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项目来了 | 有个微型机器人可以在人体内“游泳”，顺便帮忙治病
还记得《超能陆战队》里的治愈系机器人大白吗？
其实除了大白，电影里还有一个微型机器人。
虽然单个看着不起眼，但和小伙伴一起就能干大事。用意念控制，就能让它们随意排列组合，建房子搞运输无所不能……
现实中看起来不起眼的微型机器人，可以在医学上发挥大作用，比如深圳先进院的螺旋型微型机器人，正在尝试进入人的身体里，给患病部位输送药物。
螺旋机器人是这样炼成的
微型螺旋机器人直径1毫米左右，长度3毫米左右，不需电池或马达，只需外部磁场控制，就能在人的血液、眼球液和其他体液中“游泳”，把药物输送给患病部位。
△感受一下螺旋机器人的微型程度，大小还可以具体调整
能进入人体的机器人是用什么做的？
目前主要制作材料有水凝胶、螺旋藻、莲藕丝、工程塑料（ABS）等。
螺旋藻是藻类的一种，本身呈圆柱形螺旋状，具有一定的药用价值。
（图片来自百度百科）
螺旋藻经过一系列处理，并制作成合适尺寸形状，再放进四氧化三铁溶液里浸泡二十分钟，使其具备磁性，可操控的螺旋机器人就诞生了。
莲藕丝能入选，也是看中了它对人体无害、本身呈螺旋状的特质。
买来一截莲藕，用力掰断再慢慢松开，螺旋状的藕丝就出现了。同样经过处理和浸泡，就能正式成为机器人。
至于水凝胶，是处理完成后再卷成螺旋状，并在其中放进四氧化三铁制成的磁性纳米粒子。工程塑料一般会采用3D打印，不过考虑到塑料不适合放入人体，多用在实验中。
螺旋机器人可以这样用
外部磁场控制，真的能让螺旋机器人完全听话吗？
先进院集成所智能仿生中心徐天添副研究员工作组成功研究出了针对低雷诺数液体中磁控微型机器人的路径跟随方法，以及一套全新的多自由度磁控装置。
说人话，就是让螺旋机器人在模拟人体环境的液体中“游泳”。
△螺旋机器人“游泳”实验
徐天添说，之所以设计成螺旋型，是因为螺旋在地雷诺数流体里运动效率高。而要操控微型机器人，算法的难点在于灵活性和精确性。目前研究组主要结合眼部手术等实际需求，探索应用场景。
△徐天添工作组的多自由度磁控装置
磁控装置的主体部分由几个线圈组成，将装有液体的烧杯放在线圈中间，顶部的摄像头可以实时反映烧杯中螺旋机器人的轴向和中心位置，通过改变磁场方向，来控制微型机器人。
△徐天添团队
目前机器人已经实现了2D路径跟随。徐天添演示，在电脑上通过鼠标画出一条线路，机器人可以按照线路来行动。
△深蓝色是鼠标画出的“SIAT”，浅蓝色是机器人实际经过线路，像素量纲上任意轨迹跟随时最大误差小于微型机器人体长的3%
徐天添说，他们的算法肯定了人在操控中的核心地位，未来用于临床，还需要医生规划机器人的具体路径。
螺旋机器人是这样被控制的
徐天添团队目前主要方向是螺旋机器人在眼疾病中的靶向给药问题。现在治疗眼疾病，需要将药物全部注入体内，情况严重甚至需要摘除眼球。螺旋机器人能绕过“障碍物”，将药物直接输送到患病部位，减少药物副作用的影响。由于体积小，还能进行精准手术。
根据具体情况，可以派出一个或多个机器人进入人体。完成任务的机器人可以按时在人体内降解，或被排出。
除了输送药物，微型机器人在生物体内的发挥空间还有很多，比如支撑血管、阻塞血管、剥落血栓等。
（图片来自Nelson2009）
在生物工程上也有它们的发挥空间，比如筛选细胞。目前的方法是将选中细胞用探针夹出，而微型机器人可以直接进入体内，将细胞推出。
徐天添团队研究已申请一项中国发明专利，并得到国家自然科学基金、深圳市科创委学科布局的资助，在临床之前，会考虑离体眼球实验。
读创记者 袁斯茹
编辑/月儿
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