科學家們取得了一項突破,他們成功地發明了微型醫療機器人,可以由人們按照自己的要求控制、操縱,并很快可以用于治療難以觸及的人體內部區域的顯微外科手術。
在過去的數十年內,許多手術已經進展到了微創水平,這使得手術對病人和醫生都更加安全。目前,已經有一些手術機器人進入應用,然而,這些機器人系統往往體積非常大,通常會占據整個房間,而且出于體積限制,難以操作細微的精細組織和結構。
來自賓夕法尼亞州立大學(Pennsylvania State University)和康奈爾大學的科學家的這項最新發明,著重于在醫學中的大規模生產和應用。
研究人員在《自然》雜志上發表了這項突破性的研究成果,題為《電子集成、大規模制造的微型機器人》。
與其余微型機器人不同的是,這是第一個由半導體元件制成的微型機器人。這意味著它們可以使用標準的電子信號行走。
大多數微型機器人使用熱、光學和聲學驅動器執行,與設計的硅制造不兼容。
因此,科學家們促成了一項新的電壓調節電化學執行器的發明,這種致動器可以在低電壓(200微伏)、低功率(10毫微瓦)下工作,并且完全兼容硅處理。
作者寫道,該技術被稱為表面電化學致動器或SEA。
SEA可以執行并將能量轉化為機器人的運動。這種設計使得微型機器人能夠保持持續的力、魯棒性和較小的曲率半徑。
每個機器人都有四條由微型驅動器組成的腿,驅動器與設備底盤上的太陽能電池片相連。當激光束照射在這些片上時,機器人的腿就會彎曲以使其行走。
這些機器人也非常小:大約5微米厚(0.005厘米),40微米寬,40到70微米長。
為了展示它們的潛力,研究人員開發了平版制造和投料指南,以制造原型100微米以下的行走機器人。
這一過程的每一步都是并行執行的,使得他們每4英寸的晶圓片可以生產超過100萬個機器人。
“控制一個微型機器人的感覺可能是你盡可能縮小自己,”該研究的主要作者馬克·米斯金(Marc Miskin)說,他曾是康奈爾大學的博士后研究員。
“我認為,像這樣的機器將帶我們進入各種各樣小得看不見的神奇世界。”
這些機器人足夠小,可以通過一根針將它們成群地注射到人體內。然后,他們可以在途中穿過組織和血液,縫合血管或探測人體靜脈。
就目前而言,他們仍然需要受到外界的控制。但有朝一日,它們可能會配備人工“大腦”和電池,讓它們能夠自主行走。
這項研究結果對于大規模制造、硅基、功能機器人來說是一個重要的進步,因為它們太小了,無法用肉眼分辨。








