中大研發磁性機械人 變形「食鬼」取體內異物

2022-04-11 00:00

誤吞異物未必能自然排出體外,做手術取出亦有一定風險。中文大學的研究團隊從多部電影得到靈感,研發一款酷似幻想生物「史萊姆」的磁性微型機械人,由磁性顆粒的黏液製成,具有高變形能力,可以像「食鬼」般把細小物體「吞食」,更具備自我復原能力。團隊期望,機械人在五年內可進行臨牀試驗。 

《伽馬3號:宇宙大作戰》、漫威電影《毒魔》等電影的外星生物,為中大機械與自動化工程學系教授張立,與博士後研究員孫猛猛帶來啟發,花半年時間研發出被矽化合物包裹、含有磁性顆粒的非牛頓流體水凝膠製成的「磁性史萊姆機械人(MagneticSlimeRobot)」。 

張立(左)期望「史萊姆」可用於取出誤吞入體內的細小異物。 中大提供
張立(左)期望「史萊姆」可用於取出誤吞入體內的細小異物。 中大提供


「史萊姆」受電影啟發 

「史萊姆」呈灰黑色,在一般情況下為黏性液體,能於短時間內表現為彈性固體,具導電性、高變形能力及環境適應力,在磁力控制下,能變形成圓形、六邊形和環形等複雜形狀,亦可按磁力的運動方向,拉長七倍;在氣體、液體環境中,於金屬、塑膠、玻璃、紙張等不同材質的表面上行動。 

「史萊姆」亦具黏彈性,使其能在迷宮和不平坦表面行走自如,通過直徑僅一點五毫米的狹窄通道,亦可黏附或包裹微型物件一起移動,張立指若控制磁鐵的旋轉,「史萊姆」便會化身為八爪魚,伸出「觸角」透過蜷曲行為「抓住」電綫,將電綫拖動,亦可各抓取電綫斷裂部分,將其修復。 

「史萊姆」具有自我復原能力,即使切成小塊,在磁力下亦可回復成一團,瘉合後更可拉長至少八倍。 

現時常見的微型機械人,分為基於彈性固體,如矽膠等聚合物,及基於流體,如液態金屬、鐵磁流體等;前者變形能力不足,難於極為狹窄的空間內移動,後者對環境適應能力較低,使微型機械人在人體狹窄腔道內的活動受限。 

「史萊姆」以類似「食鬼」形式,把異物 「吞食」帶走。 中大提供
「史萊姆」以類似「食鬼」形式,把異物 「吞食」帶走。 中大提供


盼五年內臨牀試驗 

以誤吞異物為例,張立指,現時可透過內窺鏡取出,惟內窺鏡無法到達小腸,亦難處理細小物品,期望「史萊姆」可彌補空缺,從口中進入消化系統,把異物「吞食」後自然排出;或利用內窺鏡把「史萊姆」送到異物附近,回收異物後,經原路折返。 

張立指,「史萊姆」已通過細胞毒性測試,理論上若停留不多於四十八小時,便不會對人體造成影響,故將進一步研究若長期留在體內的安全性,亦會研究胃酸等器官分泌物,對「史萊姆」的影響,加以改良,期望於五年內可進行臨牀試驗。 

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