Mikro-robotter kunne gå inde i kroppen og spore vitale tegn, siger professor

Hver gang University of Pennsylvania ingeniør Marc Miskin taler om sin forskning i miniature robotter, nogen stiller spørgsmålet:Hvordan er den sammenlignet med ubåden i "Fantastic Voyage"?

Det er den fantasifulde sci-fi-film fra 1966, hvor et lille fartøj foretager en nødrejse ind i hjernen på en skadet videnskabsmand. Det utrolige svar:De virkelige bots, som Miskin udviklede sammen med tidligere kolleger ved Cornell University, er omtrent samme størrelse.

Cirka en fjerdedel af størrelsen på en pixel på en standard computerskærm, de er små firkanter af silicium med ben fremstillet af platin og titanium, i stand til at svømme rundt inde i din krop og spore vitale tegn.

I hvert fald en dag, Miskin håber. For nu, de svømmer rundt på objektglas i Miskins laboratorium i Penn, hvor han startede i januar som adjunkt i elektro- og systemteknik. Robotterne er udstyret med miniature solceller, tillader Miskin at drive dem med laserlys.

Miskin præsenterede for nylig sin forskning i Boston på en konference i American Physical Society. Han designede robotterne hos Cornell som post-doc forsker, samarbejder med kollegerne Itai Cohen, Paul McEuen og Alejandro Cortese.

En million robotter kan fremstilles af en 4-tommer wafer af silicium ved hjælp af teknikker tilpasset fra halvlederindustrien, Sagde Miskin på et pressemøde. De er så billige at lave - en brøkdel af en øre hver - at han tænker på dem som kemikalier eller medicin.

"Det er en fundamentalt anderledes slags robot, sagde han. Du kan smide dem væk.

Andre videnskabsmænd, der har hørt præsentationer fra teammedlemmer, er imponerede.

At producere en tredimensionel enhed i den skala er en udfordring, sagde David Gracias, professor i kemisk og biomolekylær ingeniørvidenskab ved Johns Hopkins University. Han sammenlignede de fremstillingsteknikker, som Penn-Cornell-teamet brugte, med en meget lille udgave af origami - den japanske kunst at folde papir. Men han advarede om, at der ville være behov for mere arbejde for at forbedre kontrollen med individuelle robotter og spore deres placering.

"Det vil stadig vare meget lang tid, før de kan bruge dem i kroppen, "Sagde Gracias.

Robotterne er i stand til at bevæge sig, fordi elektricitet har forskellig effekt på de to slags metal i hvert ben. Platin udvider sig, mens titanium forbliver stift, får benene til at bøje. For- og bagbenene er skiftevis sammentrukket eller afslappet for at generere robottens gang, sagde Miskin.

Han sagde, at forskningen mindede ham om hans barndom, når han ville se på vanddråber gennem et mikroskop, undrer sig over mikroorganismernes rækkevidde.

"Der er denne alien, bizarre univers, som vi ved eksisterer i vanddråber, i vores blod, over hele, sagde han. Nu kan vi gå ind i den verden.

Fremtidig forskning vil involvere udvikling af trådløse sensorer, så robotterne kan overføre information om vitale tegn fra en patient, såsom niveauer af neuronal aktivitet i rygmarven, Sagde Miskin. Robotterne er små nok til, at de kan injiceres med en sprøjte. Han planlægger også at studere den bedste måde at hente dem på, måske med magneter.

Botterne kan også bruges i ikke-biologiske applikationer. Miskin sagde, at en kollega undersøger, hvordan de kan bruges til at forbedre ydeevnen af ​​genopladelige batterier.

"De kunne leve i dit lithium-ion batteri, leder efter elektriske shorts og æder dem op, så dit batteri holder længere, " han sagde.

Hvad angår ubåden i Fantastic Voyage, Miskin var ikke i stand til at finde en direkte omtale af dens størrelse. Men i reklamemateriale fra filmen, det vises sammen med røde blodlegemer, giver Miskin mulighed for at anslå, at det fiktive fartøj var omkring 60 mikron langt. Miskins virkelige robotter er 70 mikron på tværs.

Til sammenligning, menneskehår er typisk 30 til 100 mikron tykke. Og en standard computer-skærm pixel er 250 til 280 mikron på tværs.

© 2019 Philly.com
Distribueret af Tribune Content Agency, LLC.