随着微创手术的普及，普通患者的痛苦得到大大减轻，术后恢复也更快。然而，微创手术器械的尺寸限制也导致手术难度加大，特别是在狭窄、复杂的内部环境中操作时。而利用软体机器人技术可以有效地解决这个问题，特别是利用磁性驱动机器人，可以实现精确的导航、立体成像和精细操作，已成为微创手术领域的热门技术。
图一：磁性软体机器人链（MaSoChains）的概念、结构和工作机制。
然而，由于导管鞘的内径和人体创口的尺寸限制，微创手术器械的大小和功能都受到了局限，难以进一步优化。为了解决这个问题，瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）的研究人员开发了一种新型的自折叠软机器人链，称之为MaSoChains。该技术通过利用自身的弹性和磁性，可以自动折叠成稳定的结构，并可以根据需要进行自由组合，实现不同的形态和功能。这种磁性软体机器人可以与最先进的磁性导航设备兼容，并提供许多难以通过现有外科手术工具实现的理想特征和功能。该工作以“Self-folding soft-robotic chains with reconfigurable shapes and functionalities”为题发表在《Nature Communications》上（Nat Commun 14, 1263 (2023)）。文章中，作者详细介绍了这一类磁性软体机器人链（MaSoChains）特点和应用。MaSoChains由3D打印的软性和刚性部分交替组成，同时还装配了钕铁硼磁铁。当机器人被推出导管鞘时，预先拉伸的软性部分会开始回弹，使相邻的刚性部分靠近并形成锁定组装后的形状（见图一，视频一）。这种折叠机制可以通过来回拉动和推动MaSoChain来逆转并重新组装。这个新的组装策略可以实现多种明显大于导管鞘的内径自组装结构，为微创手术器械和工具提供了全新的机会。在文章中作者展示了可用大幅增加工作范围的心脏导管和一个可折叠的大型抓取器。同时，结合柔性印刷电路板（flexible PCB），还可以进一步扩展MaSoChain的功能，将其作为一个平台，集成现有和定制的电子器件，实现局部的传感，计算，和执行器的结合（图二）。最后，研究人员展示了一种基于MaSoChain的带导线的三段折叠胶囊内窥镜，它具有机载摄像头、转向磁铁和工作通道，可用于进行活检（图三）。 图三：基于三段折叠的MaSoChain胶囊内窥镜。文章的第一作者兼通讯作者为瑞士苏黎世联邦理工学院顾红日，Minsoo Kim，Quentin Boehler 和 Bradley Nelson为共同通讯作者。
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-023-36819-z
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