首个手术用半导体微型机器人诞生！一块4英寸晶圆可生产超100万个机器人

近日，科学家们取得了一项突破，他们成功地发明了微型医疗机器人，可以由人们按照自己的要求控制、操纵，并很快可以用于治疗难以触及的人体内部区域的显微外科手术。

在过去的数十年内，许多手术已经进展到了微创水平，这使得手术对病人和医生都更加安全。目前，已经有一些手术机器人进入应用，然而，这些机器人系统往往体积非常大，通常会占据整个房间，而且出于体积限制，难以操作细微的精细组织和结构。

来自宾夕法尼亚州立大学(Pennsylvania State University)和康奈尔大学的科学家的这项最新发明，着重于在医学中的大规模生产和应用。

8月26日星期三，研究人员在《自然》杂志上发表了这项突破性的研究成果，题为《电子集成、大规模制造的微型机器人》。

与其余微型机器人不同的是，这是第一个由半导体元件制成的微型机器人。这意味着它们可以使用标准的电子信号行走。

大多数微型机器人使用热、光学和声学驱动器执行，与设计的硅制造不兼容。

因此，科学家们促成了一项新的电压调节电化学执行器的发明，这种致动器可以在低电压(200微伏)、低功率(10毫微瓦)下工作，并且完全兼容硅处理。

作者写道，该技术被称为表面电化学致动器或SEA。

SEA可以执行并将能量转化为机器人的运动。这种设计使得微型机器人能够保持持续的力、鲁棒性和较小的曲率半径。

每个机器人都有四条由微型驱动器组成的腿，驱动器与设备底盘上的太阳能电池片相连。当激光束照射在这些片上时，机器人的腿就会弯曲以使其行走。

这些机器人也非常小:大约5微米厚(0.005厘米)，40微米宽，40到70微米长。

为了展示它们的潜力，研究人员开发了平版制造和投料指南，以制造原型100微米以下的行走机器人。

这一过程的每一步都是并行执行的，使得他们每4英寸的晶圆片可以生产超过100万个机器人。

“控制一个微型机器人的感觉可能是你尽可能缩小自己，”该研究的主要作者马克·米斯金(Marc Miskin)说，他曾是康奈尔大学的博士后研究员。

“我认为，像这样的机器将带我们进入各种各样小得看不见的神奇世界。”

这些机器人足够小，可以通过一根针将它们成群地注射到人体内。然后，他们可以在途中穿过组织和血液，缝合血管或探测人体静脉。

就目前而言，他们仍然需要受到外界的控制。但有朝一日，它们可能会配备人工“大脑”和电池，让它们能够自主行走。

这项研究结果对于大规模制造、硅基、功能机器人来说是一个重要的进步，因为它们太小了，无法用肉眼分辨。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

参考资料：

https://www.techtimes.com/articles/252069/20200826/scientists-invent-micro-robots-surgery-medical-field-breakthrough-enter-through.htm

https://thenextweb.com/neural/2020/08/26/new-microscopic-robots-could-one-day-be-injected-into-human-bodies/

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2626-9