科技|超声波遥控「魔鬼鱼机械人」 无电池微气泡肌肉助体内手术

[星岛综合报道]由瑞士联邦理工学院 ETH Zurich 团队研发、被研究人员暱称为「Stingraybot」的微型软体机械人，近日于《Nature》期刊发表，展示一种以「微气泡人工肌肉」结合超声波遥控的新型机械运动方式。这项技术不但突破传统机械人对电池与电线的依赖，更为微创手术、药物传送及生物研究等领域带来崭新想像。

这款「魔鬼鱼机械人」阔度仅约4厘米，外形与真实𫚉鱼相似，透过仿生的波浪式摆动「胸鳍」前进。与一般微型机械人不同，它本身不设电池或内置马达，所有动作均由外部发出的超声波驱动。研究团队在矽胶薄膜中制作出大量微细孔洞，孔洞在水中会自然困住空气，形成微气泡；当超声波照射时，这些气泡便会产生可控变形，推动薄膜弯曲或起伏，犹如肌肉收缩。

团队指出，气泡排列方式直接影响运动模式。若气泡大小一致，薄膜会随超声波强度弯曲；若气泡大小不一，则会在不同频率下依序反应，形成连续的波浪运动，令机械人能作出更接近生物的游动行为。整个反应时间以毫秒计，精准度远高于现有不少软体机械设计。

研究由 ETH Zurich「声学机械人」研究小组主导，团队负责人、教授 Daniel Ahmed 表示，能以如此简单的结构实现复杂的仿生运动，是研究一大突破，证明微气泡不仅可用于单一动作，而是具备「可编程」的运动潜力。

除了「魔鬼鱼机械人」，研究人员亦利用同一原理研发出微型抓取臂，成功在不造成伤害的情况下捕捉斑马鱼幼体；以及一款轮式微型机械人，能在猪只肠道这类狭窄、弯曲且不规则的环境中前进。相关实验显示，这类柔软结构在生物体内操作时，安全性明显高于传统刚性机械。

在医疗应用方面，团队已测试可贴附于不同组织表面的超声波药物传送贴片，并成功于组织模型中进行精准染料释放。长远而言，研究人员期望将「Stingraybot」卷起后放入可溶解胶囊，让病人吞服，于肠道内定点释放药物，减低手术风险与成本。

随着软体机械与声学控制技术持续成熟，这类「无线、无电池、可吞服」的微型机械人，或将成为未来精准医疗与体内治疗的重要工具，亦标志着人工肌肉与仿生机械正式踏入实用化的新阶段。

图片：Shi Z et al. Nature 2025

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