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磁控新升级 这项技术能单独控制微型机器人完成精准药物投送

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放大字体  缩小字体 发布日期:2017-02-18   来源:雷锋网   浏览次数:1189
核心提示:  掌握机械人在人体内的活动普通要靠两种办法:要末打造一种自带推动器和导航体系的微型潜水艇机械人,要末就得靠磁场来牵着微型机械人的鼻子走。不外,前者做起来很庞杂,后者固然较易完成,但一块年夜磁铁假如冬

  掌握机械人在人体内的活动普通要靠两种办法:要末打造一种自带推动器和导航体系的微型潜水艇机械人,要末就得靠磁场来牵着微型机械人的鼻子走。不外,前者做起来很庞杂,后者固然较易完成,但一块年夜磁铁假如冬季放在身上必定很酸爽,最主要的是,这类办法很难一次掌握多个微型机械人,为何呢?由于望文生义,“磁场”是一种“场”,它的效率很难被限制在某一特定区域。

  在现实应用中,假如你想用一台核磁共振(MRI)扫描仪来发明磁场,那末不管这个磁场的梯度若何,MRI 触及规模的一切器械都邑遭到影响,是以假如你想让两个微型机械人同时做分歧的事,简直是天方夜谭。

  固然,工作都不是相对的,要想让微型机械人们学会“阁下互搏”术,可以从差别化这个角度动手。如许一来,连续的掌握输出就来对机械天然成分歧的影响。不外,想让这类办法在同质化机械人身上起效就可贵多了。

  天无绝人之路,德国汉堡飞利浦研讨院在 Science Robotics 上的论文就为我们指了条明路。该论文引见了一种新技巧,即便年夜量机械人采取异样材质制造,还位于统一磁场影响下,我们仍然可以应用磁场选择性的驱动某个微型机械人,乃至准确到它们身上的某个组件。

  是否是很酷?那末如许奇异的掌握才能究竟是若何完成的呢?且听我细细道来。

  装备外部的全体磁场开了一个洞,也就是所谓的“自在场点”(FFP),多个磁场都邑在这里谋面(每一个磁场都由自力线圈生成)。在 FFP 中,磁场的梯度很低,是以也就损失了驱植物体挪动的才能,而这就是对微型机械人停止零丁掌握的症结切入点。

  你可以在须要的区域,经由过程调年夜磁场梯度来“锁”住不在 FFP 掌握规模内的任何物体。随后,借助平和的扭转磁场,就可以让 FFP 内的物体扭转起来。经由过程对 FFP 地位的挪动,你就可以选择性的让某些物体自在扭转起来。

  在这一案例中,谁人壮大的“锁”实际上是在磁场下感化向一边倾斜的螺旋体,它们没法扭转。与其分歧的是,FFP 是一个零倾斜的区域,这就意味着在这里螺旋体可以自在扭转。这项研讨顶用到的硬件可以零丁驱动螺旋体,只需螺旋体间间距不跨越 3 毫米就有用。


  从磁场生成器的表示图(上图左)中我们能看到 3 套直角线圈,在 Z 轴偏向有一个铁质内核。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)的幻想磁场中间有一个磁场零点,也就是我们下面所说的 FFP,图中白色的箭头则代表部分磁场向量。

  为了能让该技巧能尽快投入现实应用,研讨人员还想了年夜量运用办法:

  第一种运用是基于分歧螺旋体驱念头制的。在整形内科中,该技巧可在移植进程中起到伟大感化,由于它可以跟着恢复进程转变移植物的外形。举例来讲,在肢体延伸和早发性脊柱侧凸等病症的医治上,该技巧能为大夫供给更高的灵巧性(掌握假体外形的变更)。另外,该技巧还能用在微粒体的掌握中,只需打造微型磁泵和阀门,无需电力或机械衔接,便可零丁对其停止驱动。

  第二种运用与担任部分医治的简略微型机械有关,如遥控一个可以释放药物的磁性微型胶囊。另外,它还可以用在遥控用开关掌握的放射性种子上,完成对开关的准确掌握后,药物释放的区域和剂量都能获得最好的优化,不会误伤“友军”。

  假如用上带有凹槽的螺旋盾,就可以让定向种子具有长途调理辐射偏向的才能,这能让大夫准确掌握用药剂量并掩护安康组织。另外,磁力把持准确度可达纳米级,经由过程导管,携带药物的种子可以中转病灶,完成药物释放后它们就可以从血管中排出。经由过程装备对其停止影象定位后,只要那些真正进入病灶部位的种子才会被激活。

 
 
 
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