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美国化学学会ACS利用机器人手臂和质谱分析法来分析不规则3D物体

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-04-09 11:40:56   浏览次数:1617  
核心提示:3D扫描技术的发展已经对于众多领域产生影响,从质量管控和产品检验到法医取证和药物研发等等。而最近,美国化学学会(American Chemical Society, ACS)的研发人员在3D扫描方面的研发有了新的突破。他们利用3D扫描来提升和改善现有的质谱分析技术中的一些局限性,旨在提高质谱分析技术的能力。
        3D扫描技术的发展已经对于众多领域产生影响,从质量管控和产品检验到法医取证和药物研发等等。而最近,美国化学学会(American Chemical Society, ACS)的研发人员在3D扫描方面的研发有了新的突破。他们利用3D扫描来提升和改善现有的质谱分析技术中的一些局限性,旨在提高质谱分析技术的能力。

美国化学学会ACS利用机器人手臂和质谱分析法来分析不规则3D物体

研发团队找到了一种更有效的方式来探测不规则3D物体的表面和质地:将3D扫描技术和力感知机器人手臂相结合到一个化学探头中。

质谱分析技术是一种确认和分析有不同的化学元素组成的特定样品物体的技术。它被广泛用于实验室里的化学研究,例如药物筛选、犯罪现场分析等等。但这个技术有一个限制就是它很难针对不规则的或者大体积的目标物体进行运用,操作者需要放弃自动化系统而采用众多手动操作来让探测装置跟随物体表面的曲线或者褶皱。而往往在实际应用中所针对的目标物体都不是规则的形状,表面也往往不平整和顺滑。

由Facundo M. Fernandeza领导的一个研发团队之前曾做过一个概念研究论证,尝试用一个3D红外摄像头来控制一个机器人手臂。这就让这个机器人手臂可以抓取样品从而进行等离子体电离质谱分析,但只是某一些类型的分子可以通过这种方式来解析。他们最新的研究拓展了研究的范畴,让针对不规则物体的表面直接取样具有更多的可能。

美国化学学会ACS利用机器人手臂和质谱分析法来分析不规则3D物体

这种方式被称之为机械表面分析法,它利用一个3D扫描装置与机器人手臂和化学装置结合,来优化质谱分析的进程。一个定制化设计制作的3D激光扫描装置被装到了力感知机器人手臂上面。这个手臂可以进行360度旋转,拥有6个关节接口以用于活动,让这个机器人手臂可以灵活地在物体表面根据其特征快速准确的移动。机械手臂上的3D扫描装置逐步的为样品物体表面建立起数字图像,并通过数字图像来为一个有弹簧装置的化学采样探头作为移动的“地图”。

这个采样探头会短暂迅速的与物体表面接触,并抓取需要的微量物质,以用于针对物体进行样本分析。一旦样本被抓取,探头就会将转向采样接口,并连接到一个电喷射离子化质谱分析仪中。这个仪器可以针对大范围的样品进行分析,并得出其化学结构。

美国化学学会ACS利用机器人手臂和质谱分析法来分析不规则3D物体

通过这种方式,研究人员就可以利用3D扫描技术来对大量的不规则物体或者表面不平整的物体进行质谱分析。这种方式最初在一个塑料咖啡杯上进行了测试并在其表面检测出了咖啡因,以及检测出了一个橄榄球上面的农药残渣的位置。

各种实验表明,这种史无前例的方式将来可以在众多特殊的领域进行应用,并对化学分析领域的发展产生深远影响。

 
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