Naujas magnetinis purkštuvas paverčia objektus vabzdžių masto robotais biomedicinos reikmėms

Po perprogramavimo roplių milirobotas iš lervų judesio virsta koncertine. Paskola Honkongo miesto universitetas

Bendras Honkongo universiteto (CityU) mokslininko tyrimas sukūrė paprastą būdą pagaminti myrobotus, uždengiant objektus į klijus panašiu magnetiniu purškikliu. Magnetinio lauko valdomi, uždengti daiktai gali nuskaityti, vaikščioti ar riedėti skirtingais paviršiais. Kadangi magnetinė danga yra biologiškai suderinama ir prireikus gali būti suskaidyta į dulkes, ši technologija rodo biomedicinos taikymo galimybes, įskaitant navigaciją kateteriu ir vaistų tiekimą.

Tyrėjų grupei vadovauja dr. Shen Yajin, „CityU“ biomedicinos inžinerijos docentas, bendradarbiaudamas su Kinijos mokslų akademijos (CAS) Šendženo pažangių technologijų institutu (SIAT). Tyrime, paskelbtame žurnale „Science Robotics“, teigiama: „Magnetinis agliutinino purkštuvas negyvus daiktus paverčia milirobotų biomedicininiais tikslais“.

https://www.youtube.com/watch?v=EVT2oz6wJ_U:
Universiteto universiteto mokslininko vadovaujamame tyrime buvo sukurtas paprastas būdas pagaminti mikrobotą, uždengiant daiktus magnetiniu purkštuvu. Kadangi magnetinė danga yra biologiškai suderinama ir, jei reikia, ją galima atskirti į dulkes, ši technologija parodo biomedicinos taikymo galimybes. Paskola Honkongo miesto universitetas

„Magnetinės membranos“ objektų pavertimas mikrobotais

Mokslininkai kuria milibrotinius ar vabzdžių masto robotus, kuriuos galima pritaikyti tiriamiesiems ir biomedicininiams pritaikymams skirtingose ​​aplinkose.

Daktaro Sheno tyrėjų komanda laikėsi paprasto požiūrio kurdama mikrobotus, uždengdama objektus į klijus panašiu magnetiniu purškikliu, vadinamu M-spray. „Mūsų idėja yra ta, kad dėvėdami šį„ magnetinį paltą “, bet kurį daiktą galime paversti robotu, valdydami jo judėjimą. „Mūsų sukurtas M purškalas gali prilipti prie tikslinio objekto,„ suaktyvinti “objektą, kai veikia magnetinis laukas“, – paaiškino daktaras Shenas.

Dr. Shen և komanda „CityU“

Dr. Shen (vidurinė) miesto komanda „CityU“. Paskola Honkongo miesto universitetas

M-purkštuvas, pagamintas iš polivinilo alkoholio (PVA), glitimo և geležies dalelių, gali tvirtai prilipti prie grubių, lygių vieno (1D), dviejų (2D) ar trimačių (3D) objektų paviršių vienu metu. Ant paviršiaus suformuota plėvelė yra apie 0,1–0,25 mm storio, kuri yra pakankamai plona, ​​kad išlaikytų pradinį daiktų dydį, formą ir struktūrą.

Uždengę objektą M purškikliu, mokslininkai jį įmagnetino viena ar keliomis magnetinėmis kryptimis, kurios galėjo kontroliuoti, kaip objektas judėjo magnetiniame lauke. Tada jie pritaikė objektui šilumą, kol danga sukietėjo.

Tokiu būdu, kai juos valdo magnetinis laukas, daiktus galima paversti mikrobotais įvairiais judesio režimais, pavyzdžiui, nuskaitymo, posūkio, ėjimo, riedėjimo, stiklo, odos ir medienos įvairiais paviršiais. Komanda šią funkciją pademonstravo medvilniniais siūlais (1D), origami (2D lygi plokštuma), polidimetilsiloksano (PDMS) plėvele (2D išlenktas / minkštas paviršius) ելով plastikinį vamzdelį (3D apvalų daiktą) paverčiant minkštu vikšriniu robotu համապատասխան judančiu robotu և.

Pagal poreikį perprogramavimas norint pakeisti perdavimo režimą

Pažymėtina šiuo požiūriu tai, kad komanda gali perprogramuoti miliroboto judėjimo režimą pagal pareikalavimą.

Šio straipsnio bendraautorius p. Ianas Xiongas paaiškino, kad įprastai pradinė roboto konstrukcija paprastai būna tvirtinama po konstrukcijos, taip ribojant jo judėjimo universalumą. Tačiau visiškai sudrėkinus sandariai sujungtą M purškiamąją dangą, kad ji taptų lipnia klijais, tada pritaikius stiprų magnetinį lauką, galima pakeisti M purškiamosios dangos M paskirstymo išlygiavimo kryptį.

Pagal poreikį „Millirobot“ programavimas

Po perprogramavimo roplių milirobotas iš lervų judesio virsta koncertine. Paskola Honkongo miesto universitetas

Jų eksperimentai parodė, kad tas pats mikrobotas gali perjungti skirtingus judėjimo būdus, pavyzdžiui, lėtą 2D koncertinį judėjimą, kad iš greitesnio 3D vikšro pereitų į siauresnę erdvę platesnėje aplinkoje.

Galimybė naršyti greitai gendantį turtą

Perprogramuojama funkcija taip pat naudinga norint pereiti prie taikinių. Siekdama ištirti biomedicinos programų potencialą, komanda eksperimentavo su kateteriais, kurie plačiai naudojami ligoms gydyti ar implantams įdėti į kūną. Jie parodė, kad kateteriai, padengti M-purškikliu, gali staigiai arba lygiai pasisukti. Kraujo / skysčio srauto poveikį M purškiamiesiems kateteriams ribojo gebėjimas judėti stabilumas.

Perdirbdami įvairių medvilninių verpalų dalių dangą, atsižvelgdami į pristatymo aplinką, jie vėliau parodė, kad ji gali pasiekti greitą vairavimą ir sklandų pravažiavimą per netaisyklingą, siaurą struktūrą. Daktaras Shenas pažymėjo, kad klinikiniu požiūriu tai gali užkirsti kelią staigiam gerklės sienos nuleidimui įterpimo metu. „Uždaviniu pagrįstas perprogramavimas žada perspektyvų manipuliavimą kateteriu sudėtingame stemplėje, inde ir šlaplėje, kur visada reikalinga navigacija“, – sakė jis.

Kitas svarbus šios technologijos bruožas yra tas, kad manipuliuojant magnetiniu lauku M-spray dangą pagal poreikį galima padalyti į miltelius. „Visos M lako žaliavos, ypač PVA, glitimo ir geležies dalelės, yra biologiškai suderinamos. Suirusią dangą žmogaus organizmas gali absorbuoti arba išleisti “, – sakė dr. Shenas pabrėždamas, kad šalutinis M purškalo skilimo poveikis yra nereikšmingas.

Sėkmingas vaistų pristatymas triušio skrandyje

Siekdama toliau išbandyti M-purškalo tinkamumą ir veiksmingumą tiekiant vaistus, komanda atliko in vivo bandymą su triušio և M purškiamuoju kapsuliu. Pristatymo metu triušiai buvo anestezuoti, o rentgeno nuotraukomis kapsulės padėtis buvo grąžinta į skrandį. Kapsulei pasiekus tikslinę sritį, mokslininkai išardė dangą naudodami svyruojantį magnetinį lauką. „Kontroliuojamas M purškalo ištirpimas leidžia vaistą pristatyti į tikslinę vietą, o ne disperguoti organe“, – pridūrė dr. Shenas.

Nors stipriai rūgščioje aplinkoje (pH lygis 1) M purškiamoji danga pradės skaidytis per aštuonias minutes, komanda parodė, kad papildomas PVA sluoksnis ant M purškiamojo dangos paviršiaus gali jį pratęsti maždaug 15 minučių. Jei geležies dalelės pakeičiamos nikelio dalelėmis, danga gali išlikti stabili labai rūgščioje aplinkoje net po 30 minučių.

„Mūsų eksperimento rezultatai parodė, kad naudojant„ M-spray “galima sukurti skirtingus mikrobotus, prisitaikant prie skirtingų aplinkų, paviršiaus sąlygų ir kliūčių. „Tikimės, kad ši statybos strategija gali palengvinti mikrobotų kūrimą ir naudojimą įvairiose srityse, tokiose kaip aktyvus transportavimas, mobilūs jutikliai ir prietaisai, ypač atliekant riboto ploto užduotis“, – sakė dr. Shenas.

Nuoroda. 2020 m Lapkričio 18 d. Mokslinė robotika,
DOI: 10.1126 / scirobotics.abc8191:

Dr. Shen iš „CityU“. Dr. Wu Xinyu iš „CIAT CAS“ yra šio dokumento bendraautoriai. Pirmieji autoriai yra Mr.U BME aspirantas. Ianas Xiongas և Dr. Shangas Wangfengas iš SIAT CAS. Kiti bendraautoriai yra dr. Shen Haojian, nauji dr. Shen komandos absolventai dr. Liu Yanting ir p. Ian Lew, mis Tan Rong.

Tyrimą parėmė Kinijos nacionalinis mokslo fondas ir Honkongo mokslinių tyrimų stipendijų taryba.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Eksperimentas atskleidžia naujas sinchroninių šviesos šaltinių galimybes.

Iliustracija, rodanti, kaip elektronų moduliacija lazeriu buvo panaudota kuriant lazerio šviesą skleidžiančias mikrobangas. Kreditas: Tsinghua universitetas. Tarptautinė komanda, atlikdama jaudinančius eksperimentus, parodė, kaip įvairios yra...

Kaip sumažinti kūno temperatūrą, gali padėti 10% pacientų, kuriems skiriamas didelis dėmesys

Šiame brėžinyje aprašytas tepalas (oranžinis ir geltonas), kuris yra molekulinis sluoksnis oro sąsajoje ir kvėpavimui reikalingas skystis plaučiuose. Naujausi tyrimai parodė, kad terminio...

Apšviesti saulės banguoti langai gamina energiją iš vidaus

Ryžių universiteto inžinieriai sukūrė ir pastatė langus, kurie saulės šviesą ar apšvietimą iš vidaus paverčia periferinėmis kraujo ląstelėmis. Centrinis sluoksnis yra kompozicinis polimeras,...

Gyvenimo ant koralų rifų gausa buvo nuostabi nuo Charleso Darwino laikų – nauji tyrimai pateikia atsakymus

Planktonu maitinančios žuvys dažnai dominuoja vandenynų koralinių rifų žuvų kolekcijoje. Kreditas: Dr. Christina Skinner Tyrimas parodė, kad atviruose vandenynų vandenyse, kurie kažkada buvo...

Egipto mumijos mumijos „Purvo karapasas“ neregėtas gydymas – neteisingo pateikimo atvejis

Kiekvienas mumifikuotas ir uždarytas Sidnėjaus universiteto Chau Chak Wing muziejaus Nicholson kolekcijoje. A. Mumifikuotas asmuo, dabar saugojimui dėvintis rankas, BMR. 27.3. B....

Newsletter

Subscribe to stay updated.