新型磁控方法可单个控制体内微型机器人实现精准定向手术

本文摘要：近期一期的ScienceRobotics展出了机器人领域的新研究成果：以磁力远程驱动和掌控的人体内微型机器人。 掌控机器人在人体内的运动有两种办法：试着打造出一种简单的自带前进和导航系统的微型机器人潜水艇（不过这类机器人很难做到），或是打造出号召磁场的小不点儿机器人（利用大磁铁从外部掌控机器人的运动）。后一种方法要非常简单得多，不过有一个主要的严重不足：无法掌控多个微型机器人。问题在于：磁场因为是场，因此容易局限在某个特定区域。

近期一期的ScienceRobotics展出了机器人领域的新研究成果：以磁力远程驱动和掌控的人体内微型机器人。　　掌控机器人在人体内的运动有两种办法：试着打造出一种简单的自带前进和导航系统的微型机器人潜水艇（不过这类机器人很难做到），或是打造出号召磁场的小不点儿机器人（利用大磁铁从外部掌控机器人的运动）。后一种方法要非常简单得多，不过有一个主要的严重不足：无法掌控多个微型机器人。问题在于：磁场因为是场，因此容易局限在某个特定区域。

实质上，如果你在用于诸如一台临床MRI扫描仪来建构磁场，那么，无论磁场梯度如何，都会影响到MRI内部的所有东西，无论是单个微型机器人还是一群机器人。如果你想要让两个有所不同的机器人做到有所不同的事情，对不起，那就不走运了。

一个有期望的潜在解决问题方式就是让每个机器人彼此严重差异化，这样，持续的掌控输出就能对每个机器人产生并不完全一致的影响。不过，对于同质机器人（homogenousrobots）来说，就要绝佳多。2020-03-30 ，公开发表在ScienceRobotics上的一篇论文（来自德国汉堡的飞利浦研究院，PhilipsResearchinGermany）讲解了一种技术，可以利用磁场选择性地驱动单个机器人，或者这个机器人的某个组件，即使这些机器人都是同一材质制作的，并坐落于同一磁场中。

这是这一技术的运作原理：设备中的整体磁场中有一个洞，也叫自由场点（afreefieldpoint，FFP），也是多个磁场（每个磁场都是有独立国家线圈分解的）遇见的地方。在FFP里面，磁场梯度很低，没有办法帮助你移动物体，不过，却能协助你不移动物体，因为你可以在必要的地方，通过调大磁场梯度，「锁」不出FFP中的任何东西。然后，使用一个保守的旋转磁场，它可以转动FFP中任何东西而会下锁。

通过往返移动FFP，你就可以自由选择要锁的东西以及要权利旋转的东西。在这一案例中，「锁住」是一个利用磁场而一旁弯曲的螺旋体（screws），这样它们就无法转动，而FFP是零度弯曲区域，亦即螺旋体可以权利转动。

这一研究使用的硬件可以单个驱动螺旋体，而且这些螺旋体的间距可以较低至3毫米左右。　　由磁场生成器（左）的图解可见有三套直角线圈，在z方向（灰色）有一个铁质内核。

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