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微型機器人可移動微觀液滴,將用于自動化醫學診斷等

時間:2020-03-02 來源:機器人在線 閱讀:4104

近日,美國加利福尼亞大學洛杉磯分校的工程師表示,已經開發出了可以在芯片上移動微觀液滴的微型機器人,就像倉庫機器人一樣。研究人員說,這樣的系統可以幫助加快和自動化醫學診斷技術和其他應用程序。

芯片上的微型機器人被科學家描述為直徑約2毫米(0.078英寸)的盤形磁鐵。它們旨在共同工作,以精確地移動和操縱血滴或其他液體。


例如,機器人可以將一大滴流體切割成體積相等的較小液滴,以進行一致的測試。他們還可以將液滴移動到預裝的測試托盤中,以檢查疾病跡象。研究團隊稱這些機器人為芯片上的 “鐵人機器人”,因為它們由磁力驅動。


醫生可以對微型機器人進行編程,以小規模協作方式執行大規模并行化和順序化的流體操作。為了控制機器人的運動,芯片中的電磁磚沿著所需的路徑拉動鐵機器人,就像使用磁鐵從棋盤下方移動金屬棋子一樣。


受物流機器人啟發的芯片上機器人


“我們受到網絡移動機器人系統對制造、存儲和分銷行業變革性影響的啟發,例如那些用于在亞馬遜倉庫高效分類和運輸包裹的系統,”? 電氣和計算機工程學助理教授Sam Emaminejad說道——研究的相應資深作者。“因此,我們著手在微流體環境中實現相同水平的自動化和移動性。但是我們的“工廠地板”要小得多,大約只有您的手掌大小,而我們的貨物(液滴)則只有十分之幾毫米。”


“工廠地板”是由研究人員設計的、具有索引卡大小的芯片,其內部結構有助于操縱由機器人傳輸的液滴。


研究稱:“就像移動和跨協作的亞馬遜機器人改變了以物流為基礎的行業一樣,我們的技術可以改變與生物技術相關的各個行業,包括醫學診斷、藥物開發、基因組學以及化學和材料合成。” 加州大學洛杉磯分校的Armond和Elena Hairapetian工程與醫學教授、Dino Di Carlo的共同通訊和資深作者? 。這些領域傳統上使用的是冰箱大小的“液體處理”機器人。使用更小的微型機器人,我們有潛力在相同的原材料和相同的時間內進行更多的實驗,并產生更多的數據。”


研究人員在他們的一項實驗中展示了由三個機器人組成的自動網絡如何協同工作,以移動和操縱芯片上的人類血漿樣品液滴,以尋找表明癌癥存在的分子標記。


加州大學洛杉磯分校電氣與計算機工程專業的研究生,論文的共同主要作者余文卓說:“我們對打開和關閉瓷磚的時間和位置進行了編程,以引導鐵機器人通過它們的指定路線。” “這使我們可以讓多個機器人在同一空間中以相對較快的速度工作,以高效地完成任務。”


實驗中,機器人以每秒10厘米的速度運動,并在24小時內執行了10,000次以上的循環運動。除運輸外,還演示了芯片上的機器人與結構相互作用時的其他功能,例如分配、合并和過濾流體樣本。


芯片上的機器人是由UCLA納米電子研究中心制造的。該團隊已為該技術申請了專利。

https://samueli.ucla.edu/warehouse-robots-for-biotechnology-applications/

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