在微流控芯片内具有多个组件模块的3D打印微型机器人

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打印和在微流控芯片内组装微型机器人的机械结构和致动器，由此产生的微型机器人能够执行所需的功能，例如移动或抓取。这项工作可能有助于实现自主机器人执行显微外科手术的愿景。

随着医疗技术的进步，曾经被认为不可能的越来越复杂的手术已经成为现实。然而，我们离希望的未来还有很长的路要走，在未来，微型机器人可以在患者体内运行，可以执行诸如显微外科手术或癌细胞清除等程序。

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复杂的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，微型机械部件的组装、集成和重新配置，尤其是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。

现在，包括大阪大学的Morishima和Wang、日本高级科学技术研究所(JAIST)的Hiratsuka和岐阜大学的Nitta在内的一组研究人员开发了一种新方法，用于在同一内部具有多个组件模块的3D打印微型机器人微流控芯片。软微型机器人结构是通过照射激光来硬化光诱导生物相容性水凝胶聚(乙二醇)二丙烯酸酯而制成的。

“最近，微型机器人的开发已经从坚硬的刚性结构过渡到柔软灵活的架构，”第一作者王英哲说。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。

团队的流水线方法允许他们将各种模块(例如关节、抓手或人造肌肉)组合到一个设备中。不同功能的成功集成可能适用于各种具有可扩展大规模生产的微型机器人。对于这项工作，研究人员展示了几种不同的类型，包括抓手、鱼和机械臂。

“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，这可能有助于解决目前大规模生产的难题，”资深作者KeisukeMorishima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操纵器来帮助制造更复杂的机器人。