近日，抗癌大軍又迎來了一股新力量，《科學·機器人學》雜志刊登了一項新的研究成果，研究人員利用磁場，遠程控制帶有磁性的微型機器人在人體內(nèi)進行“作業(yè)”。
過去的10年中，磁力技術(shù)不僅在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應用，還在醫(yī)學領(lǐng)域贏得了一席之地——利用磁力遠程控制人體內(nèi)的醫(yī)療器械。例如可以通過磁力輔助遠程控制導管系統(tǒng)進行簡單的血管內(nèi)操作；或者利用磁力引導接受檢查者體內(nèi)的膠囊攝像機，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引導到想要檢查的部位。除此之外，還曾有研究利用磁場同時控制成群的小磁鐵。按理說，如果能“指揮”這樣一支由微型機器人組成的團隊，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)導這樣一支特殊團隊可不簡單，需要強大的運籌帷幄能力，懂得“調(diào)兵遣將”。可是，靠磁力指揮隊伍實在是個巨大的挑戰(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，“呼啦啦”都朝一個方向去了，很難分別下達命令。
為了解決單獨指揮“隊員”的難題，使這些微型機器人能夠分別以不同速度朝不同的方向移動，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器人團隊中控制任意一名成員，使它能夠單獨執(zhí)行特殊任務。“我們的技術(shù)能讓微型機器人在人體內(nèi)部實現(xiàn)復雜的操作。”該研究的第一作者，物理學家尤爾根·拉姆說。
操控靠磁場 類似抓娃娃
首先，拉姆的團隊打造了許多完全相同的螺旋機器人，接著，利用一個強大的、均勻的磁場將這些螺旋機器人固定住。在這個強大磁場中有一個洞，微型機器人是相對“自由的”。利用這個自由點位，在大磁場上疊加一個相對較弱的、溫和的旋轉(zhuǎn)磁場，就可以控制自由點位中的螺旋機器人旋轉(zhuǎn)，又不會影響到其他“隊友”了。另外，研究人員可以通過調(diào)整大磁場來變換自由點位的位置，這樣就有了像“抓娃娃機”一樣的功能，可以自由選擇單個機器人。
實驗中，研究人員成功地讓幾個螺旋機器人同時朝著不同方向精確地旋轉(zhuǎn)。該研究團隊指出，理論上，他們可以同時操縱數(shù)百個微型機器人。“有人想到利用螺旋傳動原理，這樣微型機器人在人體內(nèi)執(zhí)行某些操作時就不用依靠電池或者馬達作動力了。”拉姆說。
微型機器人 用處特別多
在掌握了這門先進的“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隊大展拳腳的“職場”。
一種是在可注射型微型藥丸上配備微型螺旋機器人。醫(yī)生可以利用磁場遠程遙控螺旋機器人，“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，用于控制微型機器人。同時，利用X光機或超聲波掃描儀等造影技術(shù)，準確定位這些微型機器人的“工作場所”。
