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新型磁控方法可单个控制体内微型机器人,实现精准定向手术

时间:2023-12-04   访问量:0

有两种控制器。体内关于机器人锻炼方法:实践中更困难的方法之一是试图建造一个复杂而微小的可以自主推进和导航的装置。机器人潜艇,另一种方法是制造机器人一个零件可以对磁场作出反应,然后用一个大磁铁从外部控制它。显然后者更实用,但这种方式很难同时管理多个。机器人。

疑惑:磁场所在的领域不能轻易局限于某个特定领域。事实上,如果你用一个类似于临床MRI的扫描仪来制造一个磁场,无论你有微型计算机还是庞大的群体,你给的任何梯度都会影响MRI内部的一切。如果你想要两个不同的。机器人做两件不同的事情很可能会失败。

这个问题的潜在解决方案是使每个机器人稍有不同,以便为每个机器人产生不同的影响。但是这种方法对于同质性非常重要机器人难度还是很大的。在今天发表在《科学机器人学》上的一篇论文中,来自德国汉堡飞利浦的研究人员描述了一种可以使用磁场选择性制造单个微处理器的技术。机器人或者机器人单个组件活动,即使它们都由相同的事物组成,并且位于相同的区域。

请欣赏这段相当精彩的解说视频:

原理:设备内部的全局磁场中有一个洞,叫做自由场点(FFP),多个磁场(每个磁场由一个单独的线圈产生)在这里相遇。在FFP内部,磁场梯度很低。这不会帮助你移动物体,但它可以帮助你阻止其他物体移动,因为你可以通过启动场梯度来“锁定”所有不在FFP的东西。然后,你可以施加一个温和的旋转磁场来旋转FFP的任何东西。通过移动FFP,你可以选择哪些东西被锁定,哪些东西可以自由旋转。

在这种情况下,“锁定”意味着螺钉被磁场倾斜到侧面,使其无法旋转,而FFP是零倾斜区域,这意味着螺钉可以自由旋转。发现所使用的硬件可以单独驱动3 mm的螺钉。

磁场发生器的示意图[左]显示了它的三个正交线圈组和Z方向的铁芯(灰色)。磁场发生器的孔径[中心]为12 cm。xy平面上的理想化场[右]中心零度,称为自由场点(FFP)的区域,白色箭头代表局部场矢量。

研究人员提出了许多不同的方法来让这项技术发挥作用:

一种应用是基于几个单独控制的螺旋驱动机构。在整形外科中,它可以用于移植,移植部分的形状可以根据恢复过程而改变。在下肢生长或早期脊柱侧凸等应用中,它基于几种可控的旋转体机制,或为可延伸的假体或生长杆提供更高的灵活性。此外,这种方法可以用于微流体,其中简单的微型磁力泵和阀门可以独立驱动,无需电气或机械连接。

另一种使用情况涉及用于局部治疗的简单微型机器,例如远程控制可注射磁性微型药丸的释放。药物。遥控可切换放射性种子是一个特例。可切换的机器人可切换种子可以使资源的利用具有更长的半衰期或更高的剂量率,因为达到所需剂量后,可以关闭放射性。此外,最终移动太靠近健康组织或敏感器官的种子可以被关闭。

利用开槽螺旋屏蔽,可以建立定向种子的远程调节模式。这可能进一步提高医疗领域中的精确药物治疗和组织维护技术。此外,我们证明了磁操纵可以达到微米级的精度。通过导管,我们可以将种子带入肿瘤和血栓的位置,并在完成任务后从血管中排出。成像定位后,只有到达肿瘤部位的种子才会被远程激活。

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