能夠在生物體內操作

大多數人對機器人都不陌生,這幾年機器人設計,在各領域不乏蓬勃的開發和應用,特別是結合定位科技和工業4.0觀念的發展,在各大工業展覽,都是不可缺少的議題。那麼,專門設計給醫療用,特別是適合在生物體內操作的機器人呢?我們很少看到機器人在生物體內的應用和討論,技術上的主要困難,在於生物體內是1)相對非常小的空間,可以是幾毫米(mm)的尺寸,如何到達定位且精密操作;2) 生物組織脆弱,要能不造成傷害,維持適當的生理運行;3)順利進入生物體內,如何持續定位且供給動力;4)完成任務後,安全離開。根據這幾點,大家可以來想想,如何讓機器人「柔軟」的進入生物體,且精準定位呢?

醫療用機器人,設計上要能柔軟。
醫療用機器人,設計上要能柔軟,沒有關節。Credit:Flexible by -Ebelien- @flicker CC BY 2.0

柔軟且精準定位

UC San Diego的教授Tania Morimoto和學生Connor Watson開發了一套系統,具有能讓機器人1)柔軟地進入生物體且2)追蹤其定位的功能,著重特點為低成本,不用仰賴具有輻射的環境設備。這裡提到「柔軟」的設計,是使用非常細的尼龍(nylon)材料,如同襪子一般,以流體的壓力,讓這個材料伸長來作動。其定位的技術,則是在尼龍材料前進的最前端,內嵌磁鐵,應用現有的磁定位(magnetic localization)方法,發展電腦模型來定位。在機器人運作的區域週圍,安置四個感測器,能感測到磁鐵移動帶來的磁場改變,進而根據磁場的強弱,計算出磁鐵的位置。除此之外,開發者藉由訓練神經網路(neural network),來修正模型計算的位置和感測器訊號間的差異。目前,這套系統平面定位的精準度,距離上是3.0 ± 1.1 毫米,方向上是 6.5 ±5.4° 。整個系統的花費約在100美元。

這樣的開發,著重於系統設計和醫療應用的概念,特別是,未來侵入式的醫療行為,能否不再仰賴像X-Ray這樣具有輻射的影像來定位。以生物體內,毫米(mm)級的操作空間來看,我們仍期待能有更精準的定位和更小的誤差。

文章參考:UC San Diego News Center
影片來源:JacobsSchoolNews
圖片來源:Flexible by -Ebelien- @flicker  CC BY 2.0



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BioMeder

生醫人網摘的編輯。熱愛創新和用腦袋的事物,堅持文章一定要有邏輯性,藉由追蹤報導生醫領域的創新和應用來傳播知識。