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| 本文作者： 大壮旅 | 2017-02-16 16:00 |
控制机器人在人体内的运动一般要靠两种方法：要么打造一种自带推进器和导航系统的微型潜水艇机器人，要么就得靠磁场来牵着微型机器人的鼻子走。不过，前者做起来很复杂，后者虽然较易实现，但一块大磁铁如果冬天放在身上一定很酸爽，最重要的是，这种方法很难一次控制多个微型机器人，为什么呢？因为顾名思义，“磁场”是一种“场”，它的效力很难被限定在某一特定区域。
在实际运用中，如果你想用一台核磁共振（MRI）扫描仪来创造磁场，那么无论这个磁场的梯度如何，MRI 触及范围的所有东西都会受到影响，因此如果你想让两个微型机器人同时做不同的事，几乎是天方夜谭。
当然，事情都不是绝对的，要想让微型机器人们学会“左右互搏”术，可以从差异化这个角度入手。这样一来，持续的控制输入就来对机器人造成不同的影响。不过，想让这种方法在同质化机器人身上起效就难得多了。
天无绝人之路，德国汉堡飞利浦研究院在 Science Robotics 上的论文就为我们指了条明路。该论文介绍了一种新技术，即使大量机器人采用同样材质制作，还位于同一磁场影响下，我们依然可以利用磁场选择性的驱动某个微型机器人，甚至精确到它们身上的某个组件。
是不是很酷？那么这样神奇的控制能力到底是如何实现的呢？且听我细细道来。
设备内部的整体磁场开了一个洞，也就是所谓的“自由场点”（FFP），多个磁场都会在这里碰面（每个磁场都由独立线圈生成）。在 FFP 中，磁场的梯度很低，因此也就丧失了驱动物体移动的能力，而这就是对微型机器人进行单独控制的关键切入点。
你可以在需要的区域，通过调大磁场梯度来“锁”住不在 FFP 控制范围内的任何物体。随后，借助温和的旋转磁场，就能让 FFP 内的物体旋转起来。通过对 FFP 位置的移动，你就能选择性的让某些物体自由旋转起来。
在这一案例中，那个强大的“锁”其实是在磁场下作用向一边倾斜的螺旋体，它们无法旋转。与其不同的是，FFP 是一个零倾斜的区域，这就意味着在这里螺旋体可以自由旋转。这项研究中用到的硬件可以单独驱动螺旋体，只要螺旋体间间距不超过 3 毫米就有效。
从磁场生成器的示意图（上图左）中我们能看到 3 套直角线圈，在 Z 轴方向有一个铁质内核。磁场生成器（上图中）上有一个直径 12 厘米的钻孔。在 XY 面（上图右）的理想磁场中心有一个磁场零点，也就是我们上面所说的 FFP，图中白色的箭头则代表局部磁场向量。
为了能让该技术能尽快投入实际使用，研究人员还想了大量应用方法：
第一种应用是基于不同螺旋体驱动机制的。在整形外科中，该技术可在移植过程中起到巨大作用，因为它可以随着恢复过程改变移植物的形状。举例来说，在肢体延长和早发性脊柱侧凸等病症的治疗上，该技术能为医生提供更高的灵活性（控制假体形状的变化）。此外，该技术还能用在微粒体的控制中，只需打造微型磁泵和阀门，无需电力或机械连接，即可单独对其进行驱动。
第二种应用与负责局部治疗的简单微型机器有关，如遥控一个可以释放药物的磁性微型胶囊。此外，它还可以用在遥控用开关控制的放射性种子上，实现对开关的精确控制后，药物释放的区域和剂量都能得到最好的优化，不会误伤“友军”。
如果用上带有凹槽的螺旋盾，就能让定向种子拥有远程调节辐射方向的能力，这能让医生精确控制用药剂量并保护健康组织。此外，磁力操纵精确度可达纳米级，通过导管，携带药物的种子可以直达病灶，完成药物释放后它们就能从血管中排出。通过设备对其进行影像定位后，只有那些真正进入病灶部位的种子才会被激活。
Via. Spectrum.ieee 雷锋网编译
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