DeepTech：2022全球医疗微纳机器人技术现状及产业发展前景研究报告.pdfVIP

05Chapter1

历经三十年，开拓微纳米尺度医疗操作

新时代——定义微纳机器人及其技术溯源

微纳机器人分类

技术溯源

发展阶段

代表性科研成果

18Chapter2

微纳机器人六大技术环节

设计

制造

驱动

定位反馈

集群化控制

功能化

34Chapter3

微纳机器人在医疗领域应用的技术瓶颈与前景

微纳机器人在医疗领域的具体应用

产业化阶段

技术瓶颈

商业化挑战

2

前言

在1966年的科幻电影《神奇旅程》中，描绘了一个激动人心的场景：一艘缩小的潜艇可以在

人体血管中航行，清除血栓。1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举

办，标志着纳米科技的正式诞生，至今纳米科技已发展了30年。随着纳米科技和微纳机器人

技术的发展，上述场景可能在10-20年后成为现实，甚至能做到更多：递送药物、手术、诊

断、医学成像等等。

随着微纳技术的发展，微纳学科的认知范围从最初特指一些微纳米器件，慢慢发展到所有涉

及到微米纳米尺度的物质、系统。微纳机器人是一个交叉而精密的学科应用，对应的载体是

电子、机械、材料、物理、化学、生物、医学等多学科及技术的高度交叉融合体，同时还是

一个复杂的工程化机械操作系统结构。

当前，科研界和产业界在讨论微纳机器人时，其实在讨论的就是医疗微纳机器人，这是微纳

机器人当前最集中的应用场景。从人体到组织、再到单细胞、单分子，人类对于生物体的研

究已经进入了分子尺度的操作时代，医疗微纳机器人为人类跨越至微纳米尺度的医疗操作时

代提供了新的视角与工具，为21世纪的精准医疗迈入下一阶段奠定了技术基础、打开新思路。

在本次研究中，DeepTech研究团队通过专家访谈、桌面调研、文献统计等方式，试图回答

什么是微纳机器人技术、技术原理、技术发展历程、目前的发展现状、代表研究团队、产业

化面临的挑战等问题。

纵观纳米技术的发展，单纯的合成一种纳米材料并研究他们的特殊性质的时代在慢慢过去。

未来，人们会更关注如何把纳米材料整合成一个复杂的器件甚至系统，能够完成更复杂的任

务，（医疗）微纳机器人即为其中一个重要方向。

医疗微纳机器人目前仍处于中早期科研探索阶段，距离临床应用仍需解决大量的真实场景和

工程化问题，比如在体内实现精准的运动控制、材料的可降解性和安全性、如何穿过体内的

生物屏障等等，这些交叉技术难题带来的困难复杂而棘手。而科学研究的思路是可以将复杂

问题拆分为很多简单的问题，一步步攻克，积少成多，从量变到质变，整体而言，我们对微

纳机器人的发展前景持乐观态度。

3

定义微纳技术

微纳技术中的“微纳”是个尺度概念，包括“微”和“纳”两个层面，即微米技术和纳米技

术。关于微米技术这一技术分支比较典型的体现，是在微米尺度（0.1μm到100μm之间，

以光学显微镜为观察手段，又称显微尺度）形成结构，从而制成微器件、微系统、微电路、

微处理器、微流控芯片、微型光源、微机械等，而其科学分支主要涉及电子科学、光学等领

域，延伸到生命科学领域，细胞的大小在几微米到几百微米之间，同样也属于微米尺度。

纳米技术是指在纳米尺度