Att montera en mikrorobot som brukade kräva en pincett med nål, ett mikroskop, stadiga händer och minst åtta timmar. Men nu har forskare vid University of Toronto Engineering utvecklat en metod som bara kräver en 3D-skrivare och 20 minuter.

I professor Eric Dillers labb, forskare skapar magnetiserade mikrorobotar - storleken på ett stifts huvud - som kan färdas genom vätskefyllda kärl och organ i människokroppen. Diller och hans team styr rörelsen hos dessa mikrorobotar trådlöst med hjälp av magnetfält.

Varje mikrorobot är byggd genom att exakt arrangera mikroskopiska sektioner av magnetiska nålar ovanpå en plan, flexibelt material. När det väl är utplacerat, forskarna använder magnetfält för att få mikrorobotar att resa med maskliknande rörelser genom vätskekanaler, eller stäng dess små mekaniska "käftar" för att ta ett vävnadsprov.

"Dessa robotar är ganska svåra och arbetskrävande att tillverka eftersom processen kräver precision, säger doktorand, Tianqi Xu. "Också på grund av behovet av manuell montering, det är svårare att göra dessa robotar mindre, vilket är ett viktigt mål för vår forskning."

Det är därför Xu och hans labbkamrater utvecklade ett automatiserat tillvägagångssätt som avsevärt minskar design- och utvecklingstiden, och utökar de typer av mikrorobotar de kan tillverka. Deras resultat publicerades idag i Vetenskapsrobotik .

Mindre och mer komplexa mikrorobotar behövs för framtida medicinska tillämpningar, som riktad läkemedelsleverans, assisterad befruktning, eller biopsier.

"Om vi ​​tog prover i urinvägarna eller i vätskehåligheter i hjärnan - vi föreställer oss att en optimerad teknik skulle vara avgörande för att skala ner kirurgiska robotverktyg, säger Diller.

För att demonstrera förmågan hos deras nya teknik, forskarna skapade mer än 20 olika robotformer, som sedan programmerades in i en 3D-skrivare. Skrivaren bygger sedan och stelnar designen, orientera de magnetiskt mönstrade partiklarna som en del av processen.

"Tidigare, vi skulle förbereda en form och designa den manuellt, spendera veckor på att planera det, innan vi kunde tillverka det. Och det är bara en form, " säger Diller. "Så när vi bygger det, vi skulle oundvikligen upptäcka specifika egenheter – till exempel, vi kanske måste justera den för att bli lite större eller tunnare för att få den att fungera."

"Nu kan vi programmera formerna och klicka på utskrift, " tillägger Xu. "Vi kan upprepa, designa och förfina det enkelt. Vi har kraften att verkligen utforska nya mönster nu."

Forskarnas optimerade tillvägagångssätt öppnar dörrarna för att utveckla ännu mindre och mer komplexa mikrorobotar än den nuvarande millimeterstorleken. "Vi tycker att det är lovande att vi en dag kan bli 10 gånger mindre, säger Diller.

Dillers labb planerar att använda den automatiserade processen för att utforska mer sofistikerade och komplicerade former av mikrorobotar. "Som en robotforskningsgemenskap, det finns ett behov av att utforska detta utrymme av små medicinska robotar, ", tillägger Diller. "Att kunna optimera design är en väldigt kritisk aspekt av vad fältet behöver."