedynie wstępem do pracy nad kolejnymi rozwiązaniami. Następnym etapem projektu badawczego mają być próby wdrażania filamentów o właściwościach półprzewodnikowych, a także wstępne badania dotyczące druku 3D sensorów na skórze. Celem naukowców jest przynajmniej częściowe przywrócenie zmysłu dotyku, poprzez  nadrukowanie kilkumilimetrowego urządzenia na powierzchni ciała i scalenie go z aktywnymi zakończeniami nerwowymi.

Grafika [1]
Źródło: 3dprintingbusiness.directory

Udostępnij.

O autorze

Magdalena Przychodniak

Przyszła inżynier Inżynierii Biomedycznej, śledząca najnowsze doniesienia dotyczące biodruku oraz zastosowań druku przestrzennego w nowoczesnej medycynie. Zaangażowana w życie koła naukowego zajmującego się budową biodrukarki 3D.