WRC 2016 | Harbin Teknoloji Enstitüsü Baş Bilimcisi Sun Yu 33 PPT size mikro-nano robotların teknoloji trendlerini ve en son uygulamalarını anlatacak
Lei Feng.com'un notu: Bu makale, 23 Ekim 2016 Dünya Robot Konferansı'nda Harbin Teknoloji Enstitüsü Baş Bilimcisi Sun Yu'nun yaptığı konuşmaya dayanarak düzenlenmiş ve derlenmiştir.
Sun Yu Toronto Üniversitesi'nde profesör, Kanada Mühendislik Akademisi üyesi, Kanada mikro-nano sistem araştırma alanı başkanı, Amerikan Elektrik ve Elektronik Derneği üyesi ve Amerikan Makine Mühendisliği Derneği üyesidir. Ağırlıklı olarak mikro-nano robotik sistem ve mikro-elektromekanik sistem teknolojisi araştırmalarıyla uğraştı. 7 kez uluslararası konferanslarda en iyi kağıt ödülünü, 5 kez Toronto Üniversitesi Teknoloji İnovasyon Ödülü'nü, Amerikan Üreme Tıbbı Derneği Teknik Başarı Ödülü'nü ve Kanada Doğa Bilimleri Vakfı'nı kazandı. Çeşitli dergilerin ve iki Nature dergisinin yayın kurulu üyeliği yaptı.
Herkese günaydın ... Bu sabah sizinle paylaşmak istediğim şey, geçtiğimiz birkaç yılda mikro-nano robotlarda ortaya çıkan yeni trendler ve gelecekte mikro-nano robotları nasıl uygulayabileceğimizdir.
İmalat endüstrisinden başlayarak, buradaki video farklı nesneleri hareket ettiren robotları gösteriyor. Geçmişte robotlar büyük ilerleme kaydetti. Asıl soru, küçülmek ve minyatürleşmek istiyorsak, nanometre seviyesine ne olacak? Bir süre İsviçre'nin Zürih şehrinde çalıştım, bu saatlerin hassas imalatları arasında bazı üst düzey saatler ve bazı hassas aletler el yapımı.
Bu sitede bir fotoğraf var, yakından bakarsanız bir robot tarafından yapılmış bir saatin parçası. Aslında bu robot, bir saatin montajına değil, bu parçaların taşınmasına yardımcı oluyor. Peki nanometre seviyesine ulaştığında ne olur?
Bir milimetre seviyesinde ve on mikron seviyesinde ... Şimdi onu kavramak pek de zor değil, çünkü onu serbest bırakmak daha da zor. Kepçe kolunun tepesine yapışamayacak kadar küçük olduğu için bu nesneyi yakaladıktan sonra nasıl bırakacağımız görülebilir?
Yerçekimi dikkate alınmasının yanı sıra yüzey kuvvetleri de dikkate alınmalıdır. Elbette, yerçekimine yüzey kuvveti hakimdir, bu yüzden bir bakmanız gerekir.Üç kolu vardır.İki tarafı kavramaktan sorumludur ve ortadaki kuvvet kontrolü içindir, böylece kavrama gibi hücre düzeyinde bir şeyi kavrayabilirsiniz. Kanser hücrelerini alın. Ek olarak, yüzey kuvvetlerinin üstesinden gelmemiz gerekiyor, ancak yüzey kuvvetleri de kullanılabilir.
Bu, elektronik cihazları monte etmek için su buharının yüzey kuvvetini kullanan Intel ile yapılan bir işbirliğidir. Soru, yüzey kuvvetini nasıl kullandığınıza ve sizin için çalışmasını sağladığınıza bağlıdır.
Bu bir bukalemunun ayağı.Burada çok sayıda nano ölçekli yapı var, bu nedenle robotun farklı yüzeylerde rahatça yürüyebilmesi için bazı kertenkelelerin ve sürüngenlerin ayaklarının yapısını taklit ediyoruz.
Da Vinci'nin güç robotu şu anda en gelişmiş ve en başarılı tıbbi robottur.Ameliyat için robotları tam olarak kullanamaz. Yani bir nanometre düzeyinde, tıbbi robotlara birçok teknolojik gelişme getirebiliriz.
Bu bir MRA MRI görüntüsüdür Herhangi bir hastanede bir MRI makinesi bulabilirsiniz. Bu çok iyi bir görüntüleme aracıdır, ancak cerrahi işlemleri gerçekleştirmek için nano seviyeli bir robotu kontrol etmek için MRA videoları aracılığıyla bir sürücü olarak kullanabiliriz.
Lütfen daha yakından bakın, ortada gözlerde ileri geri hareket eden siyah bir nokta var. Bu, göz içinde gerçekleştirilen bir göz ameliyatı olan Zürih Üniversitesi tarafından bir mıknatısla kontrol edilir, böylece tamamen kendi kendine kontrol edilir ve doğru bir şekilde konumlandırılabilir ve birçok işlevi bünyesinde barındırır. Bu, göz ameliyatı için tek mikronluk bir robottur ve tamamen minimal invaziv bir ameliyattır.
Geleneksel robotlardan farklı olarak, nano-paralel robotlar daha fazla kontrol gerçekleştirebilir.Bu tür çalıştırma kollarına ek olarak, ışık alanları, elektrik alanları ve manyetik alanlar da vardır, böylece bu tür nano nesneleri kontrol etmek için elektrik alanları kullanabiliriz. , Tek bir hücreyi veya küçük parçacıkları da hareket ettirebilirsiniz.Bu elektromanyetik sayesinde nanometre seviyesindeki tüm küçük parçacıkları kontrol edebiliyoruz.
Bu küçük kontrolörler 3 boyutludur ve avucum kadar büyüktür.Ayrıca yüksek hassasiyetli çözünürlük elde edebilen DC motorlara da sahiptirler ve ayrıca nano düzeyde hareket çözünürlüğü elde edebilirler.
Elleri manipüle etmek için neden bu robotları kullanıyoruz? Bu, grubumuzun son birkaç yıldır üzerinde çalıştığı bir proje, insan sperm hücreleri, bu manipülatör ile onları iyi emip salabiliriz. Küçük bir operatörümüz var, böylece bu spermlerin kalitesini dokuya göre tarayabilir ve ardından hastanede kullanılmak üzere yüksek kaliteli spermi tarayabiliriz.
Tüpte bu tür sperm hücrelerini nasıl bulmalıyız? Bu hasta tarafından bağışlanan hücredir, yakından bakarsanız alttaki sperm yumurta hücresine yerleştirilir.
Bu tür bir germ hücre ameliyatını bir robot aracılığıyla ilk kez gerçekleştiriyoruz, bu nedenle Da Vincinin tıbbi robotunu mikro düzeyde taklit ettiğimiz söylenebilir, böylece tüm benzer işlemler daha yüksek bir başarı oranına sahip olabilir. Sistem ayrıca teşhise daha iyi yardımcı olabilir.
Burada gösterdiğim örnek mesane kanseri Bu kanser en ölümcül kanser değil, ancak% 70 gibi çok yüksek bir nüks oranına sahip, bu nedenle sık sık test yapılması gerekiyor. Bir seferde idrarda bu tür yüz elli hücre bulunabilir; bunların yirmi ila otuz hücresi, morfolojide kanser hücreleriyle karıştırılır, böylece kanserin mevcut invazif olmayan tespiti tamamen hücre morfolojisinin gözlemine dayanabilir ve kullanılabilir. İdrar testi, mekanik ve elektronik göstergeleri gerçekleştirmek için morfoloji ve robotik hücreler kullanır, bu da mesane kanserinin mevcut non-invazif tespitinin doğruluğunu artırır.
Bununla birlikte, morfolojik gözlemler hala yeterince doğru ve güvenilir sonuçlar olduğunu hissettiremediğinden, bu tür öğrenme yoluyla, mikro-nano seviyesi morfolojik gözlemlerimize daha fazla ipucu sağlayabilir ve ayrıca bize daha fazla ipucu sağlayacaktır. Bu elektronik indeks ve mekanik indeks gibi bilgiler, buradaki viskozitesi, esnekliği, sertliği vb. Bu yüzden robotlarımızın bu tür verileri toplayabilmesi için büyük veri yöntemini kullanıyorum.Eğer veri yoksa, algoritmanız ne kadar gelişmiş olursa olsun, iyi sonuçlar çıkarmanız zor. Morfolojik araştırmalarda daha güvenilir sonuçlar çıkarmamıza yardımcı olabilecek mikro nano robotlar aracılığıyla veri toplayabiliriz. Bu verilere dayanarak geniş bir veri tabanı ve veri tabanı oluşturulabilir ve ardından hastalar için daha doğru muayeneler yapabilirsiniz.
Bu idrar hücresidir, bu hücreye çok hassas bir baskı uygularız ve sonra bu hücrenin tepkisine bakarız. İki histogram var, sol normal hücreler ve sağda hastanın kanser hücreleri. Karşılaştırma yaptıktan sonra, kanser hücrelerinin normal hücrelerden iki kat daha yumuşak olduğunu görebiliriz, bu nedenle mikro-nano robotlar tarafından toplanan veriler, büyük miktarda büyük veri hesaplamaları aracılığıyla denetimler için yardımcı olabilir.
Uyuşturucu testi gibi robotlar ne gibi katkılar sağlayabilir? Daha önce kanserden bahsetmiştik ama aslında kanser insanoğlunun ölümcül hastalıklarından sadece bir tanesi Kalp hastalığı, insanlarda en yüksek ölüme neden olan hastalıktır. Çoğu durumda ani kalp ölümü, hücrelerdeki ve kan damarlarındaki aralıklı kanalların anormal çalışmasından kaynaklanır. Böyle bir terimi duymadıysanız, sol taraftaki iki kalp hücresine bakabilirsiniz Ortada sarı bir kanal vardır. Bir madde birbiriyle kanal aracılığıyla iletişim kurar, bu nedenle iki hedefe ulaşmak için robotik kullanmamız gerekir.
Birincisi, FDA tarafından zaten onaylanmış ilaçları yeniden kullanmaktır.
İkincisi, her hasta için en etkili ilaçları seçmektir. Burada hangi tip hastadan değil, bireysel bir hastadan söz ediyorum, bu nedenle Almanya'da bir kurumla işbirliği yapıyor ve işbirliğinin bu iki amaca ulaşmasını umuyoruz.
Eğer herkes geçmiş literatürümüzü incelemişse, burada bazı eski ilaçları oynamanın bazı yeni yollarından, yani bu eski ilaçların iyi modelleri varsa, klinik deneylerin ilk aşamasında bahseden bir makale var. Genetik geçmişi farklıdır, bu nedenle tüm testin sonuçları ve sonuçları farklıdır.Bu nedenle, klinik denemelerin ilk aşamasında hastane şirketi, klinik başarısızlık nedeniyle milyonlarca dolarlık zarara uğrayacaktır. Her ilacı bu çok amaçlı hale getirebiliriz ve sonra yeni bir ilaç geliştirmek için milyonlarca dolar harcamamıza gerek kalmaz, bunun yerine mevcut ilaçları tam olarak kullanırız, böylece insan genlerinden tam olarak faydalanabiliriz. Kaynaklar. Son on yılda, dünyanın her yerindeki tıp camiası, hastaları tedavi etmek için insan hücrelerinin kullanımına gerçekten dikkat etti.Hastanız varsa, hücrelerinizden bazıları muayene için alınır.Bu hücreler size ve diğerleri için benzersizdir. İnsanlar farklıdır, bu yüzden bu hücreler üzerinde bazı ilaç testleri yapabiliriz.
Robotlar aşağıdakilerden bazılarını yapabilir. Örneğin, 250 çeşit ilacımız var. Bakalım bu ilaçların astımı ve partikül alerjilerini tedavi etmede ne tür etkileri olduğunu görelim. Böylece bu hücreye atom düzeyinde bazı ilaçlar aktarabilirler. Bunlardan sonra bu ilaçların hücreler üzerindeki etkilerine bir göz atın. Resimdeki sarı hücreler, robot tarafından enjekte edilen ve çevredeki hücrelere yayılabilen nesnelerdir. Bu parçanın alanı ne kadar büyükse, ilacın etkisi o kadar büyük olur. Bu sayede günde on hücre yapabildiğimiz geçmişte geleneksel difüzyon testi yerine saatte bin hücreyi test edebiliyoruz. Bu yöntem artık difüzyonu otomatikleştirme konusunda çok güçlü bir yeteneğe sahiptir ve birçok ilaç türünü hızla test edebilir. Robot, bu tür mikro manipülasyon yoluyla ilaçları test eder ve eski ilaçların bazı yeni kullanımlara sahip olmasına izin verebilir.
Küçük bir seviyeden daha küçük bir tıbbi alana nasıl gittiğimizi açıklayın Başlangıçta aslında mikron seviyesindeydi.Bazı nesnelere dokunmak için çok keskin sondalar kullanabilirsiniz ve bu sondalar sayesinde çok küçük görebilirsiniz. detay. Bu teknolojinin geliştirilmesinden sonra, büyük ilerleme kaydedildi.Örneğin, Michigan Eyalet Üniversitesi ve Harbin Teknoloji Enstitüsü, Almanya ve Fransa da dahil olmak üzere bu teknolojileri daha da geliştiriyor. Bu geliştirme süreci ne kadar kısa olursa nano ölçekli nesneleri o kadar kolay görebiliriz.
Bu elektron mikroskobunun gelecekte mikron seviye sensörü olarak kullanılabileceği ve daha nano seviyeli şeyleri görebileceği düşünülebilir. Bu 1990'larda yapıldı Bugün, Profesör Fukuda bu alandaki liderlerden biri ve aynı zamanda bazı nano düzeyde işlemler de yapıyor.
Bu robot, tümü XYZ üç hareket işlevine sahip dört robotik kola sahiptir ve ayrıca nano düzeyde hareket çözünürlüğüne sahiptir.Buraya çok hassas sensörleri dahil ettik.
Bu video, robotları bazı şeyler yapmaları için eğitmek içindir.Samsung ile birlikte bazı transistörleri ve en son tüketici elektroniği cihazlarını inceliyoruz, böylece entegre devreleri inceleme şeklimizi tamamen değiştirebiliriz. Bu tür bir prob, inceleme için farklı konumlara taşınır ve Samsung, daha yüksek bir otomasyon derecesi elde etmek için entegre devrelerin denetimini daha da yükseltebilir.
Son örnek, bir protein sensörü olan nano üretimdir. Bu resim bir erişte gibi görünüyor, ancak her biri silikon bazlı bir kablo. Bu protein sensörü için, proteininin durumunu kontrol etmek gibi birçok kanserin tespit edilmesine yardımcı olabilir. Geleneksel imalat endüstrisi onu ancak iyi bir şekilde uygulayabilir, ancak onu iyi kontrol edemez. Bunlar çok pahalı teknolojiler ama yaptığımız şey bu teli sistemimizin altına yerleştirmek.
Gördüğünüz gibi bu robot, protein sensörünün daha doğru olmasını sağlamak için böyle bir işlem yapabilir. Elbette bu bir araştırma ürünü prototipidir.
Nanorobotlar gen endüstrisinin gelişimini desteklemek için nasıl kullanılır? Dünkü konferansta, biyoloji alanında bir uzman standımıza geldi ve robotun 20 nanometre düzeyinde bir mikrop alıp alamayacağını sordu. Yirmi nanometre aslında çekirdek seviyesinde bile çok çok küçüktür. Çekirdeğe bakarsanız Hatta bazı nano seviyeli şeyleri, hatta çekirdeğin içindeki şeyleri bile yakalayabiliriz, daha doğru bir şekilde yakalayabiliriz.
Dün o kişi standımıza geldi ve virüsler ve bu düzeydeki hücrelerin yeni alanları gibi bazı büyük verileri daha fazla araştırmak istediğimizi ve daha sonra bulaşıcı hastalıkları tedavi etmek için genleri sıralayabileceklerini söyledi. Bu genetik materyalleri aldıktan sonra, genleri sıralayabilir ve ardından bir hücrenin belirli yapısını anlamak için genleri haritalayabiliriz.
Son olarak, birkaç vizyondan bahsedelim. Bu, sektörden ve Youtube'dan bir video. Önümüzdeki birkaç yıl içinde, kanımıza robotlar yerleştirebilir ve onu kontrol edebiliriz. Bu tür hassas ilaçları da yapabiliriz ve sonra çok Hassas cerrahi. On yıl önce, biz bunlardan bahsederken, imkansız olduğunu düşünerek herkes bize gülerdi, şimdi bunlar hala gerçekleşmedi ama şimdi bu vizyonlardan bahsettiğimizde, birçok sorunun çözüldüğünü görüyoruz. Dolayısıyla bu vizyon gelecekte kesinlikle gerçekleşecek ve bu vizyonun hayatımda da gerçekleştiğini görmeyi umuyorum.
Youtube'da pek çok benzer video var.Beni daha çok ilgilendiren, bunun malzeme bilimcileri tarafından önerilen bir vizyon olması.Gelecekteki imalat endüstrisinin atomik düzeyde bir üretim, hatta nano düzeyinde bir üretim ve robotlar olacağını umuyorlar. Kullanımı. Robotların gelecekte imalatta çok büyük bir rol oynayacağı yönündeki vizyonuna çok katılıyorum.
Bugün sizlerle nano seviyeli robotların tıp ve üretim alanlarında ne tür bir rol oynayabileceğini paylaştım.Son olarak, bir özet yapacağım: Son on yılda, mikro-nano robotlarda, otomatik kontrolde kullanımları da dahil olmak üzere muazzam bir ilerleme gördük. Birçok disiplini etkiledi ve cerrahi, tanı, kişiselleştirilmiş tıp ve üst düzey üretim ve nano üretim dahil olmak üzere üretim dahil birçok sosyal alana uygulandı.
Dinlediğiniz için teşekkürler!
Editörün notu: Bu konuşmanın tam videosunu almak için Leifeng.com'un "Xinzhizhi (WeChat ID: AIRobotics)" robot sütununun resmi hesabını takip edin.
