磁性触手机器人,为生物医学应用提供更多可能

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由于微型软体机器人能够灵活改变自身形态,因此在小尺寸且空间受限的环境中表现出色,尤其适用于生物医学领域。其中,磁驱动是目前控制这类机器人最常用的方法之一,因为它具备远程无线操控、快速响应及易实现的优点。

最近,利兹大学STORM实验室的科研人员联合临床专家和工程师,共同开发出一种名为“磁性触手机器人”的创新装置。这种机器人直径仅有2毫米,可通过体外磁铁引导进入肺部的细小支气管。该概念的验证主要通过实验室测试完成,包括使用解剖数据构建的3D支气管树模型。

为了研发这套系统,研究团队面临两大挑战:一是制造一种既小巧又灵活的设备,以便能在复杂的支气管结构中自如穿梭;二是设计一套自主导航系统,以取代医生手动操作器械的繁琐过程,后者往往需要借助X光透视,对医护人员的技术水平要求较高。

为了兼顾小型化与操控性,研究人员采用了一系列相互连接的圆柱形段落制成机器人,每个圆柱直径2毫米,长约80毫米。这些圆柱段由柔软的弹性材料制成,并嵌入了微小的磁性颗粒。

正是由于这些磁性颗粒的存在,在外部磁场的作用下,各圆柱段能够相对独立地移动,从而形成一个高度灵活的磁性触手机器人,既能变形又足够小巧,不易卡在肺部的复杂结构中。

该项目负责人Pietro Valdastri教授指出:“直径仅为2毫米的磁性触角机器人或导管,能够通过磁力调整形状,以适应支气管树的解剖特征,进而覆盖肺部大部分区域。它将成为未来探索和治疗潜在肺癌及其他肺部疾病的宝贵工具。我们的系统集成了自主磁导技术,无需对患者进行X光检查即可实施手术。”

相较现有的用于探查肺部小支气管的支气管镜和导管,磁性触手机器人提供了更高的灵活性和操作便利性,有望大幅简化诊断与治疗流程。

本文来源: 图灵汇 文章作者: 壹数码