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        《電子技術應用》
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        腦部疾病患者福音,微型機器人治療腦部疾病

        2022-05-01
        來源:互聯網綜合

          據法新社報道,美國加利福尼亞州一家初創企業表示,把機器人“ target=”_blank“>微型機器人送入人類顱骨深處以治療腦部疾病長期以來一直都是科幻小說的內容,但這可能很快將成為現實。

          美國生物機器人實驗室公司(Bionaut)計劃在兩年內對其可注射微型機器人進行首次人體臨床試驗。人類可利用磁體對微型機器人在大腦中進行精密引導。該公司聯合創始人兼首席執行官邁克爾·施皮格爾馬赫說:”微型機器人的想法早在我出生前就已經出現了?!?/p>

          Bionaut實驗室公司已經在羊和豬等大型動物身上測試了這種微型機器人,施皮格爾馬赫說:”數據顯示,這項技術對人類來說是安全的“。

          相比現有的腦部疾病治療方案,一經獲批,這種微型機器人將給人類疾病治療帶來關鍵優勢。施皮格爾馬赫說:”目前絕大多數腦部手術以及腦部干預都局限于走直線--如果你沒有直達目標的直線,你就被卡住了,就達不到目標部位?!八€說,微型機器人技術”使你能夠抵達以前無法達到的目標,還能夠通過最安全的通道反復抵達目標“。Bionaut實驗室公司去年獲得了美國食品和藥物管理局(FDA)的審批,這為治療丹迪-沃克綜合征以及惡性神經膠質瘤的臨床試驗鋪平了道路。惡性神經膠質瘤這種腦腫瘤在醫學上一般被認為是無藥可救的絕癥。

          日本北海道大學理學院科學家成功開發出世界上第一個利用集群策略工作的微型機器人,首次證明分子機器人能夠通過采用集群策略完成貨物遞送,運輸效率是單個機器人的5倍。這一發現20日發表在《科學·機器人》雜志上。單臺機器人可裝載和運輸直徑達3微米的聚苯乙烯珠子,而成群結隊的機器人可以運輸直徑達30微米的貨物。此外,運輸距離和運輸量的比較表明,與單一機器人相比,集群的運輸效率最高可達5倍。通過證明分子機器可被設計成集群并協作高效地運送貨物,這項研究為微型機器人在各個領域的應用奠定了基礎。研究人員表示:”在不久的將來,預計將看到微型機器人群被用于藥物輸送、污染物收集、分子發電設備和微型檢測設備?!?/p>

          微型機器人可以在原子級水平上工作。例如,外科醫生能夠遙控微型機器人做毫米級視網膜開刀手術,在眼球運動的條件下,切除彈性視網膜或個別病理細胞,接通切斷的神經;在患者體內或血管中穿行,一旦發現癌細胞就立即把它們殺死以及刮去主動脈上堆積的脂肪等;可以將微型機器人胃鏡放進胃內對胃進行全面檢查。微型機器人還可以用于精密制造業的加工,用它制造存儲量更大的電腦存儲芯片,以及加工精度極高的”超平面磨床“等。微型機器人的作業能力達到了分子、原子級水平,已遠遠超過了藝術家在頭發絲上作畫的程度了。應用微型機器人技術,可以使各種各樣的航天測量變得更為輕巧,磁帶錄音機之類的家用電器也會變得更加小巧和多用,電視屏幕可以做得又大又薄,其上各點的光亮度,是直接可以用微型機器人自動控制的。微型機器人也將使機械學發生一場革命。

          據介紹,多個微型機器人可協同執行復雜的任務,從而增加系統冗余度和擴展性,提高任務執行效率。然而獨立控制多個由外界磁場驅動的微型機器人具有挑戰,因為全局磁場中的多個微型機器人受到的磁場信號是相同的,難以實現選擇性地獨立驅動多個微型機器人中的某一個。

          此前,佐治亞州立大學的研究人員成功地設計了一種新型的人工視覺設備,該設備采用了一種新穎的垂直堆疊結構,可以實現更大的顏色識別深度和微觀層面的擴展。這項新的研究報告于2022年4月18日發表在頂級期刊ACS Nano上。

          這項工作是朝著為微型機器人開發一個微尺度相機邁出的第一步,說明了構建這種新型圖像傳感器的基本原理和可行性,并強調了微型化。團隊利用納米技術為仿生人工視覺裝置奠定了基礎,該裝置使用合成方法來模仿生化過程。




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