面向神经接口微纳电极阵列的纳尺度能场操作机器人关键技术研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    U1813211
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    296.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0309.机器人学与智能系统
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Aiming at solving the difficulty in the fabrication of vertical arrays of nanoelectrodes with large aspect ratios and small pitches such as those for neural interfaces, we propose energetic fields steered by nanorobotic manipulators based on quantum mechanics and quantum field theory. The mechanism of the formation and spatial distribution of the energetic fields including electromagnetic fields, electrostatic ones, and their coupling with mass flows will be investigated and modeled. Based on the analysis of the interaction between the fields and the flows of metallic ions and atoms in multiple dimensions, nanorobotic manipulators will be designed and actuated with the energetic fields as the end-effectors. The spatial position and mass will be sensed in the flows and fed back to a control system. Combined with the visual signals from an SEM/TEM (scanning/transmission electron microscope), a feedback system will be built to achieve the control of feed rate and current density, mass flow rate of the ions and atoms, and the spatial distributions of the energetic field. SEM/TEM-based manipulation systems will be built with a combination of a laser subsystem for the generation of surface plasmons for the investigation of the direct writing of 3D and 4D objects. Electrode arrays for neural interface will be fabricated for demonstrating the high efficiency of the proposed system and technology.
针对神经接口电极对大长径比、小间隔距离纳米阵列的迫切需求及加工难题,本项目基于量子力学及量子场论提出了纳尺度的场控机器人。探索纳尺度能场的创成及能量空间分布机理,通过建立纳尺度电磁场、静电场、物质流场的能量场物质场耦合模型,研究纳尺度能场与金属离子、多维度纳米材料的相互作用机理,研发并设计机器人本体及驱动方法;开发纳尺度能场的物质流的空间感知方法及技术,物质流的质量感知方法及技术,为纳观机器人反馈提供技术方案;结合SEM-TEM中纳米操作机器人实现纳尺度能场的反馈控制,研究纳尺度场的空间运动速度的控制方法,离子/原子迁移速度的控制方法及纳尺度场的三维空间分布的控制方法,实现纳观机器人的运动控制;搭建SEM-TEM联合纳米能场操作机器人系统,引入等离激元离子化平台,研究基于纳观机器人的3D及4D直写方法及技术,实施神经接口电极阵列的加工实验,为纳尺度机器人大规模高效加工技术奠定理论基础。

结项摘要

针对神经接口电极对大长径比、小间隔距离纳米阵列的迫切需求及加工难题,本项目基于量子力学及量子场论提出了纳尺度的场控机器人。探索纳尺度能场的创成及能量空间分布机理,通过建立纳尺度电磁场、静电场、物质流场的能量场物质场耦合模型,研究纳尺度能场与金属离子、多维度纳米材料的相互作用机理,研发并设计机器人本体及驱动方法;开发纳尺度能场的物质流的空间感知方法及技术,物质流的质量感知方法及技术,为纳观机器人反馈提供技术方案;结合SEM-TEM中纳米操作机器人实现纳尺度能场的反馈控制,研究纳尺度场的空间运动速度的控制方法,离子/原子迁移速度的控制方法及纳尺度场的三维空间分布的控制方法,实现纳观机器人的运动控制;搭建SEM-TEM联合纳米能场操作机器人系统,引入等离激元离子化平台,研究基于纳观机器人的3D及4D直写方法及技术,实施神经接口电极阵列的加工实验,为纳尺度机器人大规模高效加工技术奠定理论基础。

项目成果

期刊论文数量(35)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(7)
专利数量(13)
Automatic Microwaveguide Coupling Based on Hybrid Position and Light Intensity Feedback
基于混合位置和光强反馈的自动微波导耦合
  • DOI:
    10.1109/tmech.2019.2908824
  • 发表时间:
    2019-04
  • 期刊:
    IEEE/ASME Transactions on Mechatronics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Panbing Wang;Dengfeng Li;Shihui Shen;Yajing Shen
  • 通讯作者:
    Yajing Shen
Plasmonic‐Assisted Graphene Oxide Films with Enhanced Photothermal Actuation for Soft Robots
用于软机器人的具有增强光热驱动功能的等离子体辅助氧化石墨烯薄膜
  • DOI:
    10.1002/adfm.201910172
  • 发表时间:
    2020-04
  • 期刊:
    Advanced Functional Materials
  • 影响因子:
    19
  • 作者:
    Yuanyuan Yang;Yanting Liu;Yajing Shen
  • 通讯作者:
    Yajing Shen
Millimeter-Scale Soft Continuum Robots for Large-Angle and High-Precision Manipulation by Hybrid Actuation.
通过混合驱动实现大角度和高精度操纵的毫米级软连续体机器人。
  • DOI:
    10.1002/aisy.202000189
  • 发表时间:
    2021-03
  • 期刊:
    Advanced intelligent systems (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhang T;Yang L;Yang X;Tan R;Lu H;Shen Y
  • 通讯作者:
    Shen Y
Transparent Magnetic Soft Millirobot Actuated by Micro-Node Array
由微节点阵列驱动的透明磁性软微型机器人
  • DOI:
    10.1002/admt.202100131
  • 发表时间:
    2021-06-10
  • 期刊:
    ADVANCED MATERIALS TECHNOLOGIES
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Li, Gen;Zhang, Tieshan;Shen, Yajing
  • 通讯作者:
    Shen, Yajing
Plasmon-Enhanced Photovoltaic Characteristics of Black Phosphorus-MoS2 Heterojunction
黑磷-MoS2异质结的等离激元增强光伏特性
  • DOI:
    10.1109/ojnano.2021.3062495
  • 发表时间:
    2021-01-01
  • 期刊:
    IEEE OPEN JOURNAL OF NANOTECHNOLOGY
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Hou Chaojian;Bo, Li;Lixin, Dong
  • 通讯作者:
    Lixin, Dong

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其他文献

机械力引发马来酸酐官能化HDPE/GF复合材料研究
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  • 发表时间:
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  • 通讯作者:
    刘力菱
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  • 发表时间:
    2018
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    陈辉
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    2014
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  • 作者:
    胡琪;赵君文;董立新;郑学斌
  • 通讯作者:
    郑学斌

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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