http://www.henanjusheng.com 2009-04-21 11:01 來源:機(jī)器人天空
據(jù)美國科學(xué)日報(bào)報(bào)道,目前,瑞士蘇黎世理工學(xué)院科學(xué)家首次建造像細(xì)菌一樣大小的微型機(jī)器人,這種機(jī)器人可在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域用于人體治療。
該機(jī)器人是長有微型頭狀結(jié)構(gòu)的螺旋線,像小型螺絲錐一樣可在液體中旋進(jìn)。當(dāng)它們移動(dòng)前進(jìn)時(shí),它們就像長著鞭子一樣尾巴的丑陋細(xì)菌,目前僅能通過顯微鏡觀測這些機(jī)器人,它們的體長為25-60微米,就像自然界中長有鞭毛的細(xì)菌,自然界中長鞭毛的細(xì)菌一般體長為5-15微米,有些細(xì)菌的體長可達(dá)到20微米。
這種微型螺旋線形狀的機(jī)器人是模擬大腸桿菌和類似的細(xì)菌設(shè)計(jì)的,目前科學(xué)家稱它們?yōu)椤叭嗽旒?xì)菌鞭毛”(ABFs),這里的鞭毛是指細(xì)菌身體上像鞭子一樣的尾部。蘇黎世理工學(xué)院機(jī)器人智能系統(tǒng)學(xué)會教授布拉德利-納爾遜(Bradley Nelson)領(lǐng)導(dǎo)一支研究小組從事這種機(jī)器人的設(shè)計(jì)、制造,并進(jìn)行可操縱性游動(dòng)控制。相比之下,這種機(jī)器人與細(xì)菌原型不同的是,它們將在人體疾病治療方面發(fā)揮著重要作用。
這種微型機(jī)器人是由蒸汽沉積的超薄物質(zhì)層構(gòu)成,該物質(zhì)層是以銦、鎵、砷和鉻物質(zhì)特定的序列排列起來,然后這個(gè)細(xì)狹長的物質(zhì)層卷曲起來,形成螺旋線形狀。在機(jī)器人的前端有一個(gè)“微型頭部”,是由鉻、鎳和金三層合金薄膜構(gòu)成,也是采用蒸汽沉積方式形成的,鎳是一種軟磁鐵,與其他物質(zhì)相比,鎳具有一定的磁性。納爾遜解釋稱,這種特殊的磁頭能使這種微型機(jī)器人以特殊的方式在磁場中移動(dòng),這個(gè)螺旋狀機(jī)器人可在液體中游動(dòng),整個(gè)運(yùn)動(dòng)可通過顯微鏡進(jìn)行觀測記錄。
在研究小組研究的軟件下,通過調(diào)節(jié)幾個(gè)磁圈產(chǎn)生磁場的強(qiáng)度和方向,這種微型機(jī)器人能夠移動(dòng)至特殊的目標(biāo),它可以向前、向后、向上或向下移動(dòng),還可以任何方向旋轉(zhuǎn)。納爾遜說:“我們研制的這個(gè)軟件基于大量的物理和數(shù)學(xué)原理?!彼恍枰魏文芰勘隳苡蝿?dòng),也不需要任何可移動(dòng)組件,惟一對它起到移動(dòng)作用的就是磁場,這種微型機(jī)器人通常游動(dòng)時(shí)每秒可行進(jìn)20微米,相當(dāng)于其體長。納爾遜指出,改變磁場作用力可提高其速度,使該機(jī)器人每秒可行進(jìn)100微米,對照之下,大腸桿菌每秒行進(jìn)30微米。
這種微型機(jī)器人的設(shè)計(jì)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,例如:它可以攜帶藥物抵達(dá)人體內(nèi)預(yù)定的位置,移除人體內(nèi)動(dòng)脈斑塊或幫助生物學(xué)家修改細(xì)胞結(jié)構(gòu),由于細(xì)胞結(jié)構(gòu)非常微小,使得生物學(xué)家很難直接操作。在最初的研究實(shí)驗(yàn)中,蘇黎世理工學(xué)院科學(xué)家能使該機(jī)器人攜帶聚苯乙烯微球體。納爾遜強(qiáng)調(diào)稱,盡管當(dāng)前研究小組仍進(jìn)行著基礎(chǔ)性的研究,但在不久的將來將進(jìn)行實(shí)際性的醫(yī)學(xué)應(yīng)用。