大數據文摘出品
來源：Science Robotics
編譯：張大筆茹、楚陽、牛婉揚
微創外科手術越來越多地用於靶向小病變，並且對微型醫療工具的需求不斷增長。靶向微創手術逐步興起，隨之而來的，是對各種高端微創手術刀的需求。
當下，精緻的機械式手術刀已不能滿足需求，將智能元素通過傳感器和微型機械手注入手術器械是大勢所趨。Science Robotics近日介紹了一款相關領域的最新進展——一款尺寸僅有2x3x0.2mm微型機械臂來製備功能纖維。
機械臂的位置由永磁體通過改變磁場強度和磁化方向來控制，其上下臂形如一個鑷子可以實現抓取和投放。
微創手術可以實現早期診斷和早期治療，該領域的發展也因此而舉足輕重。醫療機器人逐步獲得臨床認可，在未來，醫療機器人還會越來越智能化。
最新研發的光纖機器人集腔內成像、傳感和微操作於一根光纖中，光纖的尖端具有微鉗結構以實現腔內操作，通過液壓裝置利用毛細管原理實現驅動的同時還可以實現藥物的靶向輸送。
光纖機器人的實現
光纖是常用的柔性基板，其上可以集成多個傳感器，但集成工藝卻因光纖的細長柔軟而相當複雜。為此，要先將傳感器刻蝕到晶片上，然後用特殊的工藝將其轉移到光纖上。研發光纖機器人目前有幹轉移和溼轉移兩種方法。
所謂幹轉移法，就像用膠帶把傳感器粘起來然後再貼到基板上一樣，這種方法有較高的操作精度，受外界擾動小。溼轉移法需要將刻蝕了傳感器的晶片和光纖基板一同泡在特製液體中，利用特殊工藝使傳感器自晶片遊到基板上，此法的定位精度因受到液體流動幹擾而較差，且工藝較為複雜，目前還未大量使用。
但在特定情況下，如在導管表面鑲嵌力傳感器，則溼轉移法可使傳感器和導管表面產生更好的貼合性而技高一籌，雖然它仍然面臨著精度低的缺點。
溼轉移法所面臨的問題可利用微型機器人來補償。微型機械臂可手動調整溼法轉移過程中傳感器的定位精度，因此，機械臂的操作空間是平方釐米級別的，其所要操作的「工件」是亞微米級別的，而「工況」是處在液面上的，這樣做是為了最大限度的保持精度和減少阻力。
可以利用的因素還有很多。比如，光，利用光學捕獲可以實現機械臂的精準定位，然而，光鑷由於其只能產生pN範圍的力而很難實現傳感器的抓取；或者，磁，電磁轉向可以產生更大的力；微型火箭可產生噴射的氣泡，將機械臂的位置精度提高到氣泡級別，云云。各種微型裝置層出不窮。這些微型機械臂只需和普通精度的工作檯合作，就可以改善溼轉移法的精度。而且，實際操作時，一個機械臂和另一個機械臂更配。
機械臂的方向由磁場控制，控制磁體通過改變機械臂的磁化方向來實現其定位。
控制磁體還可以通過其自身的運動來控制機械臂的平移和旋轉以及一對機械臂之間的距離。
一對機械臂可以以320度幾乎全部覆蓋光纖表面，定位精度達到5μm和0.4°，該方法解決了溼轉移方法缺乏的精確性，從而大大提高了其適用性，為將微型設備運用到手術微型工具上帶來了希望，同時也為微創手術的進步帶來了曙光。