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Science:微流体芯片内具有多个组件模块的3D打印微型机器人

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大阪大学机械工程系的科学家介绍了一种使用原位集成制造由化学能驱动的复杂微型机器人的方法。通过3D打印和组装微流控芯片内微型机器人的机械结构和执行器,由此产生的微型机器人能够执行所需的功能,如移动或抓取。这项工作可能有助于实现自主机器人进行的显微手术的愿景。

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来源:Credit: Keisuke Morishima, Science Robotics (2022). DOI: 10.1126/scirobotics.aba8212

随着医疗技术的进步,曾经被认为不可能的日益复杂的手术已成为现实。然而,我们离承诺的未来还很远,在这个未来,微型机器人在患者体内流动,可以执行手术,如显微手术或癌细胞消除。

尽管纳米技术方法已经掌握了生产微小结构的艺术,但将这些组成部分操纵和组装成功能性复杂机器人仍然是一个挑战,尤其是在试图大规模生产它们时。因此,微小机械部件的组装、集成和重新配置,尤其是由化学能驱动的可移动致动器,仍然是一个困难且耗时的过程。

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微流体芯片3D打印机。来源:网络

大阪大学、日本科学技术高级研究所(JAIST)和岐阜大学的一组研究人员开发了一种用于3D打印微型机器人的新方法,该方法在同一微流体芯片内具有多个组件模块。通过照射激光来硬化光诱导的生物相容性水凝胶聚(乙二醇)二丙烯酸酯,从而产生柔软的微型机器人结构。

“最近,微型机器人的发展已经从硬质和刚性结构过渡到软性和柔性结构。”第一作者Yingzhe Wang说。与以前的方法相比,通过就地或原位组装不同的模块,逐步过程得到了简化和简化。

图3 来自日本的人形仿生机器人


我们对执行器和机械结构的原位集成提高了微型机器人制造的灵活性和效率,这可能有助于实现目前大规模生产的难题。”资深作者Keisuke Morishima说。除了医疗保健应用外,这些机器人还可以通过充当微流体阀或机械手来帮助制造更复杂的机器人。

来源:In situ integrated microrobots driven by artificial muscles built from biomolecular motors, Science Robotics (2022). DOI: 10.1126/scirobotics.aba8212


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