掌握機械人在人體內的活動普通要靠兩種辦法:要末打造一種自帶推動器和導航體系的微型潛水艇機械人,要末就得靠磁場來牽著微型機械人的鼻子走。不外,前者做起來很龐雜,后者固然較易完成,但一塊年夜磁鐵假如冬季放在身上必定很酸爽,最主要的是,這類辦法很難一次掌握多個微型機械人,為何呢?由于望文生義,“磁場”是一種“場”,它的效率很難被限制在某一特定區域。 在現實應用中,假如你想用一臺核磁共振(MRI)掃描儀來發明磁場,那末不管這個磁場的梯度若何,MRI 觸及規模的一切器械都邑遭到影響,是以假如你想讓兩個微型機械人同時做分歧的事,簡直是天方夜譚。 固然,工作都不是相對的,要想讓微型機械人們學會“閣下互搏”術,可以從差別化這個角度動手。如許一來,連續的掌握輸出就來對機械天然成分歧的影響。不外,想讓這類辦法在同質化機械人身上起效就可貴多了。 天無絕人之路,德國漢堡飛利浦研討院在 Science Robotics 上的論文就為我們指了條明路。該論文引見了一種新技巧,即便年夜量機械人采取異樣材質制造,還位于統一磁場影響下,我們仍然可以應用磁場選擇性的驅動某個微型機械人,乃至準確到它們身上的某個組件。 是否是很酷?那末如許奇異的掌握才能究竟是若何完成的呢?且聽我細細道來。 裝備外部的全體磁場開了一個洞,也就是所謂的“自在場點”(FFP),多個磁場都邑在這里謀面(每一個磁場都由自力線圈生成)。在 FFP 中,磁場的梯度很低,是以也就損失了驅植物體挪動的才能,而這就是對微型機械人停止零丁掌握的癥結切入點。 你可以在須要的區域,經由過程調年夜磁場梯度來“鎖”住不在 FFP 掌握規模內的任何物體。隨后,借助平和的扭轉磁場,就可以讓 FFP 內的物體扭轉起來。經由過程對 FFP 地位的挪動,你就可以選擇性的讓某些物體自在扭轉起來。 在這一案例中,誰人壯大的“鎖”實際上是在磁場下感化向一邊傾斜的螺旋體,它們沒法扭轉。與其分歧的是,FFP 是一個零傾斜的區域,這就意味著在這里螺旋體可以自在扭轉。這項研討頂用到的硬件可以零丁驅動螺旋體,只需螺旋體間間距不跨越 3 毫米就有用。 從磁場生成器的表示圖(上圖左)中我們能看到 3 套直角線圈,在 Z 軸偏向有一個鐵質內核。磁場生成器(上圖中)上有一個直徑 12 厘米的鉆孔。在 XY 面(上圖右)的幻想磁場中間有一個磁場零點,也就是我們下面所說的 FFP,圖中白色的箭頭則代表部分磁場向量。 為了能讓該技巧能盡快投入現實應用,研討人員還想了年夜量運用辦法: 第一種運用是基于分歧螺旋體驅念頭制的。在整形內科中,該技巧可在移植進程中起到偉大感化,由于它可以跟著恢復進程轉變移植物的外形。舉例來講,在肢體延伸和早發性脊柱側凸等病癥的醫治上,該技巧能為大夫供給更高的靈巧性(掌握假體外形的變更)。另外,該技巧還能用在微粒體的掌握中,只需打造微型磁泵和閥門,無需電力或機械銜接,便可零丁對其停止驅動。 第二種運用與擔任部分醫治的簡略微型機械有關,如遙控一個可以釋放藥物的磁性微型膠囊。另外,它還可以用在遙控用開關掌握的放射性種子上,完成對開關的準確掌握后,藥物釋放的區域和劑量都能獲得最好的優化,不會誤傷“友軍”。 假如用上帶有凹槽的螺旋盾,就可以讓定向種子具有長途調理輻射偏向的才能,這能讓大夫準確掌握用藥劑量并掩護安康組織。另外,磁力把持準確度可達納米級,經由過程導管,攜帶藥物的種子可以中轉病灶,完成藥物釋放后它們就可以從血管中排出。經由過程裝備對其停止影象定位后,只要那些真正進入病灶部位的種子才會被激活。