
加拿大多伦多大学研发出一种新型微型机器手,这是一对微型机械钳子,能够以极高的灵敏度抓取和移动单个细胞,且不会对细胞造成损伤。该技术为细胞组装至人工组织结构以及微米级和纳米级装置的制造提供了新的工具。
该微型机器手能够施加低至20纳牛顿的力(1纳牛顿为十亿分之一牛顿),实现对细胞的温和抓握。项目负责人孙余(音译)教授指出,这是机器人首次能够感知如此微弱的抓握力量,显著优于以往机械钳子在力量感知方面的性能。
此外,该机器手具备触觉反馈功能,能够感知接触表面,避免在接触细胞或其他物体时造成损伤。结合显微镜和专用软件,该设备可实现无人干预的自动稳定操作。即使发挥最大力量,其最大可移动物体重量约为百万分之二克,体现出极高的精密控制能力。
该机器手的手臂长度约3毫米,配备5根“手指”,能够抓取直径约10微米的单个细胞。实验中,该设备成功抓取并移动较大心脏细胞,细胞形态破坏率低至15%(在施加100纳牛顿力的条件下)。
软件控制系统能够识别单个细胞,并在数秒内将机器手移动至目标位置,操作速度超过人工。机器手的触觉感知能力使其能够精准调节抓握力度,确保细胞安全抓取。研究团队还演示了将多个细胞依次排列的高精度操作。
值得一提的是,该微型机器手成本低廉,单个售价约50美元,批量生产时成本可降至约10美元,得益于硅片蚀刻工艺的应用。该研究成果已发表在最新一期《微型机械与微型工程学杂志》上。