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我国研发出肠道内胶囊医疗微型机器人

文章来源:    发布时间:2010-07-31

    体内介入检查与治疗具有安全、微创等优点,并迅速成为医学工程领域的主流。人们研制出的微型消化道胶囊内窥镜是利用消化道蠕动进行整个区域检查,由内嵌CMOS微型摄像机以无线方式传输检查图像。但其行走缓慢,存在视觉盲区;错过病变组织时,不能主动返程,使一些医疗作业无法完成。因此研制可吞咽并能通过体外无缆驱动控制的胶囊机器人已成当务之急。

    由大连理工大学机械工程学院现代制造技术研究所张永顺副教授担任第一作者撰写的《肠道内变径胶囊微机器人空间磁力矩特性》一文提出的一种新型胶囊机器人样机解决了在复杂非结构化肠道内的驱动问题。该文发表在《中国科学E辑:技术科学》(tech.scichina.com)2009年第7期上。

    这项研究工作的创新点在于他们提出了一种以相邻异向径向磁化多磁极永磁体为外驱动器产生旋转磁场,驱动胶囊机器人在肠道内旋进的驱动控制方法,并提出了一种变径螺旋结构胶囊机器人样机,如图1所示,其外表面由四片可径向伸展的外表缠绕螺旋肋的铜瓦组成,当机器人旋转时,其外表面形成流体动压保护膜,使肠道避免受损伤。在径向间隙自补偿和多楔形效应的作用下,显著提高了流体动压膜的压力和在肠道内的驱动能力,并能实现在猪肠道内的垂直游动,胶囊机器人在离体猪肠中的实验照片如图2所示。

              

    目前,本项目的研究已经取得了突破性进展,并完成了微型化的研究,机器人达到可吞咽的外形尺寸,实验效果良好;同时为了实用化,正在进行胶囊机器人在弯曲环境内驱动关键技术的研究。

    本项目的最终目标是构成体内窥视、诊疗为一体的医疗微型机器人系统,通过体外无缆驱动控制与姿态调整,安全地实施窥视、诊断、施药、取样等介入医疗作业。该研究对提高人类寿命与生活质量,避免外部手术对人体造成创伤与致残具有重要的科学意义,一旦研制成功并应用于临床,能减轻患者痛苦,缩短康复时间,降低医疗费用,必将对医学工程的发展产生极大的影响。

    文/转http://www.cas.cn/10000/10001/10012/2009/137479.htm