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研究人员简化微型医疗机器人制造

时间:2016-08-01 作者:Elizabeth Montalbano 阅读:
为了简化微型医疗任务(如组织切开、静脉穿刺或人体中特定位置的标靶药物注入等)机器人的制造,研究人员降低了对于微型机器人中的流体运动几何要求。这项研究有助于工程师更进一步降低制造这种微型机器人的挑战,使其得以在未来更专注于功能性。

美国卓克索大学(Drexel University)的研究人员开发出一种简化微型机器人流体运动的制造方法,仅包含两种外覆磁性碎片的链接微粒。wpoEETC-电子工程专辑

卓克索大学博士候选人U Kei Cheang表示,这种微型机器人被称为“基于粒子的微型游泳机器人”(particle-based microswimmer),因为它是由粒子链接在一起而形成的。这种机器人可用于像孳物输送等体内应用中。wpoEETC-电子工程专辑

这项研究由该校机械工程与机器学系教授MinJun Kim主导,带领研究团队采用化学接合磁珠的方式来制造微型游泳机器人,使其得以调整几何需求。Cheang表示,“基本上,使用磁珠让我们能以两种方式进行调整:缩放磁珠的尺寸,增减珠的数量。因此,我们能将磁珠当作是乐高积木一样。”
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以圆圈图案排列的微型机器人轨迹 (来源:MinJun Kim, Drexel University)wpoEETC-电子工程专辑

具体来说,研究团队结合了化学接合作用与磁自组装。为了成对绑定4个微米宽的磁珠,研究人员准备了两批分别涂有抗生物素蛋白和生物素蛋白质的磁珠,打造最强劲的天然非共价键接。接着,研究人员将这些接合的磁珠对暴露于1微米的氧化铁薄片,使其具有磁性并吸附于微球表面。wpoEETC-电子工程专辑

这种方法与现有的许多制造方法大相径庭。现有的一些方法采用专用化学与微影途径制造这种机器人,它必须使用模具与弹性材料。然而,研究人员开发的简单方法则减少了对于最先进制造技术规格的依赖,从而使得微型机器人更易于制造。wpoEETC-电子工程专辑

U Kei Cheang指出,“传统上,研究人员使用昂贵的设备或复杂的方法来制造相对复杂的结构,例如螺旋状。我们认为这是由于不了解微型游泳机器人有多简单所致。”wpoEETC-电子工程专辑

在进行制造后,研究人员将微型游泳机器人的样本放在PDMS等有机聚合物制造的简单腔室中,接着再将此腔室置于安装在显微镜上的电磁线圈系统中,透过外部控制即可操纵磁场的强度、旋转频率以及方向。透过这种方式,研究人员即可控制微型机器人的游泳动作、速度和方向。
20160729 microrobot NT02P2
MinJun Kim、Kim, Cheang以及其他的研究人员在《应用物理快报》(Applied Physics Letters)期刊中发表了这项研究。他们计划持续这项研究,长期的研究目标在于为体内应用开发出微型机器人与纳米机器人,以纳米粒子取代碎片,有系统地研究粒子尺寸。Cheang说,“这将让我们更深入地了解如何实际地简化微型与纳米级游泳机器人。”wpoEETC-电子工程专辑

编译:Susan HongwpoEETC-电子工程专辑

本文授权编译自EE Times,版权所有,谢绝转载wpoEETC-电子工程专辑

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Elizabeth Montalbano
EE Times自由撰稿人。
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