小于0.1毫米的微型醫(yī)用機(jī)器人

1959年，諾貝爾獎(jiǎng)得主、理論物理學(xué)家Richard Feynman 首次提出微型醫(yī)用機(jī)器人的概念。此后，將電子器件微型化以生產(chǎn)細(xì)胞大小的機(jī)器人一直是科學(xué)家們追求的目標(biāo)，但由于缺乏合適的微米級(jí)致動(dòng)器系統(tǒng)，該技術(shù)一直受到限制。 近日，使機(jī)器人移動(dòng)的重要部件——致動(dòng)器研究終于出現(xiàn)重大突破，來自美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)及康奈爾大學(xué)的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)首次制造出尺寸小于0.1毫米(約為人的頭發(fā)寬度)的機(jī)器人，并且，還能夠進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，一個(gè) 4 英寸的硅片就可以同時(shí)制造約 100 萬個(gè)這種機(jī)器人。研究在線發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)期刊Nature上，題為“Electronically integrated, mass-manufactured, microscopic robots”。 雖然體形微小，但它們卻十分結(jié)實(shí)，在未來，這些微型機(jī)器人或許可以穿梭在人體組織和血液中，執(zhí)行外科醫(yī)生的操作，縫合血管，探測(cè)人類大腦等。

當(dāng)激光照射到光電板上時(shí)，機(jī)器人就能行走（來源：康奈爾大學(xué)）

這種微型機(jī)器人每個(gè)大約有 5 微米厚(1 微米是一米的百萬分之一)、40 微米寬、40 到 70 微米長(zhǎng)，可說是“專為行走而生”。

一個(gè)微型機(jī)器人繞圈行走

每個(gè)機(jī)器人都由一個(gè)硅光電板制成的簡(jiǎn)單電路組成，其基本功能類似于軀干和大腦，還有四個(gè)電化學(xué)驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成了機(jī)器人的腿。創(chuàng)造腿可謂是一項(xiàng)壯舉，研究人員以不同光伏閃爍激光脈沖來控制這些機(jī)器人移動(dòng)，每一個(gè)脈沖可以給一只腿充電，通過在光電板前后切換激光來控制機(jī)器人行走。它們?cè)诘碗妷海?00 毫伏）和低功率（10毫微瓦）條件下就可移動(dòng)。

數(shù)以千計(jì)的機(jī)器人“大軍”

一個(gè)機(jī)器人走過顯微鏡載玻片

由于它們是由高度穩(wěn)定的材料制成的，所以很堅(jiān)固，能在高酸性環(huán)境和超過 200-k 的溫度變化中生存下來。 此外，由于它們體型微小，還可以通過最小型號(hào)的注射針頭進(jìn)行皮下針頭注射，并且在注射后也可維持機(jī)械功能，這也為探索生物內(nèi)環(huán)境帶來了可能。

目前，這些微型機(jī)器人最大的缺點(diǎn)在于缺乏綜合控制，它們必須始終與它們的能力和信息源“拴在一起”。目前功能仍有限，比如不能自動(dòng)行走，移動(dòng)速度比大多數(shù)游泳機(jī)器人慢，且不能感知環(huán)境。

但美國(guó)麻省理工學(xué)院科學(xué)家邁克爾·斯塔諾表示，雖然有以上缺陷，但這些機(jī)器人最有價(jià)值的是它們與現(xiàn)有硅技術(shù)的兼容，正是這一兼容性，讓其在不久的未來很快就能夠開發(fā)更多實(shí)用性功能。

未來，這種微型機(jī)器人不僅能在液體中移動(dòng)，還可以使用車載傳感器和邏輯電路輸入更高級(jí)的指令，執(zhí)行更加復(fù)雜的操作。