瑞士和英国研究人员开发出一款柔性微型机器人,可在体内游泳
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1月19日电,瑞士和英国研究人员日前在美国《科学进展》杂志上发表报告说,他们开发出一款柔性微型机器人。“像活体微生物”一般,这款机器人可在有黏性或快速流动的液体中“游泳”,未来有望将药物送达体内的病灶组织。论文通讯作者、瑞士苏黎世联邦理工大学的布拉德利·内尔松说,自然界有许多随环境变化而变形的微生物,他们由此受到启发,开发了这款机器人。
瑞士苏黎世联邦理工大学、洛桑联邦理工大学和英国剑桥大学研究人员联合研发的这款机器人由凝胶状纳米复合材料构成,凝胶内有磁性纳米粒子,可被电磁场控制,也可以自行在体内运动,不需要传感器或制动器即可变形。
据悉,这款机器人可在有黏性或快速流动的液体中移动,并不会引起身体的排斥反应。在通过狭窄的血管等曲折的系统时,它的速度、方向和可控性都不受影响。参与研究的洛桑联邦理工大学的塞尔曼·萨卡尔告诉新华社记者,这款机器人长度约1毫米,借助其他技术,它还可以变得更小。研究人员说,这款机器人造价不高,目前研究团队正在改善其在人体体液内的运动表现。
瑞士研究人员开发的这种微型机器人,甚至可以在通过弯曲的血管和粘稠的体液时改变形状和速度。
苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)和洛桑联邦理工学院(Ecole Polytechnique Federale de Lausanne,简称EPFL)的工程师发布了一段令人惊叹的视频,展示了机器人的动作。这些机器人还没有命名,由一种对热有反应的凝胶和磁性纳米颗粒组成。
作者在《科学进展》杂志上写道,这使得它们可以被电磁场控制。
由布拉德利·纳尔逊(Bradley Nelson)博士领导的研究人员利用“折纸的设计原理”将凝胶折叠成三维形状。为了让机器人更有效地移动,灵感来自细菌,细菌通过被称为鞭毛的螺旋桨状尾巴从一个地方移动到另一个地方。
纳米机器人也仿造了这一架构,有着一个“桨状”扩展,使它能够在人类体内游泳。作者写道,微生物也会改变形状,以“适应复杂的环境,占据各种生态位”。尼尔森博士说:“随着环境条件的改变,自然界中已经进化出了多种形状各异的微生物。”
“这个基本原理启发了我们的微型机器人设计。”作者写道,在“与血液粘度类似”的蔗糖溶液中进行测试时,机器人“比其他原型移动得快得多”。它们还会改变形状,挤过带有许多弯曲通道的玻璃管,然后恢复到原来的大小。
如果机器人要高速通过狭窄的血管和密集的液体,它们必须具有高度的灵活性。研究人员之一塞尔曼·萨卡尔(Selman Sakar)教授说:“我们的机器人有一种特殊的组成和结构,使它们能够适应流体的特性。”
“例如,如果它们遇到粘度或渗透压浓度的变化,它们就会改变形状,以保持速度和可操作性,同时又不会失去对运动方向的控制。”
机器人形状的改变可以事先“编程”,以最大限度地提高机器人的效率,而无需使用笨重的传感器或机械。然后,它们可以被电磁场控制,也可以通过跟随流体在体内自行导航。
不管怎样,它们都能自动成型,成为最高效的形状。研究人员正致力于改进机器人在人体不同液体中游泳的方式。如果研究成功,他们相信这些设备的生产成本将相对低廉。
一位科学家警告说,人工智能最终会让医生“过时”。
Jorg Goldhahn博士去年11月说,人工智能在诊断疾病和进行手术方面的能力“几乎是无限的”,比医疗人员更准确。来自苏黎世联邦理工学院的Goldhahn博士还认为,机器人可能有助于解决医疗资金短缺的问题,因为它们的雇佣和培训成本都低于人类。
尽管凡妮莎•兰普顿(Vanessa Rampton)博士承认人工智能可能是对医生有益的助手,但她认为它永远不会完全取代人类的医疗保健。来自麦吉尔大学的兰普顿博士说:“电脑无法像照顾一个人那样照顾病人,因为它们不是人,也不关心任何事情。”