科學(xué)家一直在追求一種廉價(jià)的超微型機(jī)器人裝置，能檢查并操控個(gè)體的細(xì)胞和組織，以實(shí)現(xiàn)生物研究、醫(yī)學(xué)應(yīng)用等方面的目標(biāo)。最近，美國普渡大學(xué)設(shè)計(jì)并制作了一種能感知微小壓力的探測(cè)系統(tǒng)，裝在超微機(jī)器人上，能測(cè)出探測(cè)器進(jìn)入組織推開細(xì)胞時(shí)所用的推力大小。研究人員在今年9月召開的“智能機(jī)器人與系統(tǒng)國際大會(huì)”上提交了相關(guān)論文，詳細(xì)介紹了這一成果。
這種探測(cè)系統(tǒng)稱為“可視基礎(chǔ)的微力傳感器終端執(zhí)行器”，裝在微型機(jī)器人上，就像一個(gè)微小的長(zhǎng)鼻子，當(dāng)它推開細(xì)胞時(shí)，通過一個(gè)攝像機(jī)來檢測(cè)它的排量，再經(jīng)簡(jiǎn)單計(jì)算就能得到所用推力的大小。微型機(jī)器人也非常小，能和現(xiàn)有細(xì)胞相互作用。
細(xì)胞之間的相互作用力在“微牛頓”級(jí)別，而檢測(cè)微牛頓力是精確控制機(jī)器人，更好地研究細(xì)胞的關(guān)鍵，至今還沒有便捷、廉價(jià)的方法來檢測(cè)這么小的力。研究中所用的微型機(jī)器人可以由磁場(chǎng)控制，引導(dǎo)它們到達(dá)合適位置。美國普渡大學(xué)醫(yī)學(xué)工程副教授戴維·卡佩拉里說：“用一個(gè)真正的功能性終端執(zhí)行器來測(cè)量微小的力，這還是第一次。”
研究人員指出，以往的檢測(cè)微型機(jī)器人所用推力的方法并不實(shí)用，而且成本很高，需要一個(gè)原子力顯微鏡或笨重的傳感器，設(shè)計(jì)復(fù)雜而且操作困難。新系統(tǒng)是通過攝像機(jī)記錄探測(cè)器推開細(xì)胞或組織時(shí)的排開量。探測(cè)器的硬度已知，再結(jié)合排開量，只需簡(jiǎn)單計(jì)算就能得到推力大小。
“我們需要一種低成本的有用工具，讓生物學(xué)家每天都能用它。”卡佩拉里說，“這種設(shè)備成本低廉，而且能檢測(cè)微牛頓級(jí)別的力，能很容易地整合到標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)測(cè)試床上。”
與探測(cè)系統(tǒng)結(jié)合的超微機(jī)器人裝置約700平方微米，研究人員還在努力把它縮小到500平方微米，只有1便士硬幣上“e”字母一半的大小。“我們還在努力縮小它。”卡佩拉里說。未來研究將集中在超微機(jī)器人裝置的自動(dòng)化上。
