“磁性镊子”：让机器人手术更安全、更精确，更人性化

想象一下，如果一位医生可以使用微型机器人对她的病人进行远程非侵入性、高度精确的医疗手术。SMU和乔治华盛顿大学的研究人员创造了一种设备，这离现实又近了一步

SMU纳米技术专家MinJun Kim是该设备的创建者之一，他说：“使用我们所谓的磁镊子系统，操作员将能够在液体环境中精确操纵微型机器人，即使是在远距离。”。“该系统通过触觉设备提供实时反馈，让操作员在微型机器人移动或与周围环境互动时感受到作用在它们身上的力。”SMU莱尔工程学院Robert C.Womack讲座教授、BAST实验室首席研究员Kim说。“由于微型机器人是使用磁场在外部操纵的，因此不需要侵入性工具或程序，”他说。“这使得治疗能够以可控和非侵入性的方式精确地在需要的地方提供，从而降低对周围健康区域的风险。”

来源：纳米技术和精密工程（2024）。DOI:10.1063/0.0034396使用微型机器人进行更安全、更精确的程序

微型机器人是使用纳米技术制造的微型机器人。它们在几种医学应用中显示出希望，如手术、靶向药物输送和活检。但由于安全和伦理问题，人们越来越有兴趣让人类参与控制微型机器人系统

磁性镊子可以为所谓的“人在环”微型机器人程序打开大门

Kim说：“通过让操作员保持控制，该系统确保了更安全的交互，同时也提供了敏感应用所需的精度。”

金在乔治华盛顿大学辅助机器人和远程医学（ART Med）实验室负责人朴正赫（Chung Hyuk Park）的帮助下建造了该设备；Yasin Cagatay Duygu，SMU机械工程博士生；小张，前SMU研究助理，现为纽约空气制动公司的系统工程师；以及乔治华盛顿大学的研究助理谢柏军

研究人员在《纳米技术与精密工程》杂志上发表了一项关于该设备的研究。

磁镊子系统通过使用专门的线圈设置产生磁场来运行，该线圈设置控制由磁性材料制成的微型机器人的运动。这些领域被发现可以在1300多英里外的微型机器人上工作，从而可以将它们用于远程医疗程序

SMU博士生Yasin Cagatay Duygu（左）和SMU莱尔工程学院Robert C.Womack讲座教授、BAST实验室首席研究员MinJun Kim使用磁镊子系统移动微型机器人。来源：SMU SMU博士候选人Yasin Cagatay Duygu使用触觉设备，该设备允许操作员控制微型机器人的移动方式。图片来源：SMU实时微型机器人监控

作为这种磁镊子系统的一部分，一种类似于操纵杆的触觉设备允许操作员控制微型机器人的移动方式

Duygu解释说：“当微型机器人在液体中移动或与物体互动时，它们的运动会通过图像处理进行跟踪。”。“使用图像数据，磁镊子系统以3D形式重建环境，使其能够计算作用在微型机器人上的力。”

然后将这些信息发送到触觉设备，使操作员能够实时感受和看到环境。为了确保即使在环境中断的情况下也能稳定平稳地移动，该设备以创新的方式使用时域无源控制来连续分析和管理能量流

Kim是美国国家发明家学会的高级成员，他说磁镊子系统将精确的磁控制与触觉反馈相结合，创造了一种与微尺度系统交互的动手方式

他说：“该系统允许操作员根据他们的感受和看到的内容实时做出决策，提高了准确性和控制力。” More information: Yasin Cagatay Duygu et al, Real-time teleoperation of magnetic force-driven microrobots with a motion model and stable haptic force feedback for micromanipulation, Nanotechnology and Precision Engineering (2024). DOI: 10.1063/10.0034396