未来如何治病?吞下一个机器人医生

2014-11-19 16:34:20来源: 雷锋网

    这可能是一个奇怪的场景:2006年10月一个寒冷的晚上,一群工程专业学生和他们的教授Sylvain Martel聚集在教室中在观看一个核磁共振机上的被麻醉过的跛了的猪,大家屏住呼吸,最后教室响起热烈的掌声……

    一名医院技术员通过导管将圆珠笔珠那么大的钢珠植入猪的颈动脉中,几分钟后,他们看到电脑屏幕上的钢珠突然动起来。这正是该团队想看到的结果。这是人类第一次将物体以无线控制方式植入生物的血管,对于微型机器人研究界,这是历史性的一歩,与人类首次登上月球不相上下。

    现在世界上的各个研究机构正在努力将这一小步发展得更大,工程微型机器人有朝一日将能够同时植入生物的大动脉和小血管,从此告别需要动用侵入性外科手术的时代。

机器人医生将会到来

    Martel医生写道:微型机器人在医学领域发展的首个壮举将是治疗癌症,机器人可以直接将药品输入到癌细胞中,其只会击中受损细胞,并不会伤害健康细胞。

    不过发展的前途虽然光明,其挑战却是巨大的。其中包含很多物理问题,比如如何让一定尺寸的机器人穿过布满大动脉和小血管的粘性流体;还有生物问题,比如要确保机器人材料无毒并且能够被生物分解。

    多伦多大学机械工程教授Eric Diller说道:“这些机器人需要制作得非常小,但并不能简单地按照比例缩小现有的机器人。”研究人员从自然中寻求到了灵感,他们用一种类似细菌的仿生设计制作微型机器人。

    他表示,微型物体的生存环境与一般物体很不相同,如果一个微型物体在水中游动,水会看起来非常深,所以要将游动的物体制作得与众不同。后来想到了细菌,它让微型物体身上附带鞭毛虫,这与一条鱼在容器里游泳是很不一样的。

    今年年初,Diller的团队有了一项突破:他们制作出了一毫米的机器人。此款机器人有两只手臂,并且能够通过磁场控制,因此它能够在生物体内搭桥。Diller表示微型机器人不只是在运输药物方面大有作为,它们也能修复我们的血管和器官。

肌肉机器人

    在伊利诺伊大学香槟分校里,毕业生Caroline Cvetkovic正在致力于一个相似的项目:用肌肉驱使的行走机器人。她的团队利用心脏细胞电脉冲来驾驭小型机器人,机器人的脊椎由水凝胶制作而成。

    Cvetkovic构想了一个“能够帮助运输药物、智能植入血管、监测生物体内环境”的机器人医生。她说道:“我们的系统灵感来源于哺乳动物的肌肉、腱、骨系统。它不仅仅与生理学相关,它让我们模仿大自然系统的能量生产方式。例如,在人体内,当肌肉发出动作,力量会通过连接腱传递到骨头。而在我们的生物机器人中,当肌肉细胞做出反应(通常是通过电击),力量会通过一种特殊的连接体传递到肢体。这种连接体由水凝胶构成,因此它能够灵活弯曲。这样一来,机器人能够移动肢体进行行走。“

    Robert Woods是一名电子工程师,也是哈佛大学微型机器人实验室的创始人,他对微型机器人的未来信心满满。他致力于制作一次性的机器人蜜蜂,这种蜜蜂身怀绝技,它们能够为作物授粉、进行搜救工作,还能排查危险材料。“如果你想制作能飞的机器人,自然中各种会飞的生物能给你很多灵感。但我们不能简单地复制自然,我们在努力理解各种生物的动作、行为,并把它运用于我们的研究项目。”

    就在上周,由欧洲和以色列科学家组成的某团队传来喜讯:他们的扇贝机器人制作已有了巨大的进展。(扇贝机器人非常之小,只有零点几毫米,因此它能够在人的眼球中游动。而该团队真正的创举是此款机器人能够不借助外力自动游动。虽然像其他微型机器人一样,它需要由外部磁场控制,但是力量只要一输入,它就能自动游动,无需其他力量牵引。

    回到1949年,诺贝尔物理学奖获得者费曼在演讲中说道:“如果你能吞下一名外科医生,那么手术将变得有趣而简单。但是我们怎样才能制作出这样微小的外科医生呢?这是我的梦想,我把它留给你们来实现。”

    几十年过去了,科学家们一直在为此奋斗。梦想已经不遥远,而且更为奇妙,人们并不会简单粗暴地吞下一名外科医生,而是会直接植入微型机器人医生。现在的机器人比费曼描述得要微型很多,也许将来机器人的微型程度还会超乎我们的想象。

关键字:未来  机器人  医生

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2014/1119/article_5254.html
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