마이크로일렉트로닉스는 연구원들에게 생물학적 로봇을 위한 원격 제어를 제공합니다.

[아름이]

마이크로일렉트로닉스는 연구원들에게 생물학적 로봇을 위한 원격 제어를 제공합니다.
날짜:
2023년 1월 18일
원천:
University of Illinois at Urbana-Champaign, 뉴스 뷰로
요약:
첫째, 그들은 걸었다. 그런 다음 그들은 빛을 보았습니다. 이제 미니어처 생물학적 로봇은 원격 제어라는 새로운 트릭을 얻었습니다. 하이브리드 'eBiobots'는 부드러운 재료, 살아있는 근육 및 마이크로 전자 공학을 결합한 최초의 제품이라고 연구원들은 말했습니다.

첫째, 그들은 걸었다. 그런 다음 그들은 빛을 보았습니다. 이제 미니어처 생물학적 로봇은 원격 제어라는 새로운 트릭을 얻었습니다.

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하이브리드 "eBiobots"는 부드러운 재료, 살아있는 근육 및 마이크로 전자 공학을 결합한 최초의 제품이라고 일리노이 대학 어바나-샴페인 대학, 노스웨스턴 대학 및 협력 기관의 연구원들이 말했습니다. 그들은 사이언스 로보틱스 저널에 센티미터 규모의 생물학적 기계를 설명했습니다 .

"마이크로일렉트로닉스를 통합하면 생물학 세계와 전자 세계가 서로 많은 장점을 가지고 있어 미래에 많은 의료, 감지 및 환경 응용 분야에 유용할 수 있는 이러한 전자 바이오봇과 기계를 생산할 수 있습니다."라고 연구에서 말했습니다. 일리노이 생명 공학 교수이자 Grainger College of Engineering의 학장인 Rashid Bashir의 공동 리더입니다.

Bashir의 그룹은 부드러운 3D 인쇄 폴리머 골격에서 성장한 마우스 근육 조직으로 구동되는 소형 생물학적 로봇인 바이오봇 개발을 개척했습니다. 그들은 2012년에 걷는 바이오봇과 2016년에 광활성화 바이오봇을 시연했습니다. 광활성화는 연구원들에게 약간의 제어권을 주었지만 실제 적용은 실험실 환경 밖에서 바이오봇에 광 펄스를 전달하는 방법에 대한 질문으로 인해 제한되었습니다.

이 질문에 대한 답은 유연한 생체 전자공학 분야의 선구자인 노스웨스턴 대학의 John A. Rogers 교수에게서 나왔습니다. 이를 통해 연구원들은 eBiobot을 원격으로 제어할 수 있었습니다.

"기술과 생물학의 이 특별한 조합은 자가 치유, 학습, 진화, 의사 소통 및 자가 조직 공학 시스템을 만드는 데 막대한 기회를 열어줍니다. 우리는 이것이 생물 의학 및 환경 모니터링에서 특정 잠재적 응용 분야를 가진 미래 연구를 위한 매우 비옥한 기반이라고 생각합니다. "라고 Northwestern University의 재료 과학 및 공학, 생의학 공학 및 신경외과 교수이자 Querrey Simpson Bioelectronics Institute의 소장인 Rogers는 말했습니다.

실제 응용에 필요한 움직임의 자유를 바이오봇에 제공하기 위해 연구원들은 부피가 큰 배터리와 테더링 와이어를 제거하기 시작했습니다. eBiobot은 수신기 코일을 사용하여 전력을 수확하고 마이크로 LED에 전력을 공급하기 위해 조정된 출력 전압을 제공한다고 공동 제1 저자인 휴스턴 대학의 생물 의학 공학 조교수인 Zhengwei Li는 말했습니다.

연구원들은 LED가 펄스하도록 유도하는 무선 신호를 eBiobots에 보낼 수 있습니다. LED는 빛에 민감한 공학 근육을 자극하여 기계가 "걸을 수 있도록" 폴리머 다리를 움직입니다. 마이크로 LED는 근육의 특정 부분을 활성화할 수 있도록 표적화되어 eBiobot이 원하는 방향으로 회전하도록 합니다.

연구원들은 컴퓨터 모델링을 사용하여 견고성, 속도 및 기동성을 위해 eBiobot 설계 및 구성 요소 통합을 최적화했습니다. 일리노이주 기계 과학 및 공학 교수 Mattia Gazzola는 eBiobots의 시뮬레이션 및 설계를 이끌었습니다. 스캐폴드의 반복적인 디자인과 부가적인 3D 프린팅은 실험과 성능 향상의 빠른 주기를 가능하게 했습니다.

이 디자인은 바이오봇이 마주치는 물건을 밀거나 운반하는 것과 같은 기능을 위한 화학 및 생물학적 센서 또는 3D 프린팅 스캐폴드 부품과 같은 추가 마이크로 전자공학의 향후 통합을 가능하게 합니다. 일리노이 대학원생.

전자 센서 또는 생물학적 뉴런의 통합을 통해 eBiobot은 환경의 독소, 질병에 대한 바이오마커 및 더 많은 가능성을 감지하고 대응할 수 있다고 연구원들은 말했습니다.

Li는 "최초의 하이브리드 생체 전자 로봇을 개발하면서 현장 생검 및 분석, 최소 침습 수술 또는 인체 내 암 탐지와 같은 건강 관리 혁신을 위한 새로운 패러다임의 문을 열고 있습니다."라고 Li는 말했습니다. 

출처 : https://www.sciencedaily.com/