栗子 鱼羊 发自 凹非寺 4 O* }2 m; g2 H9 N! v# o7 O9 j, D
量子位 报道 | 公众号 QbitAI1 v# Y/ i* y) f/ k/ L! b0 ?9 r
/ j' M0 B5 r, D人类大脑里，血管又细又曲折，管壁还很脆弱。 d* E! Y4 z5 R$ @9 N0 Q5 Y: Q
于是，一旦发生血管栓塞，医生要小心翼翼把导管插到精确的位置，再用激光去除血栓。 + H; H" ?0 d! ~: R; j9 H5 l& a
操作很难一次成功，手术过程漫长艰辛。 / l3 o# F _" K8 C& r
但现在，MIT团队开发了一只新的机器人，就是这条优雅的黑线： ' D- b# V& w/ A8 f8 w
4 u. L) C% F) e' p/ ^( U
细长柔软的它，在狭窄蜿蜒的通道里，也能快速自如地穿梭，大角度转弯都难不倒。% T& b* U8 Z+ N) ]. a
7 W1 D( q; w3 T( Y: K( m" V# O: ?
一个秘密是，机器人的内心是磁力驱动的。 # ~ H$ }5 G8 C2 I; X* T- L5 N% Q; Y5 l, X
从前，医生直接动手插入导管，碰到急转弯就很难操作，进度缓慢；而磁驱动的机器人，头部可以快速转向，更顺利地到达目的地。 " p; p8 f* i; t7 m0 V
% u* p, ?, l6 C$ L. o
另一个秘密，是机器人的水凝胶皮肤，把摩擦力降到了原来的1/10，也是车速加快的关键。
. p: y, P# j+ a% X0 q2 K, E8 n9 h" s
$ }+ Z3 N, x- K" |8 W" t d, i外表柔软，内心坚定。清除血栓，可以变得更快更精确。 8 D+ C+ L/ G3 m, _" D" i# K" R" o
把这样的机器人用在微创手术里，可以降低对医生经验的要求，也可能通过远程控制，在医疗资源匮乏的地区派上用场。
/ E* g, Y4 s+ T! [8 @- A于是，它登上了最新一期的Science Robotics。 , B& L! S" B. I* F8 d* V
外表柔软，内心坚定. v" Y; [( [" N: ?; X$ S9 l8 Y7 W
* F4 F+ }1 ~3 {7 {6 w1 A3 x
团队说，虽然传统的导丝，也是在里面用了金属合金，在外面涂了聚合物； + F, ]' R* n" q6 q! O# W4 \* v
但这样的材料会产生摩擦力，再加上机械的驱动方式，如果卡在一个狭窄的空间，很容易破坏血管的内壁。
* S Y$ A3 j+ x* A% A( `所以，驱动和摩擦，这两个问题都要解决。
3 ?3 N; k" i8 v/ N; u+ e首先，团队想到了磁力控制。团队在柔软有弹性的、镍钛合金的油墨 (Ink) 里，加入了钕铁磁： 5 A/ J# Y* i" Q4 A, W- `
1 e2 P( c. b& ]7 ]9 K8 ]0 o你看，左边是没有额外添加磁性的油墨，画成了一滩泥；右边加上磁性，就站起来了。 2 J! q4 b7 b* t& h
这便是机器人内在的材质。下一步要解决外在的皮肤。
4 p8 {! ?, p( T9 F开始，团队是用普通的橡胶膏 (Rubber Paste) 来做涂层，但这种材料会影响机器人对磁力的反应。
0 |& f& {% s" B$ o. L6 V8 C4 y( D后来，研究人员选择了水凝胶，它除了不会让机器人对磁力的反应变弱，还拥有平滑的表面，可以把摩擦力降到原来的1/10。
8 F: U) s0 d/ P4 E$ G+ p另外，水凝胶的生物相容性，对人体也更加友好。 - J2 { }0 u p v8 G. M# O
用这两种材质造出的机器人，感受到不同的磁场，就能实现不同程度的转弯： 2 J( c2 o8 M, ?8 O% d
0 T- t6 O% y. |/ ?( P: j# \1 j. D
你看，水凝胶皮肤 (左) 与普通皮肤的机器人相比，速度快了许多：$ b' c" O: k7 ] B1 R. P. r" z
; K* G! h: O. _) _. Y' y4 N
5 z4 n2 A: {" v5 L: \
只要在头部加上激光，就可以用来清除血栓。另外，定点给药也可以达成。
4 Q# Z7 v) T& d* P8 j2 [那么问题来了，内外这两种材质，是怎么变成机器人的呢？ 9 e) Y5 D i* y% b2 |( y8 q" T
这只软体机器人是用3D打印技术制作。
$ ] |; X! z: O: m' O9 E$ Z% {" [9 C4 G9 \- N, C
不同于熔融的热塑性聚合物的常规挤压，3D打印不需要通过加热来溶解、流化油墨。磁化油墨的剪切稀化（假塑性）表现使得复合油墨在加压后能轻松挤出，并且屈服应力的存在能使油墨保持形状，形成一条线，而不是变成一滩糊糊。/ I% B" z1 ^% |. c! @
4 K! l4 o9 o3 r2 D5 x& \
当需要额外的机械支撑或功能时，可以通过注射成型技术将功能核心结合到机器人的“身体”当中。
; o8 a5 o, m: w2 S! a( {% f此外，由于铁含量高，铁磁合金容易被腐蚀。
( C" A3 D, G: d# |7 D5 ~为了防止嵌入的钕铁硼颗粒在与水凝胶皮肤的水合界面处被腐蚀，研究团队在颗粒周围涂上了一层薄二氧化硅。
/ m7 k" A. T* p& v
6 x" N; @3 m6 ^/ Z$ |颗粒形成交联的二氧化硅壳，厚约10nm，能有效地抗击腐蚀。 : M5 F$ d3 H* K& e
仍在进化中 P1 S/ K8 j. a" ]7 M5 r
( |) d: f% X/ I; W4 b9 J( W0 K甫一出生，这条“线”已经展现出了巨大的潜力。
, {" }$ X7 `/ k3 M首尔国立大学软体机器人未来科技中心主任Kyu-Jin Cho评价说： . y3 C2 g4 K% ^% m
这个机器人设计简单，比起传统的商业导管来说，也更稳定，更安全。对于脑科医生而言是能解决大问题的。
+ y: x6 O% s9 d 不过，虽然潜力无穷，这个机器人还是进化中的状态。团队表示，未来可期，仍需努力。 ; s# m6 Y0 G H, l4 P
首先，团队希望在下一步工作中，给机器人加入精准传感器，实现微流体给药，超声以及电治疗功能。 2 M. K0 w! N' ?
' H' d2 L/ t7 V( I" A% D
而更重要的，是实现远程控制。
" O" X3 d+ x, c6 V# ^就像他们一开始所设想的那样，团队希望在这款机器人的帮助下，医生不必靠近放射源，也能在复杂血管中进行快速导航和微创手术。 / u3 I& c/ N2 S0 g
这样一来，就避免了X射线反复辐射对医生造成的伤害。 ( D7 y; ^7 _9 m3 Z. Y* G4 {
更重要的一点是，这能让那些身在医疗资源缺乏地区的患者，也能及时接受治疗。 : _7 b; }4 B7 Q/ s
要知道，如果患者能在急性中风的前90分钟得到治疗，生存率能明显提高。 / L5 s+ n& r8 _1 f+ u
论文一作Yoonho Kim希望结合现有的磁性技术血管手术方法来快速实现这一点。 , e% u2 q7 z2 D# _0 k$ j. Q5 b4 ~
现有的技术可以在施加磁场的同时，对患者进行透视检查，如此一来，医生可以在另一个房间，甚至在不同的城市，用操纵杆来控制磁场，引导我们的体内机器人完成手术。
3 ?. @1 x2 y* r& X6 n0 Z MIT团队" k3 Q* w& v2 |
" Y8 P& p- R2 e! F" W0 O/ M
机器人的创造者们来自麻省理工学院华人教授赵选贺的团队。
- P3 T2 |5 P: p9 l2 e5 E' V
# t2 a3 ?: y0 i( l i, N论文通讯作者赵选贺教授本科毕业于天津大学，此后先后在不列颠哥伦比亚大学和哈佛大学求学，拿下了哈佛大学的机械工程博士学位。
6 [) e2 `# F) [% x$ J) |他专注于软材料和生物电子学的研究，有关磁驱动实现复杂3D形状之间快速转换的论文曾登上过Nature封面。
' w/ ]; o$ w0 F9 W% s论文一作则是来自韩国的Yooho Kim。 $ _$ p6 ^4 m3 L/ G g+ W# ], z
5 u) o a2 P# |: F qYooho Kim小哥以优异的成绩从韩国首尔大学毕业，目前正师从赵选贺教授攻读博士，研究方向包括软活性材料的制造与设计，软材料力学，以及用于生物医学应用的非常规软机器人。
. K7 C! i; Q8 o3 {2 x4 X论文的其他作者还包括German Parada和清华大学的访问学生刘圣铎。 ' @. O& t* y0 f
传送门
, [+ M& m8 }& I" P& b* B& z' e2 |
' [$ E; r" e1 K% B7 W论文地址：
% ]" T* ~: o5 m; d6 lhttps://robotics.sciencemag.org/content/4/33/eaax7329/tab-pdf
$ b2 r1 z4 `7 A$ M0 `0 G& \— 完 —
' |! u; c! X- J" hAI社群 | 与优秀的人交流
/ ~- |9 Q& E9 ]2 M" p# J AI内参 | 关注行业发展
* h: d) J8 t$ V; A0 G  量子位 QbitAI · 头条号签约作者% I$ D& y+ z# o! i
վ'ᴗ' ի 追踪AI技术和产品新动态$ m$ O. V& m; o: v% U7 B/ ]: L
喜欢就点「在看」吧 !
) e4 G" w3 R- r% G: G0 X$ c3 v9 Y1 A$ T$ ^
3 J0 C+ a K: Z9 u3 n8 r
/ P$ k! ?6 {/ c- H# j. i来源：http://mp.weixin.qq.com/s?src=11×tamp=1567154220&ver=1821&signature=3ewlo7qGb07FRDhiQtd**j3EcJVTMj3IGpJoaSHSASk-MIHObvSTfikemiQA*crDdLrLP7mqgcsnlolsX4btM9dx27jiiN1kRMgjBfQQYR15f*cXNle*IhogB6UTpSmB&new=1
6 w4 `3 U7 N! s$ j免责声明：如果侵犯了您的权益，请联系站长，我们会及时删除侵权内容，谢谢合作！ | 
|手机版|小黑屋|梦想之都-俊月星空
( 粤ICP备18056059号 )|网站地图
发表于 2019-8-30 16:53:57
