陳根：超聲波控制氣泡，驅動藥物輸送_風聞

文|陳根

微型機器人是21世紀醫用機器人領域的尖端技術之一。其以微傳感器與微執行器作為主要研究對象，在微電子技術的基礎上發展起來。微型機器人應用於臨牀醫學的診療，不僅提高了診斷的可靠性、真實性，而且由於其系統本身的微小尺寸、高度智能特點，極大減少了病人的痛苦。

微型機器人在非結構環境的狹小空間作業，比如膠囊內窺鏡，具有侵入性小、沒有毒副作用等優點，其還可以進行主動控制或加載成像裝置。可以説，微型機器人已經成為實現無創、微創外科診療有效的工程技術手段之一。

一直以來，科學家們都在努力研發能在人體內運送藥物或進行手術的醫療機器人。此前，研究人員嘗試過利用比細胞大的實體、空心體、球體和網狀體等物質製造微型機器人，雖然已經取得了不同程度的成功，但在這些微型設備上安裝充足的電源裝置十分困難。

另一個技術壁壘是，把這種微型機器人引導到身體錯綜複雜的蛋白和其他分子中，需要一種有效的控制其在體內運動的方法，並能夠實時監測到達部位。為此，康奈爾大學的科學家們利用激光光刻系統，3D打印出了一個****動物細胞大小的微型機器人。

該微型機器人呈三角形狀，每一個氣孔都是由防水樹脂製成，它的背面設計了了兩個開口直徑不同的洞。由於樹脂是疏水性的，所以該設備被放置在液體環境中時每個腔內都會形成一個氣泡。

當外部超聲波換能器作用微型機器人時，聲波會引起氣泡振盪，產生渦流推動機器人前進。通過改變波的共振頻率，可以有選擇地單獨激發其中一個氣泡或同時激發兩個氣泡。

由此，該機器人就可以被遠程控制。雖然之前的研究已經製造出了由單個氣泡推動的微型機器人，但它們必須使用兩個超聲波換能器來控制。相比之下，該微型機器人是第一個只需要一個傳感器的設備。當然，這要歸功於其雙氣泡設計。

目前，科學家們正致力於開發生物相容性和生物可降解的材料機器人，以便其完成工作後可以在體內無害地被溶解掉。