中大研发磁性机械人 变形「食鬼」取体内异物

2022-04-11 00:00

误吞异物未必能自然排出体外,做手术取出亦有一定风险。中文大学的研究团队从多部电影得到灵感,研发一款酷似幻想生物「史莱姆」的磁性微型机械人,由磁性颗粒的黏液制成,具有高变形能力,可以像「食鬼」般把细小物体「吞食」,更具备自我复原能力。团队期望,机械人在五年内可进行临牀试验。 

《伽马3号:宇宙大作战》、漫威电影《毒魔》等电影的外星生物,为中大机械与自动化工程学系教授张立,与博士后研究员孙猛猛带来启发,花半年时间研发出被矽化合物包裹、含有磁性颗粒的非牛顿流体水凝胶制成的「磁性史莱姆机械人(MagneticSlimeRobot)」。 

张立(左)期望「史莱姆」可用于取出误吞入体内的细小异物。 中大提供
张立(左)期望「史莱姆」可用于取出误吞入体内的细小异物。 中大提供


「史莱姆」受电影启发 

「史莱姆」呈灰黑色,在一般情况下为黏性液体,能于短时间内表现为弹性固体,具导电性、高变形能力及环境适应力,在磁力控制下,能变形成圆形、六边形和环形等复杂形状,亦可按磁力的运动方向,拉长七倍;在气体、液体环境中,于金属、塑胶、玻璃、纸张等不同材质的表面上行动。 

「史莱姆」亦具黏弹性,使其能在迷宫和不平坦表面行走自如,通过直径仅一点五毫米的狭窄通道,亦可黏附或包裹微型物件一起移动,张立指若控制磁铁的旋转,「史莱姆」便会化身为八爪鱼,伸出「触角」透过蜷曲行为「抓住」电綫,将电綫拖动,亦可各抓取电綫断裂部分,将其修复。 

「史莱姆」具有自我复原能力,即使切成小块,在磁力下亦可回复成一团,愈合后更可拉长至少八倍。 

现时常见的微型机械人,分为基于弹性固体,如矽胶等聚合物,及基于流体,如液态金属、铁磁流体等;前者变形能力不足,难于极为狭窄的空间内移动,后者对环境适应能力较低,使微型机械人在人体狭窄腔道内的活动受限。 

「史莱姆」以类似「食鬼」形式,把异物 「吞食」带走。 中大提供
「史莱姆」以类似「食鬼」形式,把异物 「吞食」带走。 中大提供


盼五年内临牀试验 

以误吞异物为例,张立指,现时可透过内窥镜取出,惟内窥镜无法到达小肠,亦难处理细小物品,期望「史莱姆」可弥补空缺,从口中进入消化系统,把异物「吞食」后自然排出;或利用内窥镜把「史莱姆」送到异物附近,回收异物后,经原路折返。 

张立指,「史莱姆」已通过细胞毒性测试,理论上若停留不多于四十八小时,便不会对人体造成影响,故将进一步研究若长期留在体内的安全性,亦会研究胃酸等器官分泌物,对「史莱姆」的影响,加以改良,期望于五年内可进行临牀试验。 

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