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ブラッドリー・ジェームズ・ネルソン | |
|---|---|
| 生まれる | 1962年5月16日 |
| 国籍 | アメリカ人 |
| 市民権 | スイス、アメリカ合衆国 |
| 母校 | カーネギーメロン大学 |
| 受賞歴 | 2019 IEEE RAS パイオニア賞、IEEE ロボティクスおよびオートメーション協会 |
| 科学者としてのキャリア | |
| フィールド | ロボット工学 |
| 機関 | チューリッヒ工科大学 |
| Webサイト | msrl.ethz.ch |
ブラッドリー・ジェームズ・ネルソン（1962年5月16日生まれ）は、アメリカのロボット工学者、起業家である。2002年よりETHチューリッヒ校のロボット工学および知能システムの教授を務めており、マイクロロボティクス、ナノロボティクス、医療ロボットの研究で知られている。[1]
2005年、ネルソンはナノチューブの実用化に関する研究により、サイエンティフィック・アメリカン誌の科学技術分野のトップ50リーダーの一人に選ばれた。[2] [3] 2019年には、IEEEロボティクス・オートメーション協会から「マイクロ・ナノロボティクスへの顕著な貢献が認められて」IEEE RASパイオニア賞を受賞した。[4]彼は、Aeon Scientific AG、 [5] Femtotools AG、OphthoRobotics AG、[6] Magnes AG、Oxyle AG、MagnebotiX AG の共同創設者である。 [7]
教育
- 1995年カーネギーメロン大学コンピュータサイエンス学部ロボット工学博士号取得[8]
- ミネソタ大学機械工学修士、1987年[9]
- 1984年、イリノイ大学アーバナシャンペーン校で機械工学の学士号を取得、 [9]大学優等学位/ブロンズタブレット。
キャリア
ネルソンはモトローラとハネウェルで役職を務め、南アフリカのボツワナで米国平和部隊に勤務した。[ 9 ] 1995年にカーネギーメロン大学で博士号を取得した後、イリノイ大学シカゴ校 の助教授となり、1998年にミネソタ大学に准教授として移った。2002年にネルソンはスイスのチューリッヒ工科大学のロボット工学および知能システムの教授になった。[8] [10]
研究
| 外部ビデオ | |
|---|---|
 「バクテリアサイズの医療用ロボットを作る：ブラッドリー・ネルソン、TEDxZurichにて」、2012年11月28日、TEDxトーク | |
| 「精密な薬剤送達のためのバクテリアサイズのロボット：ブラッドリー・ネルソン」、2016年8月8日、世界経済フォーラム | |
| 「地球上のすべての人に手術へのアクセスを提供するにはどうすればよいか：ブラッドリー・ネルソン博士、TEDxSelnauにて」、2018年5月24日、TEDxトーク |
ネルソンはロボット工学の分野で30年以上の経験を持っています。彼はナノテクノロジーと医療やその他の用途に使用するための極小ロボットの開発を専門としています。[11] 彼は特に、柔らかく、生物学的にヒントを得た柔軟なアーキテクチャの開発で知られています。[12] [13]
ETH チューリッヒでの初期の研究では、ネルソン率いるロボット工学および知能システム研究所 (IRIS) の研究者が、米粒サイズの競技場でナノサッカーを行うロボットを開発しました。国際的なロボカップ ナノグラムのデモンストレーション イベントは、2007 年、2008 年、2009 年に米国国立標準技術研究所(NIST) の支援を受けました。その目的は、半導体チップ上にマイクロ電気機械システム(MEMS)を製造する可能性を実証するために、サッカー関連のタスクを実行できるマイクロロボットを開発することでした。チューリッヒの共鳴磁気ロボット、通称「マグマイト」は、長さが 300 μm (0.012 インチ) で、前進、後進、左右への旋回が可能です。ロボットを平らな表面上で移動させるには磁場が使用されました。[14] [15] ETHチューリッヒは2007年のロボカップナノグラム大会で1位を獲得し[16]、2009年の大会では2チームのうちの1つとして成功を収めました。[17]
2009年、ネルソンと彼の研究チームは、「医療用としては最も先進的なミニロボット」を作ったことでギネス世界記録に認定された。これは半導体材料で作られ、磁場によって制御される、長さ約20μm（0.00079インチ）の渦巻く鞭毛を持つロボットである。 [18] ネルソンの多くのロボットと同様に、棒状のマイクロロボットは生物の形、この場合は大腸菌からヒントを得たものである。 [ 11] 磁場はロボットの「鞭毛」の向きに影響を与え、ロボットを動かすために使用されている。[11]外部磁場は8つの電磁石を使用して生成され、これによりマイクロロボットの操作者はマイクロロボットをx、y、z軸に沿って任意の方向に動かすことができる。[19]ナノ電気機械システム（NEMS） の開発には新しい材料が必要になることがあり、ナノスケールで発生する独特の効果を伴う可能性があります。 [2]ネルソンの棒状ロボットには、コバルトとサマリウムの元素 を組み合わせて作られた、磁場に非常に敏感な材料の開発が必要でした。[19]
このようなロボットは、網膜に薬剤を送達するために眼の硝子体液内でテストされている。[11] マイクロロボットはまた、酸素の存在を示す速度で退色する蛍光染料を放出することにより、網膜内の酸素レベルを報告するように特化されている。[20] 医療用途の可能性がある他の領域には、到達が困難な心臓、尿路、小腸、脳などがある。水処理や環境浄化も、ナノボットが使用できる可能性のある応用領域である。[11]
特殊な3Dプリンターの使用により、ポリマーなどのマイクロロボットに使用するための新しいタイプの材料の開発が可能になります。2015年現在、ネルソンとクリストファー・ヒエロルドは、ロボットのタスクが完了すると体内で溶解できる生体適合性のあるバイオポリマーで作られたロボットを共同で開発しました。 [21]
ネルソンのチームは、ローザンヌ連邦工科大学（EPFL）のセルマン・サカール率いるチームと共同で、日本の折り紙に似た折り畳み技術を取り入れたソフトアーキテクチャのマイクロスイマーロボットを開発した。このデザインは、変化する環境条件に応じて形を変える微生物の能力を模倣している。[22]このロボットは、 pH 、温度、光などの環境条件に異なる反応を示すさまざまなハイドロゲルの多層構造でできている。このような変化に応じて、バイオポリマーが膨張または収縮し、ロボットの形が変化する。このデザインは、睡眠病の原因となるトリパノソーマ・ブルーセイ菌にヒントを得たものである。この菌は、体液中を移動するための細長い形状と、標的領域に到達するためのずんぐりとしたコンパクトな形状をしている。[21]
ネルソンは、ETH チューリッヒのダニエル・アーメドと共同で、流体の流れに逆らって移動できる磁気ビーズを開発した。ビーズは、酸化鉄粒子とポリマーを含むハイドロゲルナノ複合材料でできている。各ビーズの直径は 3 μm (0.00012 インチ) である。幅 15 μm (0.00059 インチ) から 40 μm (0.0016 インチ) のビーズの「群れ」またはクラスターは、磁気コントローラで誘導することができる。ビーズの群れは、厚さ 150 μm (0.0059 インチ) から 300 μm (0.012 インチ) の血管で見られるような状態をシミュレートするために、液体で満たされたガラス管を使用して研究されてきた。川を遡る人が流れの遅い岸に沿って移動するのと同じように、マイクロビーズを操作する科学者は、ビーズをガラス管の側面近くに維持する。彼らは超音波を使ってマイクロビーズクラスターをチューブの壁に向かって動かし、回転磁場を使ってその群れを電流に逆らって動かしている。[23]
ネルソンのマイクロロボットシステムは、チューリッヒ大学の植物微生物生物学部のハンネス・フォーグラー、ウエリ・グロスニクラウスら研究者らによって、ハエトリグサ（Dionaea muscipula）の捕獲メカニズムの研究にも利用されている。研究者らは、植物が獲物を捕獲するこれまで知られていなかったメカニズムを発見した。ゆっくりと触れるだけでハエトリグサが閉じるのだ。研究者らは、この捕獲メカニズムに関係する角度の偏向と速度の閾値を数学的にモデル化することができた。[24] [25]
栄誉と賞
ネルソン氏はロボット工学、ナノテクノロジー、バイオメディカル分野での功績により数々の賞を受賞しています。
- 2020年シェイク・ハムダン・ビン・ラシッド・アル・マクトゥーム医学賞[12]
- 2019 IEEE RASパイオニア賞、IEEEロボティクス・オートメーション協会、「マイクロ・ナノロボット工学における卓越した貢献を評価」[4]
- 2016年欧州研究会議先端研究助成金（ソフトマイクロロボティクス、SOMBOT）[8]
- 2014年 モバイルマイクロロボットチャレンジ 優勝、ICRA [26] [27]
- 2012年ギネス世界記録「医療用最先端ミニロボット」[18]
- 2011年欧州研究会議先端研究助成金（マイクロロボティクスとナノメディシン、BOTMED）[28]
- 2011 IEEEフェロー、IEEEロボティクス＆オートメーションマガジン[29]
- 2010年アメリカ機械学会ASMEフェロー[30]
- 2009 ETH チューリッヒ チーム、優勝: ロボカップ ナノグラム サッカー
- 2007 ETHチューリッヒチーム、優勝：ロボカップナノグラムサッカー[16]
- 2005 サイエンティフィック・アメリカン 50: SA 50 受賞者および貢献者、サイエンティフィック・アメリカン[2] [3]
- 1999年 ミネソタ大学機械工学部マックナイト・ランドグラント教授職[31]
- 2020 グランド ハムダン国際賞 - ヘルスケアにおける AI
文献
書籍
- 張 明軍、ネルソン ブラッドリー、ロビン フェルダー編 (2007)。『ライフサイエンス自動化の基礎と応用』ボストン: Artech House。ISBN 9781596931053。
論文
ネルソンの研究グループは、さまざまな国際会議や国際ジャーナルで 12 を超える最優秀論文賞を受賞しています。受賞した論文は引用情報の後に示されます。
- Hu, Chengzhi; Pané, Salvador; Nelson, Bradley J. (2018 年 5 月 28 日). 「ソフトマイクロおよびナノロボティクス」. Annual Review of Control, Robotics, and Autonomous Systems . 1 (1): 53–75. doi :10.1146/annurev-control-060117-104947. hdl : 20.500.11850/316345 . S2CID 139844553.
- Huang, Hen-Wei; Sakar, Mahmut Selman; Petruska, Andrew J.; Pané, Salvador; Nelson, Bradley J. (2016 年 11 月). 「プログラム可能な運動性と形態を持つソフトマイクロマシン」. Nature Communications . 7 (1): 12263. Bibcode :2016NatCo...712263H. doi :10.1038/ncomms12263. PMC 5512624. PMID 27447088 .
- Marino, Hamal; Bergeles, Christos; Nelson, Bradley J. (2014 年 1 月)。「力と位置の不確実性の下でのマイクロロボットの堅牢な電磁制御」。IEEE Transactions on Automation Science and Engineering。11 (1): 310–316。doi : 10.1109 /TASE.2013.2265135。hdl : 10044/1/ 13177。S2CID 17729837 。- 2015 T-ASE最優秀新アプリケーション論文賞、IEEE CASE [32]
- Ullrich, F.; Schuerle, S.; Pieters, R.; Dishy, A.; Michels, S.; Nelson, BJ (2014 年 6 月 6 日)。「ハイブリッド磁気機械作動システムに基づく自動カプスロレキシス」。Proc . IEEE Int. Conf. Robotics Automation、香港、中国。pp. 4387–4392。- ICRA 2014医療ロボット部門最優秀論文賞[26]
- * Petit, Tristan; Zhang, Li; Peyer, Kathrin E.; Kratochvil, Bradley E .; Nelson, Bradley J. (2012 年 1 月 11 日)。「移動可能な微小渦を用いたマイクロスケール物体の選択的捕捉および操作」。Nano Letters。12 ( 1 ) : 156–160。Bibcode :2012NanoL..12..156P。doi :10.1021/nl2032487。PMID 22111870 。- 2013年ジャーナルオブラボラトリーオートメーションテン賞、JALAテン[33]
- 鳥取 宗一郎; 張 李; 邱 ファミン; クワズィク クリストフ K.; フランコ=オブレゴン アルフレド; ネルソン ブラッドリー J. (2012 年 2 月 7 日). 「磁気らせんマイクロマシン: 製造、制御されたスイミング、および貨物輸送」.先端材料. 24 (6): 811–816.書誌コード:2012AdM....24..811T. doi :10.1002/adma.201103818. PMID 22213276. S2CID 205242976.
- Nelson, Bradley J.; Kaliakatsos, Ioannis K.; Abbott, Jake J. (2010 年 7 月)。「低侵襲医療のためのマイクロロボット」。Annual Review of Biomedical Engineering。12 ( 1): 55–85。doi : 10.1146 /annurev-bioeng-010510-103409。PMID 20415589 。
- Zhang, Li; Abbott, Jake J.; Dong, Lixin; Kratochvil, Bradley E.; Bell, Dominik; Nelson, Bradley J. (2009 年 2 月 9 日)。「人工細菌べん毛: 製造と磁気制御」。応用物理学論文集。94 (6): 064107。Bibcode : 2009ApPhL..94f4107Z。doi :10.1063/1.3079655。
- ドン、リシン。ネルソン、ブラッドリー・J.福田敏夫新井文仁中島正博（2006） 「ナノチューブリニアサーボモータに向けて」。3 (3): 228–235。
{{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=（ヘルプ）が必要です- 2014年ベストメディカルロボティクス論文賞、ICRA [32]
参照
参考文献
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外部リンク
オーラルヒストリー
- 「ブラッド・ネルソン: ピーター・アサロによるインタビュー」、IEEE 歴史センター、2011 年 7 月 17 日。インディアナ大学および電気電子技術者協会 (IEEE) 歴史センターのインタビュー #738。
講演とメディア
- CNN の「Make - Create - Innovate」コーナーに出演した MSRL
- TEDxチューリッヒ、2012年
- テレビ出演「NOVA Making Stuff Smaller」、2011年