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让“蜘蛛”爬入体内修复组织,哈佛大学毫米级微型机器人有望进入人体进行治疗

时间:2024-05-22 13:43:21 科技赋能

近日,哈佛大学研究团队在机器人领域取得重大突破利用新型制造技术制造出微型蜘蛛机器人,未来有望应用于医疗领域。

这些“蜘蛛”有一天会爬进你的身体,帮助修复组织或破坏肿瘤。

该团队的创新设计不仅有效减少侵入性外科手术,在医疗领域产生重大影响,而且还可以对从工业设施维护到救援灾难受害者的各个方面产生影响。

到目前为止,大多数先进的小型机器人都遵循一定的模式:它们是厘米级的机器人,通常只有一个自由度,这意味着它们只能进行一种特定形状或类型的运动。

由哈佛大学威斯生物启发工程研究所(以下简称威斯研究所,简称威斯研究所)组织,约翰·A·保尔森工程与应用科学学院(SEAS)的科学家开发的新型机器人却并非如此和波士顿大学。

新型蜘蛛机器人尺寸为毫米,由柔性材料制成,可以通过气动和液压动力轻松移动。

因此,机器人拥有前所未有的18个自由度。

与其他同类产品相比,这款蜘蛛机器人体积更小、更灵活——这无疑是开发能够在人体内执行相关操作的机器人过程中的里程碑式的一步。

工程师表示,新技术MORPH是Microfluidic Origami for Reconfigurable Pneumatic/Hydraulic的缩写。

使用这项新技术创造蜘蛛或其他机器人生物的过程涉及三种不同的技术。

首先,使用微型激光切割 12 层材料,将这些材料粘合在一起形成蜘蛛的身体和手臂。

其次,使用软光刻来绘制这些层内微观通道的复杂网络;当蜘蛛感知到气动或液压动力时,这些微小的“静脉”使蜘蛛能够移动。

终于,为了实现最终形状,其中一些微流体通道用可固化树脂加压。

当从外部照射紫外线时,树脂会硬化并将较软的层永久弯曲成所需的形状。

该研究的作者之一希拉·鲁索 (Sheila Russo) 表示,他们的“小怪物”蜘蛛可以改变其结构、移动,甚至改变颜色。

这种毫米级蜘蛛机器人有多种形状和颜色,其四肢可以通过水或酒精驱动,模拟澳大利亚孔雀蜘蛛的行为。

波士顿大学助理教授、其创造者之一托马索·兰扎尼(Tommaso Ranzani)虽然对该机器人的性能充满信心,但他表示,目前的形式并不是为医疗应用而设计的,更多的是功能的展示。

他在电子邮件中提到:“我们相信软体机器人在降低风险和执行微创手术任务方面具有巨大潜力。

也许在未来的某一天,这些软体机器人将取代传统的手术工具,成为‘机械手’和‘理想的手术者’。

”与身体最脆弱的组织相互作用,例如静脉、动脉甚至神经。

”他们还可以服用药物或进行组织测试。

但兰扎尼认为类似的微型机器人也有可能对环境有所帮助,用于维护工业设施。

,甚至协助太空探索。

他表示:“‘蜘蛛机器人’是软体机器人发展道路上的第一个成果,我们相信它将推动新一代微型软体机器人的发展。

新一代机器人将利用其微型化、可变形、弹性等特点其外观可以探索高度非结构化和复杂的环境,并将广泛应用于人体执行安全可靠的组织操作,以执行搜索和救援等医疗任务。

“想象一下未来有一天,一群机器人。

清理火箭发动机、保护微型飞行器,或者在地震摧毁的建筑物中寻找幸存者并提供急救——甚至只是进行清理以疏通人体中堵塞的动脉,相信这是每个??人的期待。

蜘蛛机器人已经飞速发展。