用电池就OUT啦,科学家们的新花样儿,你看过毛毛虫吗?

康健新视野2022-05-25 16:29:01

通过吸收环境中湿气运动的小机器人。图片来源:Sci.Robot


一直以来,很多科学家试图寻求一种安全的方式为人体内的工作机器人进行供能,以便它们能够在体内执行药物递送、影像传输以及其他数据采集和诊断的工作。但是,发明一种安全无害的电池一直是一个挑战,成为了很多机器人模型应用于体内的瓶颈。

 

能够为人体内机器人供能的方式应具备以下几个条件:一,安全无害;二,体积要小;三,持续续航。这是未来商业化生产的基本需要,而现有的电池类型往往有毒有害、体积不够小,如果缩小体积又难以满足持续续航的需要。

 

科学家们开始另辟蹊径,能否放弃电池供能,采用其他的方式驱动机器人的运动呢?

 

来自韩国首尔大学的科学家们近日在《Science Robotics》上发表了一篇文章,介绍了他们所发明的一款机器人,这款机器人可以像毛毛虫一样向前蠕动前进,而驱动它前行的动力是来自于对环境中湿气的吸收,因而,研究人员称之为“hygrobots”。它可以向前爬行、后面蠕动驱动前行,或者像蛇一样卷曲。

 

Hygrobots的运动方式之一——棘轮运动机理图。图片来源:Sci.Robot

 

在未来,这种机器人可以应用于很广泛的领域,比如向人体的皮肤输送药物。

 

科学家们的灵感来自于大自然界的植物,很多制度可以通过吸收地面或者空气中的水分来改变自身的形状及大小。例如,对于松果来说,当它潮湿时是处于关闭状态,而干燥时则会裂开,使其内部的种子可以传播得更远。

 

机器人并不是用植物制成的,但是它模仿了植物背后的机理。设计一款能够利用环境中湿气进行运动的机器人是非常有意义的,因为,这不需要电池,也不会造成毒性或者爆炸,这将是它能够应用于人体内的关键。

 

为了证明它的潜力,研究人员将浸泡在抗生素中hygrobot置于一个充满细菌的培养皿中,它留下了一条消毒的痕迹,有点像鼻涕虫会留下一串黏液。在未来,这些机器人可以向人体输送药物,只通过使用皮肤水分来推动自身。他们还可以配备感应其他气体的传感器,而不仅仅是水蒸汽。

 

涂满抗生素的机器人爬过满布细菌的培养皿,在没有任何人造动力的情况下对其进行杀菌。图片来源:Sci.Robot

 

这并不是科学家们研究生物医学应用的第一个微型机器人,不过,它还是很奇妙和有趣的,我们期待它能够在未来有更好的应用。

 

参考资料:

[1] Forget batteries: this tiny, wrigglyrobot runs on moisture

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