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3D打字与印刷的仿生眼原型:现在有希望帮忙盲人

来源:http://www.btxygg.com 作者:广东快乐10分预测 时间:2019-10-17 16:33

McAlpine表示,这个过程中最令人惊讶的部分是,他们用完全3D打印的半导体材料将光能转化为电能的效率达到了25%。

美国明尼苏达大学的研究人员完全采用3D打印技术,在一个半球上打印出了一个图像传感阵列,这是首个“仿生眼”的原型。图片来源:每日科学网站

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据美国每日科学网站近日报道,美国研究人员首次完全采用3D打印技术,在一个半球形表面上打印出了一列光接收器,这一成果标志着科学家向制造出实用“仿生眼”迈出了重要一步,这种“仿生眼”未来可帮助盲人看见东西,或使不盲之人看得更清楚。

如果一个人失去手指,意味着他将无法通过触摸感知东西,这的确是一件很痛苦的事情。但是,创新技术却可以帮助到这样的人。之前,笔者曾为大家介绍过,瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的科研人员创造出了一种仿生指尖,它可以连接到截肢人群的上肢神经,让他们实时感觉到物体表面的粗糙或光滑,从而让他们的手指恢复部分的触觉。

这一发明标志着人类朝创造“仿生眼”迈出了重要一步,这种仿生眼有望帮助盲人恢复视力、让正常人看得更清楚。

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研究人员从一个半球形玻璃圆顶开始,克服了在曲面上打印电子元件的各种挑战,得到了最新的“仿生眼”模型。

8月28日,这项研究成果在材料科学的同行评审期刊《先进材料(Advanced Materials)》上发表。论文作者也持有这种3D打印的半导体器件的专利权。

这项研究发表在Advanced Materials上,这是一本涵盖材料科学的同行评审科学期刊。该项研究的作者还拥有3D打印半导体器件的专利。

麦卡宾表示,接下来,他们计划打印一个拥有更多光接收器的“仿生眼”原型,还希望找到一种在柔软的半球形材料(能被植入真实眼睛内)上进行打印的方法。

创新

McAlpine和他的团队在电子学、生物学和在单一平台上集成3D打印方面都颇有造诣。几年前,他们因打印“仿生耳朵”而受到国际关注。从那时起,他们就能用3D打印机打印出可用于外科手术的人造器官、作为“仿生皮肤”的电子织物、可以帮助脊髓损伤患者的细胞和支架。

麦卡宾说:“要想可靠地打印出活性电子产品,还有很长的路要走,但我们的3D打印半导体现在已经证明,它们的效率可与由微加工设备制造的半导体器件相媲美。另外,我们可以轻松地在曲面上打印半导体器件。”

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他们特制的3D打印机使用以银粒子为基础的墨水。墨水保持在适当的位置并均匀地干燥,而不是沿着弯曲的表面向下流动。然后,他们用半导体聚合物材料来打印光电二极管,将光转换为电能,整个过程大约需要一个小时。麦卡宾表示,该过程中最令人惊讶的是,借助完全由3D打印出来的半导体,将光转换为电的效率高达25%。

导读

原标题:“仿生眼”诞生!海伦凯勒的三天光明不再是“假如”

最新研究发表于《先进材料》杂志。论文合著者、明尼苏达大学机械工程学院副教授迈克尔·麦卡宾说:“仿生眼睛通常被认为是科幻小说中才会出现的情节,但现在,多材料3D打印机的应用,让科幻比以往任何时候都更接近现实。”

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该研究报告的作者之一、明尼苏达大学机械工程副教授Michael McAlpine说:“仿生眼通常被认为是科幻小说中的东西,但现在我们使用多材料3D打印机可以让这种科幻小说中的东西变成现实。”

麦卡宾团队以在单一平台上集成3D打印、电子学和生物学而闻名。几年前,他们曾因打印出“仿生耳”而受到国际关注。从那时起,他们采用3D打印方法,制造出了多种可用于外科手术的人造器官、可帮助脊髓损伤患者恢复某些功能的细胞和支架等。

McAlpine 创造仿生眼的动机稍微有点出于私人考虑,她说:“我妈妈一只眼失明,每当我谈起我的工作,她就会说,‘你什么时候能帮我打印一只仿生眼?’”。

“我的母亲一只眼睛失明,每当我谈论我的工作的时候,她就会问'你什么时候打印我的仿生眼?'”McAlpine说。

为此,科学家们一直都努力探索研发“仿生眼”,让失明者重见光明。例如,笔者曾介绍的一种仿生眼:“Argus II 视网膜假体系统”。它是美国 FDA 批准的世界上第一个用于因重度视网膜变性而失明的人恢复视觉功能的系统。此技术通过在眼球视网膜植入芯片,戴上特别的眼镜,让因视网膜色素 / 黄斑变性而导致的失明患者重见光明。

而McAlpine创造仿生眼的动机中包含了些个人原因。

虽然失去手指会给人带来巨大的痛苦,然而眼睛对于人类的意义似乎显得更重要,正如海伦凯勒在其名著《假如给我三天光明》中所描述的:

该研究由美国国立卫生研究院生物医学成像与生物工程研究所(授予号为1DP2EB020537)、波音公司以及明尼苏达州“发现、研究与创新经济”(MnDRIVE)倡议资助。返回搜狐,查看更多

图片来源:Second Sight)

“在常规印刷有源电子产品方面我们还有很长的路要走,但我们的3D打印半导体现在已经开始显示它们可能与微加工设备制造的半导体器件的效率相媲美,”McAlpine说,“另外,我们可以轻松地在曲面上打印半导体器件,但后者做不到。”

(图片来源:明尼苏达大学,McAlpine 研究小组)

研究人员从一个半球形玻璃圆顶开始,展示他们如何克服在曲面上印刷电子元件的挑战:他们用定制的3D打印机使银粒子的基础墨水保持在适当的位置并均匀地干燥,然后,研究人员使用半导体聚合物材料打印出光电二极管,将光转化为电能。整个过程大约需要一个小时。

价值

McAlpine说他们接下来的工作是创建一个具有更多光效的光接收器的原型。他们还希望找到一种能在柔软的半球形材料上打印的方法,因为那种材料可以植入真实的眼睛中。

原标题:3D打印的仿生眼原型:未来有望帮助盲人复明!

McAlpine的研究团队包括明尼苏达大学机械工程研究生Ruitao Su,博士后研究员Sung Hyun Park,Guoang-Zhuang Guo,Kaiyan Qiu,Daeha Joung,Fanben Meng和本科生Jaewoo Jeong。

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据外媒报道,近日,明尼苏达大学的研究人员在半球表面上完全3D打印了一个图像传感阵列,这是人类“仿生眼”的第一个原型。

McAlpine 表示,这项工艺最令人惊喜的部分就是,他们通过完全由3D打印制造的半导体实现了达25%的光电转化效率。

论文的合著者之一、明尼苏达大学机械工程系副教授 Michael McAlpine 表示:“仿生眼通常被认为是科幻,但现在我们采用多材料3D打印机,比以往任何时候都更加接近这一目标。”

今天,让我们继续来看一个探索开发“仿生眼”的新的研究案例。近日,美国明尼苏达大学(University of Minnesota)的研究团队首次在半球面上完全由3D打印制造出光接收器阵列。这项发现标志着朝着创造“仿生眼”的目标迈出了重要的一步。有朝一日,这种仿生眼将帮助盲人复明或者提高正常人的视力。

McAlpine 表示下一步将会创造一个原型,它将具有更多、更加高效的光接收器。他们也想要找到一个能在柔软的半球状材料上进行打印的方法,这种柔软的半球状材料可以植入到真实的眼睛中。

技术

3D打印、半导体、仿生学

McAlpine 及其团队因为在单个平台上集成3D打印、电子学和生物学而出名。几年前,他们就因为打印了一个“仿生耳”而受到了国际关注。从那时起,他们就已经3D打印了外科实践所用的栩栩如生的仿生器官、作为“仿生皮肤”使用的电子织物,直接在活动的手掌上的电子器件,以及可以帮助脊髓损伤患者恢复某些功能的细胞与支架。

【2】Sung Hyun Park, Ruitao Su, Jaewoo Jeong, Shuang‐Zhuang Guo, Kaiyan Qiu, Daeha Joung, Fanben Meng, Michael C. McAlpine. 3D Printed Polymer Photodetectors. Advanced Materials, 2018 DOI: 10.1002/adma.201803980返回搜狐,查看更多

关键字

近日,美国明尼苏达大学的研究团队首次在半球面上完全由3D打印制造出光接收器阵列。这项研究发现标志着朝着创造“仿生眼”的目标迈出了重要的一步。有朝一日,这种仿生眼将帮助盲人复明或者提高正常人的视力。

未来

McAlpine 表示:“我们要常规地打印有源电子器件还有很长的路要走,但是我们3D打印的半导体正在开始显示,它们的效率有望比得上微细加工设备中制造出的半导体器件。此外,我们可以在曲面上轻易地打印半导体器件,而他们不能。”

参考资料

(图片来源:Hillary Sanctuary / EPFL)

研究人员从一个半球形玻璃穹顶入手,演示了他们是如何克服在曲面上打印电子器件所面临的挑战。他们利用定制的3D打印机,从银粒子基油墨开始研究。施加的油墨会待在原地,均匀地变干,而不是从曲面上流淌下来。然后,研究人员采用半导体聚合物材料来打印光电二极管,将光线转化为电力。整个过程花费约1小时。

“我自小就只能用指尖去‘看’人家的脸,只能觉察欢喜、悲痛,以及其他明显的情绪变化。我须借触摸朋友的脸去认识他们。 视力正常,便一下子能看到眼前的人微妙的表情变化、肌肉的轻颤、手的摆动,从而更容易了解对方,那是多么令人愉悦的事啊。”

背景

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