和身體一樣柔軟的機器人 醫(yī)療應(yīng)用不傷身

人的身體非常柔軟，如果有硬的物體進入體內(nèi)，不僅可能傷害組織與血管，身體的防衛(wèi)系統(tǒng)也可能用結(jié)痂組織來包圍這個物體，打亂其原本的功能?，F(xiàn)在研究人員致力于開發(fā)柔軟的機器人，可以與身體兼容，機器與身體組織接觸的同時也不會影響安全。

IEEE Spectrum便介紹了三款機器人，都使用新的材質(zhì)與具備彈性驅(qū)動執(zhí)行器，其中兩種是植入型機器人，一款則是手術(shù)工具。

針對心臟衰竭病患設(shè)計的機器人

全球有4,100萬人患有心臟衰竭疾病，他們的心臟漸漸無法勝任傳送血液的任務(wù)。有些病患可以等到器官移植，有些人則輔以心室輔助器(Ventricular Assist Device;VAD)，但VAD會提高血栓的風險，因為當血液流過金屬或塑料表面時，就容易形成血栓。

為了找出更好的方案，一個國際研究團隊發(fā)明了一種硅膠套，會套在心臟表層，讓機器人不會直接與血液接觸，同時規(guī)律地擠壓心臟。膠套的設(shè)計靈感來源于真實心臟肌肉的配置，內(nèi)層材料采用同心環(huán)收縮，外層以螺旋方式收縮，初期的裝置使用14個氣動執(zhí)行器。研究人員用豬做實驗，該裝置不僅可以偵測到心臟的跳動頻率并配合，還可以取代錯誤的頻率，讓心跳穩(wěn)定。

投藥機器人

Columbia University的研究人員以手表設(shè)計為靈感，將其放到軟性凝膠里頭，形成一個生物兼容的機器人，會自行計算時間，并從身體內(nèi)部進行投藥。

Columbia University生物醫(yī)學工程教授Samuel Sia使用一種簡單的軟性凝膠裝置，里面填充鐵的奈米顆粒，讓研究人員可以從外部用磁鐵來調(diào)整。預定時間一到，裝置內(nèi)部就會與開口連成一線，里面的藥物就能流出。

在癌癥治療中，這樣一來得以局部進行化療，讓身體其他部位免于受藥物影響。研究人員在老鼠的實驗中發(fā)現(xiàn)，相較于傳統(tǒng)療法，使用這種機器人可以殺死更多癌細胞，對其他細胞的影響則較小。另外，透過外部控制器，醫(yī)生也可以在適當時機投藥。

柔軟的抓取機器人

為了避免不必要的傷害，外科醫(yī)師會使用不同的工具來開刀，可能使用一種工具來處理脂肪組織，而使用另外一種工具來切除腫瘤?，F(xiàn)在有了新研發(fā)的軟式工具，有助于手術(shù)進行。

麻省理工學院(MIT)機械和環(huán)境工程副教授Xuanhe Zhao設(shè)計了一系列由水凝膠制成的機器人小工具，每一個環(huán)節(jié)都采用中空設(shè)計，里面有互相連結(jié)的立方體。裝置啟動后，注射器會將水注入機器人，使其卷曲或拉伸，產(chǎn)生快速有力的動作。

類似五指手掌的抓取機器人，可以抓住游泳的金魚，充分展現(xiàn)其靈活性，而被抓到的魚則毫發(fā)無傷。 Zhao的團隊現(xiàn)在正在與醫(yī)療團體合作，用水凝膠手來攫取機器人手術(shù)中的器官。

另外一種應(yīng)用，則是用軟性機器人來環(huán)繞腸道，并規(guī)律地模仿腸道蠕動，讓食物在消化道中移動。