无线微流控技术助力微型软体机器人实现多模态运动与精准流体操控

本研究提出一种集成无线微流控模块的毫米级软体机器人，解决了现有微型机器人在复杂生物组织表面运动与流体操控耦合的难题，实现了精准的药物递送、生物流体采样等功能，为微创医疗机器人领域带来突破性进展

　　在生物医学领域，微型软体机器人的开发一直是研究热点。它们能够在复杂、封闭的生物环境中执行任务，如药物递送和生物流体采样。然而，现有微型机器人在运动与流体操控方面存在耦合难题，限制了其在精准医疗中的应用。为解决这一问题，美国范德堡大学的研究人员提出了一种集成无线微流控模块的毫米级软体机器人，通过外部磁场远程控制其运动和流体功能，实现了多模态运动（如爬行、攀爬）与精准流体操控的解耦，为微创医疗机器人领域带来了突破性进展。该研究成果发表于《Device》杂志。
研究人员采用的主要技术方法包括：1）设计无线微流控模块，实现液体的精准采样与释放；2）开发磁控技术，通过外部磁场控制机器人运动与流体操控；3）构建多模态运动机制，使机器人能够在复杂生物组织表面灵活运动。样本队列来源未在文中明确提及。

研究背景与目的

在生物医学领域，开发能够在复杂生物环境中执行任务的微型机器人一直是研究的前沿方向。这些机器人通常需要具备在狭窄、封闭空间中运动的能力，并能够进行精准的药物递送、生物流体采样等操作。然而，现有微型机器人在运动与流体操控方面存在耦合难题，限制了其在精准医疗中的应用。为解决这一问题，美国范德堡大学的研究人员提出了一种集成无线微流控模块的毫米级软体机器人，通过外部磁场远程控制其运动和流体功能。

研究方法与技术

研究人员设计了一种集成无线微流控模块的毫米级软体机器人，其核心部件包括磁控微流控泵和柔性阀门。这些模块通过外部磁场进行远程操控，实现了液体的精准采样与释放。同时，研究人员开发了磁控技术，通过外部磁场控制机器人运动与流体操控，实现了多模态运动（如爬行、攀爬）与精准流体操控的解耦。此外，研究人员还构建了多模态运动机制，使机器人能够在复杂生物组织表面灵活运动。

研究结果

无线微流控模块的设计与功能

研究人员设计的无线微流控模块能够实现液体的精准采样与释放。通过外部磁场控制，机器人可以在目标位置进行生物流体采样，并将样本安全存储在体内。此外，机器人还可以根据需要释放药物或生物粘附剂，增强其在生物组织表面的附着力。

多模态运动机制

研究人员开发的多模态运动机制使机器人能够在复杂生物组织表面灵活运动。机器人可以通过爬行、攀爬等方式在狭窄空间中穿梭，并利用生物粘附剂增强其在组织表面的附着力。这种多模态运动机制为机器人在生物环境中的应用提供了更多可能性。

磁控技术的应用

研究人员采用的磁控技术是实现机器人运动与流体操控的关键。通过外部磁场的精确控制，机器人可以在复杂环境中实现精准运动，并根据需要进行流体采样或释放。这种磁控技术为微创医疗机器人领域带来了新的技术手段。

研究结论与意义

该研究提出了一种集成无线微流控模块的毫米级软体机器人，通过外部磁场远程控制其运动和流体功能，实现了多模态运动与精准流体操控的解耦。这一成果为微创医疗机器人领域带来了突破性进展，为未来精准医疗提供了新的技术手段。研究人员指出，该机器人可以在复杂生物环境中执行任务，如药物递送、生物流体采样等，具有广泛的应用前景。未来，研究人员将继续优化机器人的设计与功能，探索其在更多生物医学领域的应用。