美实验商讨职员开辟出可长途调节的变形机器人,线型机器人能在脑血管中

日期:2020-01-19编辑作者:澳门威斯尼人网站

作者:周舟 来源:新华网 发布时间:2019/8/29 12:22:09 选择字号:小 中 大 磁控线型机器人有望用于脑血管手术

科技日报北京9月1日电 据美国Engadget网站近日消息,美国麻省理工学院研究团队开发出一种磁控线型机器人,可在脑血管等狭窄弯曲的通道中穿行自如,该成果意味着我们距离远程机器人脑部手术更近了一步。相关研究发表于最新一期美国《科学⋅机器人学》杂志。

作者:周舟 来源:新华网 发布时间:2019/8/4 15:01:21 选择字号:小 中 大 美科研人员开发出可远程控制的变形机器人

新华社华盛顿8月28日电美国麻省理工学院研究团队开发出一种磁控线型机器人,可在脑血管等狭窄且弯曲的通道中穿行,未来有望用于疏通中风或动脉瘤导致的脑血管堵塞。

中风的主要临床表现为脑部缺血及出血性损伤,具有极高的病死率和致残率。在美国,中风是第五大致命性疾病。目前已知,在急性中风发病90分钟的“黄金时间”内进行救治,可以显著提高病人的存活率。

新华社华盛顿8月3日电美国《科学进展》杂志发表的一项最新研究显示,美国科研人员开发出一种可远程控制的变形机器人,未来有望在生物医学和航天领域得到应用。

新近发表在美国《科学机器人学》杂志上的这项研究显示,这种机器人的内核是具有柔性和回弹性的镍钛合金,合金材料上覆盖一层含有磁粒子的橡胶,在外部磁铁的控制下,机器人可以弯曲并复原。

此次,麻省理工学院研究团队开发出一种新型机器人,有望在“黄金时间”内逆转脑血管堵塞,避免造成永久性脑损伤。团队在报告中解释,这是因为这种机器人的内核是具有柔性和回弹性的镍钛合金,合金材料上覆盖一层含有磁粒子的橡胶,在外部磁铁的控制下,机器人可以弯曲并复原。

这种机器人由嵌有磁铁微粒的聚合物构成,可受外部的光和磁场控制。在正常条件下,这种材料是相对刚性的,但通过发光二极管加热,材料会变得柔软,再通过磁场远程控制,可改变机器人的形状,而停止加热后,机器人会恢复刚性,固定为新的形状。

研究人员在磁性橡胶材料外涂上了一层水凝胶,使其拥有光滑表面,降低了摩擦力,从而可以在狭窄的空间中滑行。他们在一项实验中用磁铁精准控制这种机器人,使其像提线木偶一样穿针引线通过小孔。

为了让机器人能“畅行无阻”,研究人员在磁性橡胶材料外涂上了一层水凝胶,使其拥有光滑表面,降低了摩擦力,可以在很狭窄的空间中穿行。他们在一项实验中用磁铁精准控制这种机器人,使其像“提线木偶”一样,在血管中“穿针引线”,顺利通过小孔。

在测试中,美国北卡罗来纳州立大学和埃隆大学的研究人员将这种机器人制成用于提起和转运物体的抓手,也制成了悬臂。研究人员还将这种机器人折叠成了花,花瓣可以向不同的方向弯曲。

在另外一项实验中,研究人员先用CT扫描患者大脑,模拟制造出拥有脑血管和血栓的硅树脂仿真模型,并向其中注入与血液黏稠度相当的液体,之后研究人员使用磁铁成功引导机器人在弯曲的通道中穿行。研究人员说,还可将镍钛合金替换为光纤,让后者抵达指定区域后用激光烧掉血管堵塞。

在另外一项实验中,研究人员先用CT扫描患者大脑,模拟制造出拥有脑血管和血栓的硅树脂仿真模型,向其中注入与血液黏稠度相当的液体。随后研究人员使用磁铁,成功引导机器人在弯曲的通道中穿行。团队成员表示,还可将镍钛合金替换为光纤,让光纤抵达指定区域后用激光烧掉血管堵塞物。

研究人员开发了一个设计软件,用于调整机器人形状、材料厚度以及磁场强度和方向等。

研究人员说,中风是美国第五大致命性疾病,在急性中风发病90分钟内进行救治可显著提高存活率,这种机器人有望在黄金时间内逆转脑血管堵塞,避免造成永久性脑损伤。研究团队下一步计划进行体内测试。

该技术未来将主要用于“疏通”中风或动脉瘤导致的脑血管堵塞。研究团队计划下一步进行体内测试。

论文通讯作者、美国北卡罗来纳州立大学材料科学和工程学教授乔特拉西说,可以远程控制机器人运动,并使其变化为特定形状,还能使其恢复原状并反复操作。这项技术未来有望在生物医学和航天领域得到应用。

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大脑是人体最重要的组成部分之一,它所包含的神经中枢和神经元与人体功能密切相关,可谓“牵一发而动全身”。给大脑做手术的机器人,必须高度灵敏、精密,才能在极其苛刻的条件下完成重任。这项研究中的新型机器人有两大亮点:一是采用柔性材料,从而可以在狭窄空间中灵活穿行;二是应用磁性材料,能对机器人进行精准控制。可以说这种机器人的面世,不仅是多种前沿科技融合的成果,也是科研人员奇思妙想的结晶。

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