近日，抗癌大軍又迎來了一股新力量，《科學(xué)·機(jī)器人學(xué)》雜志刊登了一項(xiàng)新的研究成果，研究人員利用磁場，遠(yuǎn)程控制帶有磁性的微型機(jī)器人在人體內(nèi)進(jìn)行“作業(yè)”。

單獨(dú)做任務(wù)分工各不同

過去的10年中，磁力技術(shù)不僅在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，還在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域贏得了一席之地——利用磁力遠(yuǎn)程控制人體內(nèi)的醫(yī)療器械。例如可以通過磁力輔助遠(yuǎn)程控制導(dǎo)管系統(tǒng)進(jìn)行簡單的血管內(nèi)操作；或者利用磁力引導(dǎo)接受檢查者體內(nèi)的膠囊攝像機(jī)，通過在“膠囊”中植入永磁體，在患者體外設(shè)置磁場，通過磁場產(chǎn)生的引力將膠囊攝像機(jī)引導(dǎo)到想要檢查的部位。除此之外，還曾有研究利用磁場同時(shí)控制成群的小磁鐵。按理說，如果能“指揮”這樣一支由微型機(jī)器人組成的團(tuán)隊(duì)，那么在協(xié)助治療癌癥等重大疾病上就能發(fā)揮巨大作用。

不過，領(lǐng)導(dǎo)這樣一支特殊團(tuán)隊(duì)可不簡單，需要強(qiáng)大的運(yùn)籌帷幄能力，懂得“調(diào)兵遣將”?？墒?，靠磁力指揮隊(duì)伍實(shí)在是個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。我們都知道，磁場能影響到范圍內(nèi)的所有物體，如果這些物體又具有相同的性質(zhì)，那么只可能是一呼百應(yīng)，“呼啦啦”都朝一個(gè)方向去了，很難分別下達(dá)命令。

為了解決單獨(dú)指揮“隊(duì)員”的難題，使這些微型機(jī)器人能夠分別以不同速度朝不同的方向移動(dòng)，來自德國漢堡飛利浦研究院的研究人員開發(fā)出了新方法，能夠在一支完全相同的螺旋機(jī)器人團(tuán)隊(duì)中控制任意一名成員，使它能夠單獨(dú)執(zhí)行特殊任務(wù)?！拔覀兊募夹g(shù)能讓微型機(jī)器人在人體內(nèi)部實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的操作。”該研究的第一作者，物理學(xué)家尤爾根·拉姆說。

操控靠磁場類似抓娃娃

首先，拉姆的團(tuán)隊(duì)打造了許多完全相同的螺旋機(jī)器人，接著，利用一個(gè)強(qiáng)大的、均勻的磁場將這些螺旋機(jī)器人固定住。在這個(gè)強(qiáng)大磁場中有一個(gè)洞，微型機(jī)器人是相對“自由的”。利用這個(gè)自由點(diǎn)位，在大磁場上疊加一個(gè)相對較弱的、溫和的旋轉(zhuǎn)磁場，就可以控制自由點(diǎn)位中的螺旋機(jī)器人旋轉(zhuǎn)，又不會(huì)影響到其他“隊(duì)友”了。另外，研究人員可以通過調(diào)整大磁場來變換自由點(diǎn)位的位置，這樣就有了像“抓娃娃機(jī)”一樣的功能，可以自由選擇單個(gè)機(jī)器人。

實(shí)驗(yàn)中，研究人員成功地讓幾個(gè)螺旋機(jī)器人同時(shí)朝著不同方向精確地旋轉(zhuǎn)。該研究團(tuán)隊(duì)指出，理論上，他們可以同時(shí)操縱數(shù)百個(gè)微型機(jī)器人?！坝腥讼氲嚼寐菪齻鲃?dòng)原理，這樣微型機(jī)器人在人體內(nèi)執(zhí)行某些操作時(shí)就不用依靠電池或者馬達(dá)作動(dòng)力了。”拉姆說。

微型機(jī)器人用處特別多

在掌握了這門先進(jìn)的“排兵布陣術(shù)”后，研究人員已經(jīng)想好了一大串可以讓這支團(tuán)隊(duì)大展拳腳的“職場”。

一種是在可注射型微型藥丸上配備微型螺旋機(jī)器人。醫(yī)生可以利用磁場遠(yuǎn)程遙控螺旋機(jī)器人，“指揮”其旋轉(zhuǎn)打開藥丸釋放藥劑。利用這種方法，醫(yī)生可以確保含有放射性成分的藥物只“盯著”腫瘤，并將其摧毀，而不會(huì)影響到周邊健康的組織，從而減少副作用。另外，一旦藥物釋放出了所需治療劑量的放射物，醫(yī)生可以用磁力遙控關(guān)閉藥丸。這種藥丸由金屬材料制成，以具備防止放射性物質(zhì)泄漏的性質(zhì)。

還有一種是用于整形外科等涉及植入物的情況，醫(yī)療植入物可以隨著時(shí)間發(fā)生改變。例如，隨著病人的痊愈，醫(yī)生可以利用磁力改變植入物的形狀，以便更好地適應(yīng)患者的體型。

按照拉姆的設(shè)想，未來，研究人員將能開發(fā)出更加小巧的磁場裝置，用于控制微型機(jī)器人。同時(shí)，利用X光機(jī)或超聲波掃描儀等造影技術(shù)，準(zhǔn)確定位這些微型機(jī)器人的“工作場所”。

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