穿潜水服的蟑螂见过没？能搜救、巡管道，下一步还要奔外星
2025 年 3 月 28 日，缅甸中部发生 7.7 级地震，造成数千人遇难。震后，新加坡民防部队（SCDF）派出“狮心行动”救援队抵达重灾区。队伍里除了搜救人员和搜救犬，还有一组不寻常的“编外力量”：10 只经过特殊改造的马达加斯加发声蟑螂。
这是人工改造昆虫首次被部署至真实任务场景。技术来自新加坡南洋理工大学（NTU）佐藤裕孝（Hirotaka Sato）教授团队，他们让体长约 6 厘米的蟑螂驮着一枚微型电子背包，内部集成了红外摄像头、传感器、微控制器和通信模块。
“蟑螂小队”将进入人类和常规救援机器人都无法触及的狭窄废墟缝隙，采集热信号、二氧化碳浓度和微弱运动等信息，由机器学习算法初步判别生命迹象，再将数据无线回传至地面。
最近，团队在《自然-通讯》（ Nature Communications ）发文，介绍了一种可穿戴“潜水服”，蟑螂穿上它可在水下持续作业 2~3 小时。 一只被先进装备加持、上天入地无所不能的“小强”，有望在瓦砾与积水并存的混合灾难现场中发挥独特作用。 （来源：Hirotaka Sato Group）
赛博格蟑螂得活着，还得干活
赛博格昆虫（cyborg insect）是指结合了活体昆虫与微电子技术的混合机器人系统。要控制赛博格蟑螂按人类意愿运动，原理并不复杂。佐藤裕孝团队在其触角末端和腹部第三节分别植入镀特氟龙银线电极，以此向神经系统发送微弱电脉冲，传递“身体某侧受到威胁”的假信号，蟑螂的中枢神经接收信号后，就会本能地向反方向移动。
研究人员采用一块 10 毫米见方的定制电路板作为无线刺激模块，仅 3~4 伏、持续 0.6 秒的电压脉冲就足以控制蟑螂前进和转向，内置的锂电池充一次电能用数小时。这套系统中，人类只用发送方向指令，无需直接驱动肌肉、关节和感知系统，蟑螂在生物学上仍是完整活体。
陆生昆虫没有肺，呼吸通常由位于胸部的气门（spiracle）完成，空气从气门直接进入体内的气管网络，氧气以扩散方式抵达组织细胞。一旦气门浸没水中，蟑螂在两分钟内就会窒息，这严重限制了赛博格昆虫参与水下任务。
为解决这一问题，研究团队为蟑螂设计了一套可穿戴的自产氧潜水服。
其中最重要的是化学产氧模块。潜水服的反应舱借助高中化学课本里的经典反应：二氧化锰（MnO₂）在中性条件下自发催化分解过氧化氢（H₂O₂），不需要任何电子元件或外部能源，产物只有无害的水和氧气。
为控制反应速率，避免产生剧烈气泡、干扰蟑螂运动，研究人员把二氧化锰粉末塞进一块亲水纤维素海绵，反应被限制在固-液微界面上分散进行，进而使将产氧速率降至适宜水平。
团队还在反应舱顶盖嵌入了一层疏水聚四氟乙烯（PTFE）微孔膜，仅允许气体通过，避免液体渗漏和二氧化锰粉末的逸出。红外热成像显示，反应过程中，舱体温度始终稳定在 23.6~24.0℃之间，未产生局部热积聚。团队还对 5 只穿戴潜水服的蟑螂进行了 3 天观察，全部存活、行为正常。
研究人员使用弹性树脂作为 3D 打印材料，造出厚约 1 毫米的包裹性防水外壳，兼作氧气储运舱。团队最初尝试把产氧模块装在背部，但由于重心改变加之水下阻力过大，蟑螂频繁翻倒。最终方案是把产氧舱定位在腹部末端，用锥形壳体连至腹部。壳体前端与蟑螂第一腹节之间用弹性丁腈橡胶膜密封，既能防水，也能容纳个体尺寸差异和运动中的身体形变。
蟑螂的两对胸气门结构并不相同：前胸气门可见凹槽形的气门瓣；中胸气门只有一个小孔。为同时给两对气门输氧，团队设计了两种不同规格的 3D 打印硅胶连接器：前胸气门连接器是一个完全包住气门瓣的匙形罩盖；中胸气门连接器则是一根内径 0.3 毫米、外径 0.4 毫米的细管，直接插入小孔。四根硅胶导管连通产氧舱与两对气门，形成密闭的输氧通路。