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美设计出感知微小压力的探测系统

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来源: 作者: 2019-05-17 01:54:14

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科学家一直在寻求一种廉价的超微型机器人装置,能检查并操控个体的细胞和组织,以实现生物研究、医学运用等方面的目标。最近,美国普渡大学设计并制作了一种能感知微小压力的探测系统,装在超微机器人上,能测出探测器进入组织推开细胞时所用的推力大小。研究人员在今年9月召开的“智能机器人与系统国际大会”上提交了相干论文,详细介绍了这一成果。

据物理学家组织10月13道,这种探测系统称为“可视基础的微力传感器终端执行器”,装在微型机器人上,就像一个微小的长鼻子,当它推开细胞时,什么平常的食物可以防癌
通过一个摄像机来检测它的排量,再经简单计算就能得到所用推力的大小。微型机器人也非常小,能和现有细胞相互作用。

细胞之间的相互作用力在“微牛顿”级别,而检测微牛顿力是精确控制机器人,更好地研究细胞的关键,至今还没有便捷、廉价的方法来检测这么小的力。研究中所用的微型机器人可以由磁场控制,引导它们到达合适位置。美国普渡大学医学工程副教授戴维·卡佩拉里说:“用一个真正的功能性终端履行器来丈量微小的力,这还是第一次。”

研究人员指出,以往的检测微型机器人所用推力的方法并不实用,而且成本很高,需要一个原子力显微镜或笨重的传感器,设计复杂而且操作困难。新系统是通过摄像机记录探测器推开细胞或组织时的排开量。探测器的硬度已知,再结合排开量,只需简单计算就能得到推力大小。

“我们需要一种低成本的有用工具,让生物学家每天都能用它。”卡佩拉里说,“这类装备本钱低廉,而且能检测微牛顿级别的力,能很容易地整合到标准实验测试床上。”

与探测系统结合的超微机器人装置约700平方微米,研究人员还在努力把它缩小到500平方微米,只有1便士硬币上“E”字母一半的大小。“我们还在努力缩小它。”卡佩拉里说。未来研究将集中在超微机器人装置的自动化上。

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