微型機器人（microrobotics）

機器，正在生物化；而生物，正在工程化。

未來的世界是人機交互的世界，機器和人類是共生關係，機器可以在人體里幹活。

這給我們提供了一個思路，在通向未來的過程中，對於人類的某些疾病，可以通過研發特定的機器人來解決。例如，某些癌症病人，可以用機器人來治療，只要控制機器人到腫瘤部位，然後釋放藥物，就可以實現精準治療。

這樣的機器人，是微型機器人（microrobotics）。微型機器人，被放進人體後，需要通過血管遊走，因此對尺寸的要求很高，要在微米級（microscale）以內——0.1微米~1毫米。由於尺寸很小，微型機器人會很便宜，也可以被大數量地應用。

微觀世界很奇妙，在亞微米級尺寸（submicron sizes），液體的表面張力和粘性力會大於物體本身運動的慣性力，機器人需要不斷被提供能量，才能持續地運動。

宏觀的機器人通過自我感知和計算能力調節運動，一般是靠電能發動。微型機器人，在如此小的尺寸，整合進電能幾乎是不可能的，計算能力是不存在的。就目前研究來看，微型機器人的推動力可分為場外動力（off board）和場內動力（on board）兩種，但都僅限於體外研究。

場外動力是通過遠程操縱來發動，磁場和聲波場等是常用的動力源。在微型機器人上安裝磁性金屬材料，可以通過三維空間變化可控的磁場實現機器人在液體里的移動。聲波場通過一定頻率的聲波在液體環境中產生流體動力阻力，驅動微型機器人移動。以場外動力驅動，場外儀器的複雜設計和高昂的價格是主要的問題。

場內動力是不依賴外部刺激，通過自身動力反饋和控制機制來發動，通常利用化學能和生物能等動力來源。可以在微型機器人上安裝合適的催化劑，利用化學反應釋放的能量推動機器人運動，例如，用過氧化氫催化劑催化產生的氣泡推動前進。

關於生物雜化的細胞驅動的機器人是重要的研究方向。細菌、精子和肌肉細胞等，是自然界中天然存在的自身可以調節運動的生物材料。這些細胞和合成材料物理整合在一起，得到的生物雜化微型機器人在生物醫學領域有很好的應用前景。例如，有學者利用趨氧性細菌製備微型機器人，成功定位含氧量低的腫瘤部位並實現了對腫瘤細胞的殺傷。

最近幾年，微型機器人是一個方興未艾的研究領域，微型機器人的結構設計和製備、藥物或生物細胞的封裝和釋放、動力源的整合、及體外和體內應用評價等都有待提供新的思路和方法。除了生物醫學治療方面，微型機器人在生物醫學檢測方面也具備很好的應用前景，如結合微流控晶元（lab-on-a-chip）技術用於單細胞分析、疾病診斷、藥物篩選等。

參考文獻：

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