芯片上的机器人可以移动液滴以用于生物医学应用

加利福尼亚大学洛杉矶分校的工程师本周表示，已经开发出了可以在芯片上移动微观液滴的微型机器人，就像仓库机器人一样。研究人员说，这样的系统可以帮助加快和自动化医学诊断技术和其他应用程序。

在一个 研究 出版于 科学机器人，加州大学洛杉矶分校的团队将芯片上的机器人描述为直径约2毫米（0.078英寸）的盘形磁铁。它们旨在共同工作，以精确地移动和操纵血滴或其他液体。

例如，机器人可以将一大滴液体切割成体积相等的较小滴，以进行一致的测试。他们还可以将液滴移动到预装的测试托盘中，以检查疾病迹象。研究小组称这些机器人 在芯片上 “铁机器人”，因为它们由磁力驱动。

可以对铁机器人进行编程，以协作方式在小规模下执行大规模并行化和顺序化的流体操作。为了控制机器人的运动，芯片中的电磁砖沿着所需的路径拉动铁机器人，就像使用磁铁从棋盘下方移动金属棋子一样。

受物流机器人启发的芯片上机器人

“我们受到网络移动机器人系统对制造，存储和分销行业变革性影响的启发，例如那些用于在亚马逊仓库高效分类和运输包裹的系统。” 山姆·埃米纳贾德，是电气和计算机工程的助理教授，也是该研究的相应资深作者。 “因此，我们着手在微流体环境中实现相同水平的自动化和移动性。但是，我们的“工厂地板”要小得多，大约只有您的手掌大小，而我们的商品（液滴）则只有十分之几毫米。”

“工厂楼层”是索引卡大小的 芯片由研究人员设计，其内部结构有助于操纵机器人传输的液滴，如以下视频所示。

“就像移动和跨协作的亚马逊机器人改变了 后勤基础行业，我们的技术可以改变各种 生物技术相关行业，包括医学诊断，药物开发，基因组学以及化学物质和材料的合成，”该研究的共同通讯和资深作者说 迪诺·迪卡洛，加州大学洛杉矶分校的Armond和Elena Hairapetian工程与医学教授。 “这些领域传统上使用的是冰箱大小的“液体处理”机器人。使用更小的铁机器人，我们有潜力在相同的原材料和相同的时间内进行更多的实验，并产生更多的数据。”

研究人员在他们的一项实验中展示了由三个机器人组成的自动网络如何协同工作，以移动和操纵芯片上的人类血浆样本的液滴，以寻找表明癌症存在的分子标记。

加州大学洛杉矶分校电气和计算机工程专业的研究生，论文的共同主要作者余文卓说：“我们对打开和关闭瓷砖的时间和位置进行了编程，以指导他们通过指定的路线。” “这使我们可以让多个机器人在同一空间中以相对较快的速度工作，以高效地完成任务。”

实验中，机器人以每秒10厘米的速度运动，并在24小时内执行了10,000次以上的循环运动。除运输外，还演示了芯片上的机器人与结构相互作用时的其他功能，例如分配，合并和过滤流体样本。

这项研究的其他共同主要作者分别是加州大学洛杉矶分校的研究生Haisong Lin和电气工程和生物工程的王一联。

徐鹤，陈慧珊，孙凯文，罗德华，郑志刚，杨致远和谭嘉伟，其中一个成员 艾米娜贾德的 or 迪卡洛的 加州大学洛杉矶分校萨穆利分校的研究小组也撰写了这项研究。芯片上的机器人是由UCLA纳米电子研究中心制造的。该团队已为该技术申请了专利。