3Dプリントされた変形可能なセンサー

3D printed deformable sensors.

• Zhijie Zhu
• Hyun Soo Park
• Michael C McAlpine

抄録

生きた人間の臓器に適合した生体医療機器を直接印刷できるようになれば、患者のモニタリングや創傷治療に役立つ可能性がありますが、これには3Dプリンタが生体表面の様々な変形に適応する必要があります。我々は、ターゲット表面の動きと変形を推定してツールパスをリアルタイムで適応させるin situ 3Dプリンティングシステムを開発した。この印刷システムを用いて、呼吸誘発変形下のブタの肺にハイドロゲルベースのセンサーを印刷した。このセンサーは組織表面に適合しており、電気インピーダンストモグラフィーを介して変形の連続的な空間マッピングを提供した。この適応型3Dプリンティングアプローチは、ロボット支援医療をアディティブ・マニュファクチャリング機能で強化し、人体上や体内でのウェアラブル電子機器や生物学的材料の自律的かつ直接印刷を可能にする可能性があります。

The ability to directly print compliant biomedical devices on live human organs could benefit patient monitoring and wound treatment, which requires the 3D printer to adapt to the various deformations of the biological surface. We developed an in situ 3D printing system that estimates the motion and deformation of the target surface to adapt the toolpath in real time. With this printing system, a hydrogel-based sensor was printed on a porcine lung under respiration-induced deformation. The sensor was compliant to the tissue surface and provided continuous spatial mapping of deformation via electrical impedance tomography. This adaptive 3D printing approach may enhance robot-assisted medical treatments with additive manufacturing capabilities, enabling autonomous and direct printing of wearable electronics and biological materials on and inside the human body.

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