柔軟的 3D 打印微型機(jī)器人

當(dāng)瑞士制表師發(fā)明槽輪機(jī)構(gòu)（Geneva drive ，由槽輪和圓柱銷組成的單向間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)，常被用來將主動件的連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成從動件的帶有停歇的單向周期性轉(zhuǎn)動）時(shí)，他們恐怕根本想不到有朝一日生物工程師會利用這一機(jī)構(gòu)打造出一款包裹著黏糊糊水凝膠的 15 毫米微型機(jī)器人，而這款機(jī)器人得主要任務(wù)是深入人體喂病人吃藥。

這款奇怪的生物機(jī)器人來自哥倫比亞大學(xué)生物工程教授 Samuel Sia 的實(shí)驗(yàn)室，它無需電池或電線驅(qū)動，但醫(yī)生可以在體外精確控制藥劑的用量和釋放。Sia 教授表示，這款生物機(jī)器人是為新時(shí)代而生的，它能滿足用戶個(gè)性化醫(yī)療的需求?！搬t(yī)生可以根據(jù)病人的反應(yīng)對療法進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整?！盨ia 教授說道。

雷鋒網(wǎng)了解到，Sia 教授已經(jīng)在患有骨癌的小白鼠身上完成了初步測試，而實(shí)驗(yàn)結(jié)果則發(fā)布在了《科學(xué)機(jī)器人》雜志上，未來 Sia 教授的實(shí)驗(yàn)室將開展更加深入的實(shí)驗(yàn)。

槽輪裝置的打造只需 30 分鐘

起初，Sia 教授的團(tuán)隊(duì)使用 3D 打印技術(shù)來完成槽輪機(jī)構(gòu)和微型機(jī)器人的制造，隨后他們找到了一位經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員，利用水凝膠一層層的塑造固體橡膠的形狀。眼下，制造微型機(jī)器人需要人手一層層的拼裝，但 Sia 表示未來這一過程能實(shí)現(xiàn)全面自動化。雖然看起來很復(fù)雜，但微型機(jī)器人的制造還是挺方便的，30 分鐘之內(nèi)就能完全搞定。而如果使用現(xiàn)有的 3D 打印技術(shù)，制造類似的設(shè)備則需要數(shù)小時(shí)，最重要的是大多數(shù) 3D 打印機(jī)根本就用不了柔軟的水凝膠。

整套微型機(jī)器人的工作就像發(fā)條裝置，當(dāng)外置磁石（嵌入納米鐵離子的膠塊）移動一個(gè)簡單的齒輪，柔軟的槽輪機(jī)構(gòu)就會前進(jìn)一步，而每前進(jìn)一步，六個(gè)藥艙中就會有一個(gè)釋放存儲的藥物。

看到這里你可能會產(chǎn)生疑問：如果人體外部有磁石，微型機(jī)器人會不會被意外激活并一次將所有藥物釋放出來？也就是說，這個(gè)奇怪的裝置是否對人體有害？

Sia 教授表示：“身上有磁石的人從病人身邊走過不會激活微型機(jī)器人，但在某些情況下確實(shí)會出 Bug 。不過，實(shí)驗(yàn)室正在開發(fā)新的解決方案，未來他們可能會利用超聲波技術(shù)激活微型機(jī)器人?！?/p>

Sia 教授認(rèn)為，處理槽輪機(jī)構(gòu)并非設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)，材料的選擇才是。對人體臟器來說，柔軟且彈性十足的材料是最佳選擇，不過如果這些材料進(jìn)入人體后會像果凍一樣化掉，那么設(shè)計(jì)指標(biāo)就根本達(dá)不到了?！耙虼耍覀兯x的材料必須有一定的硬度。”

這套輪槽機(jī)構(gòu)由水凝膠打造

在實(shí)驗(yàn)中，兩撥不同的小白鼠采用了不同的療法，一撥用微型機(jī)器人治療，另一撥則采用常規(guī)的化療。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用微型機(jī)器人治療的小白鼠腫瘤生長變慢了，腫瘤細(xì)胞也開始大規(guī)模死亡，腫瘤對其他器官的侵害現(xiàn)象也消失了。

小白鼠體內(nèi)的微型機(jī)器人

這樣看來，能精準(zhǔn)進(jìn)行藥物靶向釋放的微型機(jī)器人確實(shí)效果明顯。除了釋放藥物，未來這套裝置還能控制荷爾蒙的釋放。不過，Sia 教授認(rèn)為眼下這套裝置只是驗(yàn)證了某些概念，他并不著急量產(chǎn)這款微型機(jī)器人。

不過，Sia 教授非?？春眠@款微型機(jī)器人在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用，未來柔軟的微型機(jī)器人能成為醫(yī)生的好幫手，從內(nèi)到外的完成修復(fù)工作。雷鋒網(wǎng)了解到，Sia 教授的制作平臺可以打造多款功能指向不同的裝置，相信其中一定有能在未來派上用場的。

Via. Spectrum

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