最新行业资讯

头条号

最新原创观点

百家号


资讯中心

MIT线形机器人灵活穿行脑血管,还能轻松急转弯

2019-09-02 09:01:57来源:量子位 阅读量:28789

分享:
导读:从前,医生直接动手插入导管,碰到急转弯就很难操作,进度缓慢;而磁驱动的机器人,头部可以快速转向,更顺利地到达目的地。机器人的水凝胶皮肤,把摩擦力降到了原来的1/10,也是车速加快的关键。
  人类大脑里,血管又细又曲折,管壁还很脆弱。
 
  于是,一旦发生血管栓塞,医生要小心翼翼把导管插到的位置,再用激光去除血栓。
 
  操作很难一次成功,手术过程漫长艰辛。
 
  但现在,MIT团队开发了一只新的机器人,就是这条优雅的黑线:
 
  细长柔软的它,在狭窄蜿蜒的通道里,也能快速自如地穿梭,大角度转弯都难不倒。
 
  一个秘密是,机器人的内心是磁力驱动的。
 
  从前,医生直接动手插入导管,碰到急转弯就很难操作,进度缓慢;而磁驱动的机器人,头部可以快速转向,更顺利地到达目的地。
 
  另一个秘密,是机器人的水凝胶皮肤,把摩擦力降到了原来的1/10,也是车速加快的关键。
 
  外表柔软,内心坚定。清除血栓,可以变得更快更。
 
  把这样的机器人用在微创手术里,可以降低对医生经验的要求,也可能通过远程控制,在医疗资源匮乏的地区派上用场。
 
  于是,它登上了新一期的Science Robotics。
 
  团队说,虽然传统的导丝,也是在里面用了金属合金,在外面涂了聚合物;
 
  但这样的材料会产生摩擦力,再加上机械的驱动方式,如果卡在一个狭窄的空间,很容易破坏血管的内壁。
 
  所以,驱动和摩擦,这两个问题都要解决。
 
  首先,团队想到了磁力控制。团队在柔软有弹性的、镍钛合金的油墨 (Ink) 里,加入了钕铁磁:
 
  你看,左边是没有额外添加磁性的油墨,画成了一滩泥;右边加上磁性,就站起来了。
 
  这便是机器人内在的材质。下一步要解决外在的皮肤。
 
  开始,团队是用普通的橡胶膏 (Rubber Paste) 来做涂层,但这种材料会影响机器人对磁力的反应。
 
  后来,研究人员选择了水凝胶,它除了不会让机器人对磁力的反应变弱,还拥有平滑的表面,可以把摩擦力降到原来的1/10。
 
  另外,水凝胶的生物相容性,对人体也更加友好。
 
  用这两种材质造出的机器人,感受到不同的磁场,就能实现不同程度的转弯:
  你看,水凝胶皮肤 (左) 与普通皮肤的机器人相比,速度快了许多:
 
  只要在头部加上激光,就可以用来清除血栓。另外,定点给药也可以达成。
 
  那么问题来了,内外这两种材质,是怎么变成机器人的呢?
 
  这只软体机器人是用3D打印技术制作。
  不同于熔融的热塑性聚合物的常规挤压,3D打印不需要通过加热来溶解、流化油墨。磁化油墨的剪切稀化(假塑性)表现使得复合油墨在加压后能轻松挤出,并且屈服应力的存在能使油墨保持形状,形成一条线,而不是变成一滩糊糊。
 
  当需要额外的机械支撑或功能时,可以通过注射成型技术将功能核心结合到机器人的“身体”当中。
 
  此外,由于铁含量高,铁磁合金容易被腐蚀。
 
  为了防止嵌入的钕铁硼颗粒在与水凝胶皮肤的水合界面处被腐蚀,研究团队在颗粒周围涂上了一层薄二氧化硅。
 
  颗粒形成交联的二氧化硅壳,厚约10nm,能有效地抗击腐蚀。
 
  仍在进化中
 
  甫一出生,这条“线”已经展现出了巨大的潜力。
 
  首尔国立大学软体机器人未来科技中心主任Kyu-Jin Cho评价说:
 
  这个机器人设计简单,比起传统的商业导管来说,也更稳定,更安全。对于脑科医生而言是能解决大问题的。
 
  不过,虽然潜力无穷,这个机器人还是进化中的状态。团队表示,未来可期,仍需努力。
 
  首先,团队希望在下一步工作中,给机器人加入传感器,实现微流体给药,超声以及电治疗功能。
 
  而更重要的,是实现远程控制。
 
  就像他们一开始所设想的那样,团队希望在这款机器人的帮助下,医生不必靠近放射源,也能在复杂血管中进行快速导航和微创手术。
 
  这样一来,就避免了X射线反复辐射对医生造成的伤害。
 
  更重要的一点是,这能让那些身在医疗资源缺乏地区的患者,也能及时接受治疗。
 
  要知道,如果患者能在急性中风的前90分钟得到治疗,生存率能明显提高。
 
  论文一作Yoonho Kim希望结合现有的磁性技术血管手术方法来快速实现这一点。
 
  现有的技术可以在施加磁场的同时,对患者进行透视检查,如此一来,医生可以在另一个房间,甚至在不同的城市,用操纵杆来控制磁场,引导我们的体内机器人完成手术。
 
  MIT团队
 
  机器人的创造者们来自麻省理工学院华人教授赵选贺的团队。
 
  论文通讯作者赵选贺教授本科毕业于天津大学,此后先后在不列颠哥伦比亚大学和哈佛大学求学,拿下了哈佛大学的机械工程博士学位。
 
  他专注于软材料和生物电子学的研究,有关磁驱动实现复杂3D形状之间快速转换的论文曾登上过Nature封面。
 
  论文一作则是来自韩国的Yooho Kim。
 
  Yooho Kim小哥以优异的成绩从韩国首尔大学毕业,目前正师从赵选贺教授攻读博士,研究方向包括软活性材料的制造与设计,软材料力学,以及用于生物医学应用的非常规软机器人。
 
  论文的其他作者还包括German Parada和清华大学的访问学生刘圣铎。

我要评论

文明上网,理性发言。(您还可以输入200个字符)

所有评论仅代表网友意见,与本站立场无关。

相关新闻

MIT黑科技,可以柔性穿梭的机器人 2019-11-09 09:02:25
现在,麻省理工学院的工程师已经开发出一种机器人,该机器人的设计目的是使链状附件延伸得足够灵活,以使其能够扭曲和转动任何必要的配置,同时又具有足够的刚性以支撑重负载或施加扭矩以在狭窄的空间中组装零件。
MIT打造新型机械臂RoboRaise 2019-05-29 08:48:39
据外媒报道,麻省理工学院(MIT)的科学家们开发出了一种由人类手臂运动控制的机械手臂。
MIT开发绕线机器人 可自动制造建筑框架 2018-10-17 08:43:23
麻省理工学院开发的 Fiberbots,让我们看到机器人在建筑、艺术和设计制造领域的新潜力。

版权与免责声明:凡本网注明“来源:智能制造网”的所有作品,均为浙江兴旺宝明通网络有限公司-智能制造网合法拥有版权或有权使用的作品,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用上述作品。已经本网授权使用作品的,应在授权范围内使用,并注明“来源:智能制造网”。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。

本网转载并注明自其它来源(非智能制造网)的作品,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点或和对其真实性负责,不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时,必须保留本网注明的作品第一来源,并自负版权等法律责任。

如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起一周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。

不想错过最新资讯?

下载智能制造APP

一键筛选来订阅

信息更精准

企业直播

更多

产品商城 更多


关于我们|本站服务|会员服务|商站通服务|旗下网站|友情链接|产品分类浏览|意见反馈|兴旺通|频道

智能制造网 - 工业4.0时代智能制造领域“互联网+”服务平台

Copyright gkzhan.comAll Rights Reserved法律顾问:浙江天册律师事务所 贾熙明律师

客服热线:0571-87756395采购热线:0571-87759926媒体合作:0571-89719789

客服部:采购部:编辑部:展会合作:市场一组:市场二组:

关闭