近日,中國科學家成功開發出了一種製造毫米級機器人的簡單方法該研究項目由香港城市大學生物醫學工程系副教授申亞京博士領銜,並與中國科學院深圳先進技術研究院(SIAT)聯合推進。
在研究工作中,研究人員既不需要提升電子設計的集成度,也不需要考慮機器人外殼材質的選取,只需通過給物體塗上一種名為M-spray的複合膠狀磁性噴霧劑(composited glue-like magnetic spray),就可以快速製造出大量毫米級機器人。利用這種特殊的噴霧劑,在磁場的驅動下,被塗抹後的物體可以在不同表面上爬行、行走或滾動。
據論文介紹,M-spray由聚乙烯醇(PVA)、麩質蛋白(Gluten)和鐵微粒(Iron Particles)組成,可以在瞬間穩固地粘附在一維、二維或三維物體的表面上,無論這個表面是粗糙還是光滑。
該研究團隊通過分別為棉線(1D)、摺紙(2D平面)、聚二甲基矽氧烷(PDMS)薄膜(2D曲面/軟面)和塑料管(3D圓形物體)噴塗M-spray,使其轉化為了軟體爬行機器人、多足機器人、行走機器人和滾動機器人。
近年來,隨著微電子技術的高速發展,科學家在微型機器人的尺寸設計上不斷取得新的突破,毫米級、微米級甚至是納米級的微型機器人全部進入大眾視線。微型機器人以其嬌小的身軀,在軍事監控、小空間作業、生物醫學等領域,都表現出了比傳統機器人更加優越的性能。
尤其是在生物醫學領域,微型機器人充分發揮了其獨特的價值,在全球各國都得到了廣泛的應用。
2017年,美國麻省理工學院的研究人員發明了一款神奇的微型摺疊機器人,這種微型機器人被包裹在用冰做成的口服含片裡,被人服下後會通過食道進入胃裡,冰膠囊融化後,機器人會像摺紙一樣打開。展開後的機器人看起來就像一張有皺褶的紙,通過其遇熱或受磁場作用時的膨脹或收縮,使得機器人移動。外科醫生通過外部電磁場影響機器人身上的磁鐵,進而控制機器人的運動。機器人也能通過屈伸自己的皺褶,沿著胃壁爬到指定的位置。此外,它還可以用自帶的磁鐵「捕捉」並移除異物,比如誤吞的紐扣電池等。
除了輸送藥物,微型機器人還可以用於血管清理。藉助納米技術,機器人領域的研究者們設計出了一系列微型機器人,他們能夠在病人體內對血管進行操作。
例如,德國開發出一種像扇貝造型的微型遊泳器,它能以不同速率將殼體打開、關閉,穿梭於具有黏度的液體中,因此可以運用在血液黏性提高所導致的心血管疾病的研究與治療上,對人類健康有所幫助。
但是,目前不論是基於4D列印技術的靶向治療技術,還是基於電子技術的「微型機器人」靶向治療技術,都還需要時間進行完善,真正成熟的應用產品還鳳毛麟角。而且多個科室的臨床需求已經開始顯現,我們可以說,目前的最新研究可以讓我們看到未來的新方向。
不久的將來,隨著科研人員的不懈努力,顛覆性突破的實現與臨床應用指日可待。人類對於已知的癌症等等,將不再恐懼,我們期待藉助於「微型機器人」配合治療能獲得顯著的療效。