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3D打印技术,打造微型机器人

2021-09-24 11:46
陈述根本
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文|陈根

微型机器人是21世纪医用机器人领域的尖端技术之一。其以微传感器与微执行器作为主要研究对象,在微电子技术的基础上发展起来。微型机器人应用于临床医学的诊疗,不仅提高了诊断的可靠性、真实性,而且由于其系统本身的微小尺寸、高度智能特点,极大减少了病人的痛苦。

微型机器人在非结构环境的狭小空间作业,比如胶囊内窥镜,具有侵入性小、没有毒副作用等优点,其还可以进行主动控制或加载成像装置。可以说,微型机器人已经成为实现无创、微创外科诊疗有效的工程技术手段之一。

一直以来,科学家们都在努力研发能在人体内运送药物或进行手术的医疗机器人。此前,研究人员尝试过利用比细胞大的实体、空心体、球体和网状体等物质制造微型机器人,虽然已经取得了不同程度的成功,但在这些微型设备上安装充足的电源装置十分困难。

另一个技术壁垒是,把这种微型机器人引导到身体错综复杂的蛋白和其他分子中,需要一种有效的控制其在体内运动的方法,并能够实时监测到达部位。为此,康奈尔大学的科学家们利用激光光刻系统,3D打印出了一个动物细胞大小的微型机器人。

该微型机器人呈三角形状,每一个气孔都是由防水树脂制成,它的背面设计了了两个开口直径不同的洞。由于树脂是疏水性的,所以该设备被放置在液体环境中时每个腔内都会形成一个气泡。

陈根:3D打印技术,打造微型机器人

当外部超声波换能器作用微型机器人时,声波会引起气泡振荡,产生涡流推动机器人前进。通过改变波的共振频率,可以有选择地单独激发其中一个气泡或同时激发两个气泡。

由此,该机器人就可以被远程控制。虽然之前的研究已经制造出了由单个气泡推动的微型机器人,但它们必须使用两个超声波换能器来控制。相比之下,该微型机器人是第一个只需要一个传感器的设备。当然,这要归功于其双气泡设计。

目前,科学家们正致力于开发生物相容性和生物可降解的材料机器人,以便其完成工作后可以在体内无害地被溶解掉。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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