這可能是一個奇怪的場景：2006年10月一個寒冷的晚上，一群工程專業學生和他們的教授Sylvain Martel聚集在教室中在觀看一個核磁共振機上的被麻醉過的跛了的豬，大家屏住呼吸，最後教室響起熱烈的掌聲……
一名醫院技術員通過導管將圓珠筆珠那麼大的鋼珠植入豬的頸動脈中，幾分鐘後，他們看到電腦螢幕上的鋼珠突然動起來。這正是該團隊想看到的結果。這是人類第一次將物體以無線控制方式植入生物的血管，對於微型機器人研究界，這是歷史性的一歩，與人類首次登上月球不相上下。
現在世界上的各個研究機構正在努力將這一小步發展得更大，工程微型機器人有朝一日將能夠同時植入生物的大動脈和小血管，從此告別需要動用侵入性外科手術的時代。
機器人醫生將會到來
Martel醫生寫道：微型機器人在醫學領域發展的首個壯舉將是治療癌症，機器人可以直接將藥品輸入到癌細胞中，其只會擊中受損細胞，並不會傷害健康細胞。
不過發展的前途雖然光明，其挑戰卻是巨大的。其中包含很多物理問題，比如如何讓一定尺寸的機器人穿過佈滿大動脈和小血管的粘性流體；還有生物問題，比如要確保機器人材料無毒並且能夠被生物分解。
多倫多大學機械工程教授Eric Diller說道：“這些機器人需要製作得非常小，但並不能簡單地按照比例縮小現有的機器人。”研究人員從自然中尋求到了靈感，他們用一種類似細菌的仿生設計製作微型機器人。
他表示，微型物體的生存環境與一般物體很不相同，如果一個微型物體在水中遊動，水會看起來非常深，所以要將遊動的物體製作得與眾不同。後來想到了細菌，它讓微型物體身上附帶鞭毛蟲，這與一條魚在容器裡游泳是很不一樣的。
今年年初，Diller的團隊有了一項突破：他們製作出了一毫米的機器人。此款機器人有兩隻手臂，並且能夠通過磁場控制，因此它能夠在生物體內搭橋。Diller表示微型機器人不只是在運輸藥物方面大有作為，它們也能修復我們的血管和器官。
肌肉機器人
在伊利諾大學香檳分校裡，畢業生Caroline Cvetkovic正在致力於一個相似的專案：用肌肉驅使的行走機器人。她的團隊利用心臟細胞電脈衝來駕馭小型機器人，機器人的脊椎由水凝膠製作而成。
Cvetkovic構想了一個“能夠幫助運輸藥物、智慧植入血管、監測生物體內環境”的機器人醫生。她說道：“我們的系統靈感來源於哺乳動物的肌肉、腱、骨系統。它不僅僅與生理學相關，它讓我們模仿大自然系統的能量生產方式。例如，在人體內，當肌肉發出動作，力量會通過連接腱傳遞到骨頭。而在我們的生物機器人中，當肌肉細胞做出反應（通常是通過電擊），力量會通過一種特殊的連接體傳遞到肢體。這種連接體由水凝膠構成，因此它能夠靈活彎曲。這樣一來，機器人能夠移動肢體進行行走。“
Robert Woods是一名電子工程師，也是哈佛大學微型機器人實驗室的創始人，他對微型機器人的未來信心滿滿。他致力於製作一次性的機器人蜜蜂，這種蜜蜂身懷絕技，它們能夠為作物授粉、進行搜救工作，還能排查危險材料。“如果你想製作能飛的機器人，自然中各種會飛的生物能給你很多靈感。但我們不能簡單地複製自然，我們在努力理解各種生物的動作、行為，並把它運用於我們的研究專案。”
就在上周，由歐洲和以色列科學家組成的某團隊傳來喜訊：他們的扇貝機器人製作已有了巨大的進展。（見《這個微型機器人可以在人體內“游泳”》）扇貝機器人非常之小，只有零點幾毫米，因此它能夠在人的眼球中遊動。而該團隊真正的創舉是此款機器人能夠不借助外力自動遊動。雖然像其他微型機器人一樣，它需要由外部磁場控制，但是力量只要一輸入，它就能自動遊動，無需其他力量牽引。
回到1949年，諾貝爾物理學獎獲得者費曼在演講中說道：“如果你能吞下一名外科醫生，那麼手術將變得有趣而簡單。但是我們怎樣才能製作出這樣微小的外科醫生呢？這是我的夢想，我把它留給你們來實現。”
幾十年過去了，科學家們一直在為此奮鬥。夢想已經不遙遠，而且更為奇妙，人們並不會簡單粗暴地吞下一名外科醫生，而是會直接植入微型機器人醫生。現在的機器人比費曼描述得要微型很多，也許將來機器人的微型程度還會超乎我們的想像。
Via: gigaom
沒有留言:
張貼留言