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软体薄膜机器人 人体内部送药工

发布日期:2019-10-02 07:53   来源:未知   阅读:

  深圳商报2019年9月30日讯 微型机器人可以做些什么?电影《超能陆战队》里比手指还小的机器人,单个看着不起眼,但人们用意念控制,就能让它们随意排列组合,新一代管家婆心水报。建房子搞运输无所不能;电影《蚁人》的主角能操控蚂蚁,直接让昆虫变身微型机器人……

  现实中,微型机器人也许能给人体内输送药物,从而帮忙治病。近日,深圳先进院徐天添副研究员告诉深圳商报记者,其团队研发的软体薄膜机器人,可在旋转磁场驱动下,在液体中进行螺旋运动,并在一定的位置停止,未来有望用于靶向给药。相关研究已发表在IEEE期刊《机电学报》上。

  据悉,徐天添团队研发的软体薄膜微型机器人,单个直径1毫米左右,长度3毫米左右,无需电池或马达,只需外部磁场控制,就能在硅油中“游泳”。为了让游动环境更接近人的血液、眼球液等体液,徐天添团队尝试了不同浓度的硅油。

  “目前试验用的材料以硅胶为主,并在其中加入钕铁硼颗粒(NdFeB)制成的磁性纳米粒子。这种微型机器人的原始状态是直条状的,在外部磁场的驱动下,可自动形成螺旋状,并在液体中游动。”徐天添告诉记者,“螺旋形物体在相关流体里的运动效率较高。”

  据悉,由于软体薄膜机器人的材质特殊,可与周围环境发生柔性接触,在生物医学应用中,可以避免给组织器官造成损伤。徐天添表示,未来还会尝试水凝胶等更具有生物相容性的材质。

  据悉,此项技术的创新点在于发现了软体薄膜机器人的游动特性,并能让其在指定位置处于悬停状态。

  为了让机器人“听话”,徐天添团队设计了一套全新的多自由度磁控装置,其主体部分由几个线圈组成。在实验中,将装有液体的烧杯放在线圈中间,装置顶部的摄像头可以实时反映烧杯中微型机器人的轴向和中心位置,并通过算法改变磁场方向,来控制微型机器人。

  通过实验,徐天添团队发现微型机器人在外部驱动下,形成的螺距会随磁场频率而缩小,直到螺旋结构塌缩,机器人形成一个类圆柱体的状态并悬停在某一位置。如果改变磁场频率,机器人会再次形成螺旋状并继续运动。

  徐天添表示,微型机器人用于临床,将主要面向靶向治疗,尤其是人手或探头难以接触到的部位。

  “比如眼球视神经动脉栓塞,目前无法完全消除栓塞,只能依靠一些消肿药物来减轻症状。未来微型机器人可直接将药物输送到栓塞的血管内部,或者直接进行精准手术。”徐天添说。

  据悉,徐天添团队目前正在训练微型机器人的避障能力,并研发其路径跟随算法和导航控制系统。未来用于临床,还是需要医生来规划机器人的具体路径,并根据具体情况,派出一个或多个机器人进入人体,完成任务的机器人,可以按时在人体内降解或被排出。

  除了输送药物,未来微型机器人在生物体内的发挥空间还很大,比如支撑血管、阻塞血管、剥落血栓等。在生物工程领域也可发挥作用,比如筛选细胞等。

  据悉,徐天添团队已申请国家发明专利,并得到国家自然科学基金、深圳市科创委学科布局资助。在临床之前,会考虑离体眼球实验。(深圳商报记者袁斯茹)



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