机器人视界｜微型机器人 助力精准医疗

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在《未来简史》一书中，尤瓦尔指出，人类的任何行为都是基于某个算法下的结果。这意味着，一旦这些算法被人们掌握并应用于现实，如机器人的升级制造，机器人或将可以通过图灵测试，成为有意识的有机生物，又或者是人类将已掌握的算法应用于各种微型仪器或微型机器人并应用于人类身体，通过互联网连接运转，使人类自己升级为“智神”。

目前，虽然还无法实现超物种变身，但是人工智能系列产品已取得一系列骄人成果。后疫情时代，零接触的市场刚需将以机器人为主的人工智能系列产品推上更高的舞台。据天眼查数据显示，今年前三季度，仅我国新增的机器人相关企业便超过4.7万家，同比增长56%，其中，医疗机器人的发展表现出良好强劲态势。

《中国医疗机器人行业发展现状和市场前景》一文指出，现在的医疗机器人产品与日俱增，如陪护机器人、手术机器人等，尽管医疗机器人产业链尚未完全成熟，但许多科研机构或科技企业便已经开始思考，下一代医疗机器人将会是什么样。

微型机器人或许可以给出答案。很多研究机构和科技企业已经在积极推动医疗机器人的小型化和柔性化，希望借此进一步丰富医疗机器人的应用范围，为一些微观场景的医疗诊治提供帮助。

微型机器人应用价值助力精准医疗

微型机器人在医疗领域中的应用主要包括治疗、手术、诊断和医学成像，每一个应用都旨在应对医学中的不同挑战。例如，能动的微型/纳米机器人可以直接游入目标区域并传递精确剂量的治疗有效载荷，因此，在降低副作用的同时保持其治疗功效，这是使用具有低定位功效的被动给药方法时的常见问题。

另一方面，使用微型/纳米机器人进行手术可能会到达无法通过导管或侵入性手术到达的身体区域，从而可以对组织进行采样或将治疗有效载荷深入患病组织。微型机器人外科医生的使用可以帮助减少侵入性手术，从而减少患者不适和术后恢复时间。

基于机器人超微的外形及前沿技术加速发展，微型机器人将在精准医疗方面得到广泛应用，未来，许多疾病或将通过微小的机器人在血液中游走、输送药物等来治疗。

微型机器人研究成果药物输送

在使用微型机器人辅助医疗，将药物直接送到人体目标部位时，容易在药物传输过程中造成药物沿途于其他器官接触引发不良反应，如胃出血或影响犹豫结肠等器官的自主运动。要使微型机器人在医疗应用上步入正轨，实现医疗精准，需首要解决微型机器人难以保持原定轨迹运输药物到目标部位这一难题。

近日，普渡大学在Micromachines期刊发表研究，首次证明微型机器人可以通过后翻滚等动作，避免生物系统运动对药物运输的影响，并已经在动物实验中验证成功。通过对微型机器人施加旋转的外部磁场控制其行动轨迹，另外，该微型机器人配有防止药物脱落的聚合物涂层，在人工引导下，微型机器人不仅可以抵达目标位置，同时可以在规定的时间内完成药物释放动作。

研究人员称，该微型机器人除了可以作为药物输送工具外，还可以作为诊断工具，通过微型机器人进行检测，可以防止肠镜检查所带来的不适。

微型机器人研究成果辅助手术

微型机器人在医疗领域的第二个应用表现为充当手术协助者和实施者的角色，通过对人体内部细致的监测协助医生更好开展手术，或者自身进行微创手术。

今年5月份，由同济大学牵头建设的上海自主智能无人系统科学中心微纳无人系统团队经医工理深度融合、联合攻关研发出了一款可用于医疗靶向微血管溶栓仿生微型手术机器人。

心血管疾病死亡率和致残率高，严重威胁着人类健康，大尺寸血管的血栓可置管溶栓，而对微血管血栓却束手无策。而通过体积微孝载有溶栓剂药物的仿生手术机器人，在外加磁场的指挥下，聚集在血栓部位，产生热和力场，成为高效的微血管血栓清道夫。

值得注意的是，单个微型机器人往往无法满足医疗应用的要求，需要通过操控微型机器人群实现集群效应，来满足生物医用剂量的需求。因此，开发新型的具有生物相容性、能有效驱动和精准控制以及集群操控能力的新型软体医疗微型机器人，是未来研究的热点问题。

微型机器人发展亟待解决的三大难题

目前各国对于微型机器人的发展仍处于初级阶段，其作为一个小而新的机器人细分领域，以下三个关键问题亟待解决。

一是驱动器微型化问题。微驱动技术是体现微型机器人水平的标志，目前，满足能耗低、结构简单、易于微型化、位移和力输出较大、动作响应快、线性控制性能好等要求的驱动器还无法实现，未来仍需加大研究。

二是能源供给问题。当前，微型机器人中的很多执行机构普遍采用电驱方式，供应能源的导线经常会对机器人的运动造成影响，未来能源供应的无缆化将是重要趋势。要实现无缆化，就必须解决无缆微波能源和无缆数据传输技术，同时研发小尺寸的高容量电池。

三是安全性问题。微型机器人不管是应用于人体还是管道之中，所处的环境对可靠性和安全性要求都比较高，这就需要微型机器人在材料、功能和技术等方面做出适应，确保作业的安全性，并保证自身的排障功能。

素材参考来源于

智东西，腾讯网，CSDN，中国新闻网等

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（编辑：威海站长网）

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