미국 사우스 플로리다대 약대(USF Health Morsani College of Medicine)에 따르면 탬파종합병원(Tampa General Hospital)과 공동으로 인간 장기를 3D프린터로 제작했다.수술 기술을 기술을 가르치는 데에 사용하기 위한 목적이다. 3D 프린팅된 인간 장기는 단순한 플라스틱 모델이 아니라 실제 환자의 살아있는 심장 또는 기타 신체 부위의 복제품을 의미한다.크기와 모양이 100분의 1인치 이내로 정확한 것으로 평가된다. 이를 통해 외과의가 심장, 기타 장기 및 뼈의 복제품을 사용하여 수술을 시각화하고 실행할 수 있다.이와 같이 3D 프린팅된 인간 장기를 이용하여 심장 수술을 포함한 다양한 외과수술을 연습하고 평가할 수 있다. 또한 3D 프린터를 사용하면 외과의가 수술시기 및 수술하지 않을 시기도 결정할 수 있다.이와 같이 3D 프린팅을 통해 외과의와 환자는 최상의 정보에 입각한 선택을 할 수 있다. 또한 수술의 전반적인 효과와 성공률을 평가하기위한 더 많은 학술 연구가 진행 중이다. ▲ 탬파종합병원(Tampa General Hospital)의 홍보자료(출처 : 홈페이지)

캐나다 몬트리올 대학교에 소재한 폴리텍 몬트리올(Polytechnique Montréal) 연구팀에 따르면 증강현실(AR)이 적용된 새로운 드론 조종시스템을 개발 중이다.개발 중인 드론 조종 설비는 디스플레이가 장착된 헤드셋 형태로 증강현실 인터페이스가 내장돼 있다. 연구팀은 기존 컨트롤러 대신 증강현실을 적용한 시각제어 프로그램을 개발했다.이에 따라 손조작이 필요 없는 핸즈프리 방식을 채택했다. 증강현실의 장점은 기계와 인간의 경험적 차이를 최소화하고 가시권의 드론 운용보다 조종사의 신체적 리스크를 크게 줄일 수 있다는 데 있다.실외 환경에서 3D 증강현실을 재구성하려면 뛰어난 감지기술이 적용돼야 한다. 연구팀은 여기에 사물인터넷과 딥러닝까지 접목돼야 한다고 언급했다.연구팀에 따르면 개발된 드론의 최종 사용자는 소방관이다. 사고 현장에 다수의 드론이 투입돼 빠른 현장 감식과 관련 정보를 수집하는 것이 주목적이다.이처럼 증강현실 등 첨단기술로 드론 무리를 제어할 수 있다는 점에서 군사 목적 등 윤리성에 대한 논란도 제기되고 있다.▲증강현실로 구성된 모습(좌)과 드론 조종 헤드셋(우)(출처 : Polytechnique Montréal 홈페이지)

스위스 로잔연방공대(EPFL: École Polytechnique Fédérale de Lausanne)에 따르면 생체 모방 나노크기 로봇의 원격 제어 어셈블리를 가능하게하는 재료 및 방법을 공개했다.연구팀은 다양한 형태의 무선 에너지를 기계적 작업으로 변환할 수있는 비연결 나노 입자를 합성했다. 각 입자는 코어에 자화된 금 나노로드(magnetized gold nanorod)를 갖고 있으며, 광 에너지를 열 에너지로 변환하는 광 히터와 자기장에 의해 구동될 때 운동을 발생시키는 생물학적 모터 역할을 한다.금속 코어는 열반응 젤 내부에 캡슐화되어 생성된 열을 변형 및 선형 작동(deformation and linear actuation)으로 빠르게 변환한다.입자 그룹은 레이저 빔을 사용하여 원하는 위치에서 수집되거나 시변 자기장(time-varying magnetic fields)을 사용하여 동적 구성으로 클러스터링될 수 있다.자기 토크를 적용하면 쌍극자-쌍극자(dipole-dipole) 및 유체 역학적 상호 작용(hydrodynamic interactions)을 통해 사슬이 형성된다. 입자 표면을 아민기로 기능화하고 백금을 금속 코어에 통합함으로써 로봇이 올바르게 조립된다.즉 백금이 국소 가열을 통해 아민 그룹의 공유 결합을 촉진하여 로봇 형성이 완료된다. 조립 프로세스가 완료되면 로봇에 전원을 공급하기 위해 동일한 광학 및 자기 신호가 사용된다.마이크로 로봇이 주입된 나노 입자로부터 목표 위치에 조립될 수 있다. 완전히 합성된 생체 모방 미세 기계 시스템에서 근육 구조를 요약하면 생물학적 작동에 대한 체계적인 조사가 가능할 것이다.이와 같이 선택된 물질과 살아있는 세포의 화학적 및 기계적 호환성은 제시된 기술이 생물의학 응용에 널리 사용될 수 있는 전망을 밝게 한다. 참고로 연구결과는 Advanced Intelligent Systems에 발표됐다.▲ Swiss-EPEL-Robot▲ 로잔연방공대(EPFL)의 홍보자료(출처 : 홈페이지)

중국 기술회사인 윈선빌딩테크닉(盈创建笻科技)에 따르면 3D 프린팅 기술을 이용해 코로나 바이러스 검역실을 제작했다. 지금까지 15개를 만들어 후베이성(湖北省)의 시안닝(鹹寧)시에 위치한 병원에 기증했다.각각의 크기는 10평방 미터로 침대 2개에 충분한 크기이다. 열 보존 및 격리에 필요한 표준을 충족하며 강한 바람과 지진에도 견딜수 있도록 설계됐다.특히 3D 프린트된 검역실은 이동성이 뛰어나고 설치가 쉬우며 전원에 연결되는 즉시 사용할 수 있다. 또한 소독하기 쉽고 전염병이 끝나면 재사용될 수 있다.이와 같은 검역실은 2시간 내에 프린팅될 수 있고, 1대의 프린터기는 하루 15개의 검역실을 생산할 수있다. 기본 비용은 약 ￥28,000위안이다.중국에서 발생된 코로나 바이러스는 중국 병원의 병실 수요를 크게 증가시켰다. 이러한 급작스러운 수요를 회사가 개발한 3D 프린팅 기술이 해결해줄 수 있을 것으로 기대된다.▲ China-WinSunBuildingTechnique-3Dprint▲ 윈선빌딩테크닉(盈创建笻科技)의 홍보자료(출처 : 홈페이지)

미국 카네기멜론대(Carnegie Mellon University)에 따르면 보스턴대(Boston University)와 공동으로 줄기세포와 인공지능(AI)을 사용해 새로운 폐 모델을 구축했다. 연구 결과는 Cell Stem Cell 저널에 발표됐다.연구원들은 성인의 혈액을 유도된 다능성 줄기세포(pluripotent stem cells)로 재 프로그래밍한 다음, 성인 폐 세포와 매우 유사한 세포가 될 때까지 한달 동안 성장 인자로 처리했다.하지만 그 결과로 생성된 세포는 생성하고자 하는 세포의 수집이 아니며, 목표 세포의 특성을 장기간 유지하지 못한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 연구자들은 기계학습을 사용했다.이를 통해 시스템에서 폐 세포가되는 세포의 선호 인자에 대한 역동적인 그림을 구축함으로써 1년 이상 접시에 세포 정체성을 유지하는 더 적절한 세포를 만들었다.개발된 기술은 특발성 폐 섬유증, 만성 폐쇄성 폐 질환, 신생아 호흡 곤란 또는 조기 발병 간질성 폐 질환과 같은 질병에 대한 실험실에서 폐 질환 및 치료법을 모델링하는 과학자의 능력을 향상시킬 수 있는 것으로 평가된다.특히 세포를 실험실에서 배양해 폐의 정체성을 잃지 않고 1년 이상 보관할 수 있으며 폐 질환을 모델링하는 데 사용할 수 있다. 과학자들은 향후 폐 질환에 대한 더 나은 치료법을 찾을 수 있을 것으로 전망된다.▲ USA-CarnegieMellonUniversity-AI-lung▲ 카네기멜론대(Carnegie Mellon University)의 연구원 Jun Ding(출처 : 홈페이지)

미국 오번대(Auburn University)에 따르면 3D 프린터 연구를 진행하기 위해 나사(NASA)와 3년동안 $520만달러 계약을 체결했다.국립적층가공우수센터(National Centre for Additive Manufacturing Excellence, 이하 NCAME)가 액체 로켓 엔진의 성능을 향상시키는 데 도움이되는 3D 프린팅 기술을 연구하고 개발하기 위한 목적이다.NCAME는 2년전에 3D 프린팅 성능을 향상시기키 위해 민간 파트너십을 통해 오번대와 나사에 의해 설립됐다. 적층가공 산업에서 노동력 개발요구에 대응하고 연구결과를 공유하기 위한 목적이다.계약에 포함된 작업은 나사의 신속분석 및 가공 추진기술(NASA’s Rapid Analysis and Manufacturing Propulsion Technology, 이하 RAMPT) 프로젝트의 일부이다.RAMPT 프로젝트는 경량의 대규모 3D프린팅 기술의 핵심 연구를 추진한다. 액체 로켓 엔진에 사용하기 위해 재생되게 냉각된 스러스트 챔버 어셈블리를 개발 및 제조하기 위한 목적이다.NCAME은 이미 70 개가 넘는 학계, 정부, 산업계 및 비영리단체와 협력 중이다. 또한 모든 정부기관에서 사용할 국내 공급망 및 전문 제조기술 공급업체를 창설하기 위해 RAMPT 프로젝트를 지원할 방침이다. ▲ USA-AuburnUniversity-3Dprint▲ 오번대(Auburn University)의 협약식 홍보자료(출처 : 홈페이지)