Microbots: Medical Infantry | David Cappelleri | TEDxPurdueU

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è un microbot MicroBot che cos’è un micro
più tipicamente bot che cos’è un micro robot
la maggior parte delle persone lo sa da cosa
hanno visto bene nei film
la prima cosa che devi sapere su a
micro robot è molto piccolo quindi diciamo
le sue dimensioni submillimetriche così per
riferimento a un capello umano è di circa 100
micron di diametro, quindi i robot che siamo
parlare di qui è molto piccolo quindi
circa 8 capelli umani sono larghi ma circa 7
capello umano è alto prossima cosa che dobbiamo
conosci questi micro robot come vogliamo
essere mobili per muoversi nel
spazio di lavoro che vogliono essere in grado di
controllarli in modalità wireless che è un
sfida quindi se pensi a a
robot su grande scala giusto puoi mettere a
batteria in questo robot acceso e
va per la sua strada, ma cosa succede se il
il robot è davvero piccolo, così hai
un piccolo piccolo robot che non puoi attaccare a
batteria su questo robot non lo farà
lavora quindi cosa faremo bene
cosa che possiamo pensare di fare è forse
siamo in grado di dare questo robot un cappellino esso
può renderlo magnetico e quindi se ci incolliamo
un magnete nel suo spazio di lavoro che sta per
essere attratto da quel magnete quindi è gentile
dell’approccio che prendiamo qui eccetto
usiamo il tappeto speciale viene chiamato
elettromagneti in modo che possiamo accenderli
e fuori quando vogliamo e così noi
può circondare lo spazio di lavoro del robot
con questi elettromagneti e controllalo
per muoversi nel piano così uno dei pulito
le applicazioni per questi micro robot sono
nel corpo il corpo ha un sacco di appiccicoso
superfici ruvide in modo se si voleva
solo tu sai tirare il nostro robot con il loro
elettromagnete si bloccherà dentro
quello e quel tessuto, quindi cosa possiamo fare
beh se pensi a una macchina che vogliamo
togliere la macchina dal roditore è dura
su terreno attacciamo pneumatici ingombranti
può negoziare quel terreno accidentato così
essere nutriti fa la stessa cosa con il nostro
robot così ora possiamo dare questo robot
alcuni piedi magnetici un po ‘piccino
diverse proprietà magnetiche rispetto al
quelli sul suo cappello e possiamo aggiungere alcuni
altri elettromagneti nello spazio di lavoro
e possiamo attivarli e disattivarli ora
che il robot ora rotoli e ruzzoli
come ora e andare oltre questo terreno accidentato
proprio come una gomma tuttoterreno una volta
arriva alla nostra posizione di destinazione e possiamo
quindi utilizzarlo per iniettare qualche medicina a
quella posizione di destinazione , ecco l’idea
essere assegnato questo microscopio tumbling da
un robot che abbiamo sviluppato
quindi sono circa tre peli umani
quattro peli umani lunghi e sembra
un manubrio ha bisogno di cauzione è un magnetico
il corpo ma il tuo opposto lo ha tirato dentro
un lato il Polo Nord sul fondo
dall’altra parte il Polo Nord è sul
in alto ha due modalità di funzionamento quindi per
questa modalità tumbling, quello che possiamo fare è noi
può accendere il tuo elettromagnete dal
fondo e sta andando a chiamare il robot
per alzarci possiamo spegnere quel campo
e metti un campo somatico dal lato
e chiamiamo il to to tilt over then we remove
quel campo è tornato a terra così
ora possiamo ciclare questo è possibile ottenere il
robot per rotolare e ruzzolare verso il bersaglio
posizione ho anche la seconda modalità di
operazione che si chiama modalità scorrevole
operazione così in questo caso, una volta arrivati
la nostra posizione target che potremmo avere
manipolare qualcosa lì così come questo
funziona è ancora una volta mettere un campo Matic
il fondo per alzarlo, allora possiamo
inclinarlo di lato piuttosto che lasciarlo
ricadere a terra ancora una volta che possiamo
alzalo di nuovo e possiamo farlo
questo piccolo bastone slitta il movimento e poi
ottenere il robot per tipo di camminare lungo la
di superficie e quindi ecco un video del
robot che abbiamo fabbricato in laboratorio
qui a Purdue ora sono di nuovo così
circa tre peli umani larghi per quattro
capelli umani lunghi e qui siamo manualmente
controllando questi elettrodi girare Mattox
accendendoli e spegnendoli per ottenere il robot
ruzzolare lungo la superficie così era prima
su un wafer di silicio qui stiamo mostrando
su alcuni tessuti biologici quindi ottieni un
superficie appiccicosa cosa non si potrebbe semplicemente
tira questo robot su di esso senza averlo
questa locomozione che rotola qui sta andando
in cima a un penny quindi ora queste caratteristiche
del centesimo sono delle stesse dimensioni del
robot stesso è in grado di negoziare quello
superficie abbastanza bene, quindi una volta arrivati
alla nostra posizione di destinazione che vogliamo può volere
fare manipolazioni lì così ecco il
operazione di modalità di slot in modo che il robot sia
tipo di camminare attraverso la superficie e
qui puoi vederlo sai che spingendo a
piccolo piccolo componente in questo banco di prova
abbiamo anche avuto questi robot andare oltre
diversi colpi
quindi qui stiamo attraversando diversi dossi
nello spazio di lavoro in modo che sia in grado di
negoziare che abbastanza bene abbiamo anche
questi robot vanno su e giù inclinati
aerei così possiamo andare su e giù per questi
piste che stiamo guardando anche in alternanza
tecniche di evacuazione
è piuttosto che ruzzolare il robot
end-over-end possiamo rovesciarlo l’altro
modo per ottenere anche un po ‘ più pulito
applicazioni e mobilità così è
l’applicazione per questi robot è all’interno
il corpo ma ci sono altri biologici
applicazioni
per questi robot cosa sei fuori dal
corpo e fatto in piastre di Petri così quando
i biologi usano una piastra di Petri la griglia
Generalmente le cellule crescono e sono tutte
si sono riuniti in una zona così avrebbero fatto
piace prendere una di queste cellule spostarlo
fuori da quel gruppo esegui un
sperimentare su di esso o che vorrebbero
sistemare queste cellule in un certo
configurazione per il bisturi Grillet
ci sono altri tipi di ingegneria dei tessuti
applicazioni così quando lo fanno loro
in genere utilizzare una sonda e si sposterà
l’uso della sonda e attivarlo per spingere
la cella dove deve essere dentro
e sistemarlo in qualche certa questione
uno dei problemi con questo è quello
quando l’ utente fa questo, hanno no
idea quanta forza sono in realtà
spingendo la cella con quindi se è possibile che
non sanno quanta forza sono
applicando alla cella si può danneggiare il
cella quindi vorremmo poter venire
con il micro robot per aiutare con questi
tipi di applicazioni anche se si guarda
a esso in una singola cella di per sé è un
struttura abbastanza ordinata ha un nucleo
nel mezzo della cella e ha un
scheletro che si chiama il
citoscheletro all’interno e quindi se tu
spingili su questa cella con essa con a
sonda ed esercita una piccola forza sulla cellula
lo scheletro verrà riconfigurato
stesso per essere più rigido dove quella forza
è stato applicato e quindi è interessante
e così lo studio di queste forze e come
la cellula reagisce e si sviluppa
chiamato mechanobiology è molto popolare
campo e quindi le persone interessate a provare
studiare questo comportamento così ancora una volta veniamo
con un micro robot può aiutare questi
applicazioni che sarebbero grandi finalmente
se guardi a due celle diverse loro
Dite L cellula a e insellete B e applicate
loro possono la stessa forza per queste cellule
deformare o deviare in quantità diverse
e questa relazione di spostamento di forza
per le cellule si chiama la sua rigidità
e così se possiamo avere un robot per aiutarci
applica queste piccole forze che possiamo registrare
la rigidità delle cellule che aiutano a
li caratterizzi in modo tale che una cellula normale lo farà
hanno una diversa rigidità di
di ‘una cellula cancerosa e quindi quale può?
veniamo con il robot del mercato per aiutare
con questi in vitro o all’interno di una petri
le applicazioni di piatto bene quello che possiamo fare è
possiamo aggiungere il nostro prendere il nostro micro magnetico
robot quindi se abbiamo un corpo magnetico noi
controlla la posizione di esso nella petri
piatto girando elettromagneti su e
fuori, ma ora dobbiamo essere in grado di applicare
piccole forze e registrare quelle forze così
come lo faremo così usiamo
qualcosa chiamato micro visione
sensore di forza
quindi di cosa si tratta è una conformità morbida
struttura e conosciamo il più rigido di
questo dispositivo così come spinge su un
oggetto sta andando a deformare ora possiamo
osserva quella deformazione con il
microscopio con una fotocamera collegata da a
microscopio se conosciamo la deformazione
e conosciamo la rigidità che possiamo
indietro ciò che la forza sta per essere
quindi ecco un esempio alcuni di questi
i robot hanno chiamato il Micro per il rilevamento
micro robot mobile è circa 700
micron impronta così sette peli umani
larghi sette peli umani lunghi sulla schiena
Alla fine puoi vedere un po ‘di magnetico
corpo che useremo quindi con il nostro
elettromagneti per controllarne la posizione
orientamento nello spazio di lavoro alla fine
effettrice che è la piccola struttura primaverile
quell’effettore finale morbido e rispettoso e tu
guarda come stiamo spingendo su questo
la nostra microsfera si sta deformando e noi
monitoralo e possiamo quindi scoprirlo
quanta forza stiamo usando così ora possiamo
assicurati di suonare molto bene in quelle celle
in modo sicuro anche loro possono ottenere questo robot
muoversi autonomamente in modo da poter pianificare un percorso
attorno agli ostacoli nell’area di lavoro, così
praticamente si dà poco GPS
quindi le coordinate quindi il robot può
seguire queste coordinate GPS
autonomamente e poi arriva alla cella
e poi spingerlo nella sua posizione di destinazione
e funziona così bene
questo caso e qui stiamo controllando
solo un robot alla volta, ma davvero
noi controlliamo squadre e sciami di
questi robot all’interno sono caratterizzati solo da
far funzionare più di questi robot
indipendentemente tutti allo stesso tempo così
come possiamo farlo bene se torniamo a
il nostro esempio con i nostri elettromagneti in
il nostro nei nostri robot se lo diciamo a
squadra di tre robot e li scambiamo
elettromagneti su tutti questi robot sono
ottenere gli stessi campi globali e così via
faranno tutti la stessa cosa
quindi la domanda è come si ottiene
controllo indipendente di questi robot se
sono tutti magnetici ma quali sono questi
gli elettromagneti sono in realtà solo
bobine con corrente che li attraversa
quindi se possiamo prendere queste bobine e possiamo
ridurli alla stessa dimensione del
robot approssimativamente e possiamo girare
loro alla loro fine destra possiamo allora
sistemali sul fondo di una petri
piatto in una grande matrice e quindi a seconda
sulla direzione della corrente come
scorre attraverso queste bobine possiamo ottenere un
forza attrattiva sul robot o a
forza postiva sul robot e poi da
pianificazione che, a sua volta e un
avvocato questi avanti e indietro a destra
tempo possiamo quindi ottenere
moto indipendente di queste squadre di
microrobot in quello spazio di rete così
abbiamo simulato questa idea e qui
puoi vedere tre robot essere
controllato da questi un array planare di
micro bobine e siamo in grado di
controllo indipendente di questi robot che possiamo
usali anche per la collaborazione
manipolazione quindi informazioni di viaggio
spostare oggetti diversi in giro nel
spazio di lavoro quindi abbiamo prototipato un sistema
come questo alla scala millimetrica
abbiamo queste bobine che sono circa quattro
millimetri di quattro millimetri di dimensione
ed i nostri robot sono due millimetri dentro
diametro e in realtà siamo in grado di ottenere
questi robot si muovono autonomamente dentro
questo spazio di lavoro usando questa tecnica così
sappiamo che questa idea è andare a lavorare il nostro
il vero obiettivo allora è in realtà quello di spostare questo
non dalla scala millimetrica e non a
i movimenti ma in realtà lo usano al
micro scala quindi come lo facciamo bene
è possibile rendere questi questi micro
bobine o sai lungo le stesse dimensioni di
il robot di circa 300 micron di diametro
è molto difficile farlo è molto costoso
quindi cosa possiamo fare è un po ‘
esigenze più economiche e più facili da fare se
vogliamo usare alcuni standard stampati
tecnologia circuit board al posto di
usando le micro bobine che possiamo effettivamente usare
micro strisce di filo e possiamo organizzare
loro in due strati e funziona allo stesso modo
così ora se abbiamo corrente
una direzione attraverso uno di questi
bobine verticali e ci danno una forza a
il diritto sul robot se cambiamo il
direzione della corrente quindi darà
noi una forza a sinistra e se usiamo
alcune delle bobine montate orizzontalmente
e micro strisce di filo che ora possiamo ottenere
forze che salgono e costringono a scendere
a seconda della direzione della
attuale e così facendo questo possiamo ora
se mettiamo due micro robot nel
spazio di lavoro che possiamo controllare in modo indipendente
le loro posizioni nello spazio di lavoro presso
stesso tempo e qualcuno che ha bisogno
le applicazioni qui sono per avanzato
produzione se è possibile quindi utilizzare questi
robot per assemblare componenti molto piccoli
per impegnare dispositivi davvero interessanti così
stiamo lavorando su qualche nuova stampa 3d
la tecnologia per rendere essenzialmente micro
scala Lego e se siamo in grado di pensare a
qualsiasi cosa se pensi di poter fare
con questi lego ora puoi fare qui
con questo sistema è molto eccitante
mentre penso che sia molto eccitante
penso che l’ applicazione sia più eccitante
e altre applicazioni di forte impatto sono le
dominio medico quelli sono quelli
effettivamente colpito più vicino a casa per me e
Ti dirò perché
così crescendo e parte di un grande italiano
famiglia quindi questa è una mia foto e
tutti i miei cugini da una parte e la famiglia è
che la festa di compleanno di mio nonno a
un paio d’anni fa abbiamo sempre un grande
tempo siamo insieme e di solito la vita
della festa è il mio cugino gel che tu
posso vedere qui accanto a me
circa quattro anni fa Joe ha sofferto a
corsa massiccia quindi un colpo è quando tu
avere un coagulo di sangue si muove da qualche parte
nel corpo nel cervello si interrompe
flusso di sangue al cervello se sei fortunato
puoi prendere una droga e può dissolversi
questo è questo coagulo o è in aumento
in un posto nel cervello dove il
il chirurgo può andare quando lo rimuovi
se stesso nel caso di Joe negli altri
casi può essere in una parte più profonda della
cervello dove è difficile uscire e
allora le persone possono soffrire con questo
condizione per un po ‘e Joe
sofferto circa due anni prima di lui
è passato con questo così questo è
sicuramente un evento senza sceneggiatura in Joe’s
vita nella mia vita ma penso a questi eventi
puoi anche usare per l’ispirazione e
motivazione quindi ora uno dei miei obiettivi è possibile
progettiamo un robot se possiamo usare per il
applicazioni come questa in cui il chirurgo
non può alzarsi il coagulo di sangue ma il
il robot può rimuoverlo e aiutare
persone come Joe da recuperare imparano e
tornare a una vita sana altro
interessanti applicazioni mediche che
Sono stanno mirati di somministrazione di farmaci
quindi questi micro robot ricordano molto
piccoli sono gestiti nella stessa misura di
cellule e anche tumori in modo da poter caricare
questo con le droghe se puoi precisamente
controlla dove andrà, sai?
cosa arriverà al sito del tumore
puoi effettivamente aggiungere molti più farmaci
questo e tu puoi come è efficiente
fatto perché quelle droghe tradizionalmente
si diffonderà ovunque nel mondo
corpo in modo da poter avere più alto
concentrazioni di droghe che arrivano al
sito di destinazione se è possibile essere consegnati con
speriamo che questi micro robot ottengano un po ‘
risultati migliori per i pazienti in quel modo un altro
applicazione interrompiamo la tua terapia
questo caso hai questi radioattivi
semi che hanno bisogno di essere consegnato al
sito tumorale per il trattamento del cancro di nuovo
è possibile avere i robot Micro offrono questi
al sito piuttosto che avere un
operazione molto invasiva che è
attualmente fatto così si spera questo
non aiuterebbe con il recupero non dimenticare
risultati migliori e puoi anche usarli
questi micro robot per biopsie puoi
aggiungi questi piccoli spuntoni o raggi al
fine del robot puoi quindi usarli
per viaggiare dentro il corpo prendi un fazzoletto
campione portarlo
e nel capire se è Kant se a
tumore canceroso o meno e, si spera
ancora meno invasivamente che sia
attualmente fatto in questo momento quindi il fondo
linea è questi micro robot e offrono
capacità senza precedenti che hai appena
non è possibile ottenere con questa scala macro più grande
robot intendo il futuro che speriamo di avere
questi micro robot hanno le stesse dimensioni
di globuli rossi con a bordo
computer armi intelligenti di macchine fotografiche
mani e tutti i tipi di interessanti
cose così potremmo fare un sacco di cose diverse
le applicazioni sanitarie quindi si spera
avere una migliore idea di cosa sia un micro bot
è ora e puoi essere entusiasta
queste applicazioni come sono in futuro
se riesci a pensarlo , i microbot possono farlo
esso
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l’unico limite è la tua immaginazione
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microbots
microbot, grazie
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