胶囊机器人研究取得新进展

中国经济网北京12月28日讯(记者佘惠敏实习生崔智浩)体内介入诊疗与手术具有安全、可靠等特征，并能显著降低医疗费用与康复时间。可通过口服并能实现胃肠道内主动驱动的胶囊机器人近日取得新进展，有望突破现有医疗技术的局限性，在诊疗、施药、外科手术等方面将起到重要作用，使胃肠道某些无法触及盲区内的疾病诊疗成为可能，其研究成果必将在医学工程领域产生重大变革，并迅速成为医学工程研究领域的主流。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教授担任第一作者撰写的《肠道内多胶囊机器人的控制策略》一文提出了同一磁场下对多个胶囊机器人实施驱动控制的方法，实现了多机器人群组操作与控制，为同一体内驱动环境下对多胶囊机器人分别实施摄像、取样、诊断、喷药等多任务奠定了基础。该文发表在《中国科学技术科学》2011年第11期上。该研究工作的创新点在于提出了胶囊机器人临界间隙和启动转的概念，进而提出了同一磁场下对多个胶囊机器人实施驱动控制的方法，并解决了多胶囊机器人的螺旋参量的优化设计问题。人体肠道具有非结构化等特征，研究的最大技术瓶颈是如何实现胶囊机器人在体内弯曲环境内驱动行走，这也是实用化的关键。目前，该项目终于突破了空间万向旋转磁场这一关键技术，实现了胶囊机器人在弯曲环境内的驱动。旋转磁场是向三轴正交嵌套的亥姆霍兹线圈装置施加幅值和相位可调的同频谐波电流叠加而成，通过数字化控制可方便的改变旋转磁场的旋转轴方向，旋转磁场的转速、旋向方便可调。在此之前，意大利比萨大学FedericoCarpi等人采用大型磁铁旋转产生均匀旋转磁场，实现胶囊机器人姿态调整，但不能实现磁场旋转方向的改变。万向旋转磁场适宜在肠道复杂结构内驱动，攻克了转弯这个难关，使我国胶囊机器人这一领域的研究又前进了一大步，为临床应用奠定了坚实的基础。该技术与显影技术相结合可望实现临床应用。目前，他们正在进行胶囊机器人多楔形效应驱动原理的研究，并再次得到了国家自然科学基金的资助。目的是优化最大限度产生多楔形效应的机器人结构，提高大间隙的情形下的驱动能力。多楔形效应可望进一步突破胶囊机器人的驱动性能。此外，还要解决胶囊机器人在弯曲肠道内的定位与驱动问题才能使临床应用成为可能。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，安全的实施窥视、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。通知公告H5模板
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