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| 本文作者： 大壯旅 | 2017-02-16 16:00 |
控制機器人在人體內的運動一般要靠兩種方法：要么打造一種自帶推進器和導航系統的微型潛水艇機器人，要么就得靠磁場來牽著微型機器人的鼻子走。不過，前者做起來很復雜，后者雖然較易實現，但一塊大磁鐵如果冬天放在身上一定很酸爽，最重要的是，這種方法很難一次控制多個微型機器人，為什么呢？因為顧名思義，“磁場”是一種“場”，它的效力很難被限定在某一特定區域。
在實際運用中，如果你想用一臺核磁共振（MRI）掃描儀來創造磁場，那么無論這個磁場的梯度如何，MRI 觸及范圍的所有東西都會受到影響，因此如果你想讓兩個微型機器人同時做不同的事，幾乎是天方夜譚。
當然，事情都不是絕對的，要想讓微型機器人們學會“左右互搏”術，可以從差異化這個角度入手。這樣一來，持續的控制輸入就來對機器人造成不同的影響。不過，想讓這種方法在同質化機器人身上起效就難得多了。
天無絕人之路，德國漢堡飛利浦研究院在 Science Robotics 上的論文就為我們指了條明路。該論文介紹了一種新技術，即使大量機器人采用同樣材質制作，還位于同一磁場影響下，我們依然可以利用磁場選擇性的驅動某個微型機器人，甚至精確到它們身上的某個組件。
是不是很酷？那么這樣神奇的控制能力到底是如何實現的呢？且聽我細細道來。
設備內部的整體磁場開了一個洞，也就是所謂的“自由場點”（FFP），多個磁場都會在這里碰面（每個磁場都由獨立線圈生成）。在 FFP 中，磁場的梯度很低，因此也就喪失了驅動物體移動的能力，而這就是對微型機器人進行單獨控制的關鍵切入點。
你可以在需要的區域，通過調大磁場梯度來“鎖”住不在 FFP 控制范圍內的任何物體。隨后，借助溫和的旋轉磁場，就能讓 FFP 內的物體旋轉起來。通過對 FFP 位置的移動，你就能選擇性的讓某些物體自由旋轉起來。
在這一案例中，那個強大的“鎖”其實是在磁場下作用向一邊傾斜的螺旋體，它們無法旋轉。與其不同的是，FFP 是一個零傾斜的區域，這就意味著在這里螺旋體可以自由旋轉。這項研究中用到的硬件可以單獨驅動螺旋體，只要螺旋體間間距不超過 3 毫米就有效。
從磁場生成器的示意圖（上圖左）中我們能看到 3 套直角線圈，在 Z 軸方向有一個鐵質內核。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）的理想磁場中心有一個磁場零點，也就是我們上面所說的 FFP，圖中白色的箭頭則代表局部磁場向量。
為了能讓該技術能盡快投入實際使用，研究人員還想了大量應用方法：
第一種應用是基于不同螺旋體驅動機制的。在整形外科中，該技術可在移植過程中起到巨大作用，因為它可以隨著恢復過程改變移植物的形狀。舉例來說，在肢體延長和早發性脊柱側凸等病癥的治療上，該技術能為醫生提供更高的靈活性（控制假體形狀的變化）。此外，該技術還能用在微粒體的控制中，只需打造微型磁泵和閥門，無需電力或機械連接，即可單獨對其進行驅動。
第二種應用與負責局部治療的簡單微型機器有關，如遙控一個可以釋放藥物的磁性微型膠囊。此外，它還可以用在遙控用開關控制的放射性種子上，實現對開關的精確控制后，藥物釋放的區域和劑量都能得到最好的優化，不會誤傷“友軍”。
如果用上帶有凹槽的螺旋盾，就能讓定向種子擁有遠程調節輻射方向的能力，這能讓醫生精確控制用藥劑量并保護健康組織。此外，磁力操縱精確度可達納米級，通過導管，攜帶藥物的種子可以直達病灶，完成藥物釋放后它們就能從血管中排出。通過設備對其進行影像定位后，只有那些真正進入病灶部位的種子才會被激活。
Via. Spectrum.ieee 雷鋒網編譯
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