這是60年前，物理學諾貝爾獎得主費曼先生的幻想，現(xiàn)在，體內(nèi)的“外科醫(yī)生”已成為現(xiàn)實——微型機器人。

具有主動轉(zhuǎn)向能力的遙控微型機器人在醫(yī)療應用中具有廣闊的前景。最近，北京理工大學研究人員的一項研究，發(fā)表在Cyborg and Bionic Systems 期刊中。

他們提出一種基于磁場驅(qū)動的軟體微型機器人，直徑只有200 μm，不僅能憑借出色的控制和轉(zhuǎn)向能力模擬在血管中“跑酷”，還能操作微型物體！

研究人員使用了磁驅(qū)動方法，原理如下：

所有帶磁性的物體在勻強的磁場下，都會受到轉(zhuǎn)動力，讓它本身磁矩的方向與磁場方向同向。

為了給機器人上磁，研究人員將釹鐵硼顆粒和柔軟的有機硅PDMS材料結(jié)合，制成微型軟體機器人，并在表面覆蓋了一層生物相容性的水凝膠層，這樣不僅克服了微型物體與機器人軟尖端之間的粘附力，還可降低微型機器人與基板之間的摩擦力，另外還可減小對生物目標的傷害。

磁驅(qū)動系統(tǒng)由一對垂直電磁鐵組成，微型機器人根據(jù)磁場進行轉(zhuǎn)向和振動移動，由于機器人是軟的，可以靈活彎曲身體，這使其能夠在復雜的分叉環(huán)境中靈活轉(zhuǎn)向。

▍不僅能“跑酷”，還玩起了“搬珠子”游戲

為了測試微型機器人能否在血管里“跑酷”，?研究人員采用 3D 打印工藝制作了一個寬度為 800 μm的微流控通道，測試機器人在分叉管道中的轉(zhuǎn)向和運動能力。

在整個過程中，利用不同方向的磁場來控制微型機器人的轉(zhuǎn)向，時變磁場可以讓微型機器人振動起來，從而消除與環(huán)境之間的粘附力，同時推動前端，讓機器人向前運動。

當微型機器人遇到分叉時，研究人員通過控制電磁鐵，產(chǎn)生平行于目標路徑的磁場，使微型機器人的尖端指向該方向。

▍進一步減小尺寸，提高精度

在醫(yī)學應用里，微型機器人可以作為藥物的載體，在人體內(nèi)把藥物送到它需要的地方，即“靶向治療”；也可以成為一把“手術(shù)刀”，直接進入血管把血栓溶碎，然后帶出來，解決血栓的問題。然而，想讓微型機器人真正應用到體內(nèi)，還有較長的路要走。

北京理工大學研究人員開發(fā)的這款軟體微型機器人能夠在復雜“迷宮”里自如運動和轉(zhuǎn)彎，并且操縱微型物體，這證明了該微型機器人具有巨大的血管內(nèi)操作潛力，未來，研究人員計劃進一步減小微型機器人的尺寸，并提高其控制精度。

論文鏈接

 https://spj./journals/cbsystems/2022/9850832/

Citation 

Dan Liu, Xiaoming Liu, Zhuo Chen,Zhaofeng Zuo, Xiaoqing Tang, Qiang Huang, Tatsuo Arai, 'MagneticallyDriven Soft Continuum Microrobot for Intravascular Operations inMicroscale', Cyborg and Bionic Systems, vol. 2022, Article ID9850832, 8 pages, 2022. https:///10.34133/2022/9850832