作者:张永顺等 来源:《中国科学—技术科学》 发布时间:2012-1-10 9:53:01
选择字号:
研究实现胶囊机器人在弯曲环境内驱动
 
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。近年来,可通过口服并能实现胃肠道内主动驱动的胶囊机器人,迅速成为医学工程研究领域的主流。
 
“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。”大连理工大学机械工程学院现代制造技术研究所教授张永顺说。
 
张永顺所说的非结构化,就是形容肠道内“七拐八拐”的学术名词,要让携带药物的胶囊机器人能在这种复杂环境中“来去自由”,并不容易,这也是张永顺研究的初衷所在。
 
而在此之前,意大利比萨大学Federico Carpi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。
 
为达预期目的,张永顺和科研小组提出了胶囊机器人临界间隙和启动转速的概念,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。
 
不久前,他们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。通过数字化控制可方便地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。研究成果发表在近日出版的《中国科学—技术科学》上。
 
专家认为,该技术与显影技术相结合可望实现临床应用。“这个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。”张永顺说,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。
 
根据近年来国际上的研究热点,胶囊机器人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。未来,胶囊机器人或将使医学工程领域产生重大变革。
 
目前,张永顺和科研小组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。他们的目的是,优化最大限度产生多楔形效应的机器人结构,提高大间隙情形下的驱动能力。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”。
 
“我们的最终目标是建构体内窥视、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。”张永顺说,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。(来源:中国科学报 潘希)
 
 打印  发E-mail给: 
    
 
以下评论只代表网友个人观点,不代表科学网观点。

 
相关新闻 相关论文

图片新闻
科学家模拟核弹爆炸 美宇航局迎来新局长
对抗气候变化 草原或是缓冲 机器人大潮中暗藏多少伪命题
>>更多
 
一周新闻排行 一周新闻评论排行
 
编辑部推荐博文
 
论坛推荐