中國(guó)經(jīng)濟(jì)網(wǎng)北京12月28日訊 (記者佘惠敏 實(shí)習(xí)生崔智浩)體內(nèi)介入診療與手術(shù)具有安全、可靠等特征，并能顯著降低醫(yī)療費(fèi)用與康復(fù)時(shí)間?？赏ㄟ^(guò)口服并能實(shí)現(xiàn)胃腸道內(nèi)主動(dòng)驅(qū)動(dòng)的膠囊機(jī)器人近日取得新進(jìn)展，有望突破現(xiàn)有醫(yī)療技術(shù)的局限性，在診療、施藥、外科手術(shù)等方面將起到重要作用，使胃腸道某些無(wú)法觸及盲區(qū)內(nèi)的疾病診療成為可能，其研究成果必將在醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域產(chǎn)生重大變革，并迅速成為醫(yī)學(xué)工程研究領(lǐng)域的主流。
由大連理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院現(xiàn)代制造技術(shù)研究所張永順教授擔(dān)任第一作者撰寫(xiě)的《腸道內(nèi)多膠囊機(jī)器人的控制策略》一文提出了同一磁場(chǎng)下對(duì)多個(gè)膠囊機(jī)器人實(shí)施驅(qū)動(dòng)控制的方法，實(shí)現(xiàn)了多機(jī)器人群組操作與控制，為同一體內(nèi)驅(qū)動(dòng)環(huán)境下對(duì)多膠囊機(jī)器人分別實(shí)施攝像、取樣、診斷、噴藥等多任務(wù)奠定了基礎(chǔ)。該文發(fā)表在《中國(guó)科學(xué)技術(shù)科學(xué)》2011年第11期上。
該研究工作的創(chuàng)新點(diǎn)在于提出了膠囊機(jī)器人臨界間隙和啟動(dòng)轉(zhuǎn)的概念，進(jìn)而提出了同一磁場(chǎng)下對(duì)多個(gè)膠囊機(jī)器人實(shí)施驅(qū)動(dòng)控制的方法，并解決了多膠囊機(jī)器人的螺旋參量的優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題。
人體腸道具有非結(jié)構(gòu)化等特征，研究的最大技術(shù)瓶頸是如何實(shí)現(xiàn)膠囊機(jī)器人在體內(nèi)彎曲環(huán)境內(nèi)驅(qū)動(dòng)行走，這也是實(shí)用化的關(guān)鍵。
目前，該項(xiàng)目終于突破了空間萬(wàn)向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)這一關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了膠囊機(jī)器人在彎曲環(huán)境內(nèi)的驅(qū)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是向三軸正交嵌套的亥姆霍茲線圈裝置施加幅值和相位可調(diào)的同頻諧波電流疊加而成，通過(guò)數(shù)字化控制可方便的改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)軸方向，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速、旋向方便可調(diào)。在此之前，意大利比薩大學(xué)Federico Carpi等人采用大型磁鐵旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生均勻旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)膠囊機(jī)器人姿態(tài)調(diào)整，但不能實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向的改變。
萬(wàn)向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)適宜在腸道復(fù)雜結(jié)構(gòu)內(nèi)驅(qū)動(dòng)，攻克了轉(zhuǎn)彎這個(gè)難關(guān)，使我國(guó)膠囊機(jī)器人這一領(lǐng)域的研究又前進(jìn)了一大步，為臨床應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。該技術(shù)與顯影技術(shù)相結(jié)合可望實(shí)現(xiàn)臨床應(yīng)用。
目前，他們正在進(jìn)行膠囊機(jī)器人多楔形效應(yīng)驅(qū)動(dòng)原理的研究，并再次得到了國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。目的是優(yōu)化最大限度產(chǎn)生多楔形效應(yīng)的機(jī)器人結(jié)構(gòu)，提高大間隙的情形下的驅(qū)動(dòng)能力。多楔形效應(yīng)可望進(jìn)一步突破膠囊機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)性能。此外，還要解決膠囊機(jī)器人在彎曲腸道內(nèi)的定位與驅(qū)動(dòng)問(wèn)題才能使臨床應(yīng)用成為可能。
項(xiàng)目的最終目標(biāo)是構(gòu)成體內(nèi)窺視、診療為一體的醫(yī)療微型機(jī)器人系統(tǒng)，通過(guò)體外無(wú)纜驅(qū)動(dòng)控制與姿態(tài)調(diào)整，安全的實(shí)施窺視、診斷、施藥、取樣等介入醫(yī)療作業(yè)。該研究對(duì)提高人類(lèi)壽命與生活質(zhì)量，避免外部手術(shù)對(duì)人體造成創(chuàng)傷與致殘具有重要的科學(xué)意義，一旦研制成功并應(yīng)用于臨床，能減輕患者痛苦，縮短康復(fù)時(shí)間，降低醫(yī)療費(fèi)用，必將對(duì)醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展產(chǎn)生極大的影響。
由大連理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院現(xiàn)代制造技術(shù)研究所張永順教授擔(dān)任第一作者撰寫(xiě)的《腸道內(nèi)多膠囊機(jī)器人的控制策略》一文提出了同一磁場(chǎng)下對(duì)多個(gè)膠囊機(jī)器人實(shí)施驅(qū)動(dòng)控制的方法，實(shí)現(xiàn)了多機(jī)器人群組操作與控制，為同一體內(nèi)驅(qū)動(dòng)環(huán)境下對(duì)多膠囊機(jī)器人分別實(shí)施攝像、取樣、診斷、噴藥等多任務(wù)奠定了基礎(chǔ)。該文發(fā)表在《中國(guó)科學(xué)技術(shù)科學(xué)》2011年第11期上。
該研究工作的創(chuàng)新點(diǎn)在于提出了膠囊機(jī)器人臨界間隙和啟動(dòng)轉(zhuǎn)的概念，進(jìn)而提出了同一磁場(chǎng)下對(duì)多個(gè)膠囊機(jī)器人實(shí)施驅(qū)動(dòng)控制的方法，并解決了多膠囊機(jī)器人的螺旋參量的優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題。
人體腸道具有非結(jié)構(gòu)化等特征，研究的最大技術(shù)瓶頸是如何實(shí)現(xiàn)膠囊機(jī)器人在體內(nèi)彎曲環(huán)境內(nèi)驅(qū)動(dòng)行走，這也是實(shí)用化的關(guān)鍵。
目前，該項(xiàng)目終于突破了空間萬(wàn)向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)這一關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了膠囊機(jī)器人在彎曲環(huán)境內(nèi)的驅(qū)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是向三軸正交嵌套的亥姆霍茲線圈裝置施加幅值和相位可調(diào)的同頻諧波電流疊加而成，通過(guò)數(shù)字化控制可方便的改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)軸方向，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速、旋向方便可調(diào)。在此之前，意大利比薩大學(xué)Federico Carpi等人采用大型磁鐵旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生均勻旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)膠囊機(jī)器人姿態(tài)調(diào)整，但不能實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向的改變。
萬(wàn)向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)適宜在腸道復(fù)雜結(jié)構(gòu)內(nèi)驅(qū)動(dòng)，攻克了轉(zhuǎn)彎這個(gè)難關(guān)，使我國(guó)膠囊機(jī)器人這一領(lǐng)域的研究又前進(jìn)了一大步，為臨床應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。該技術(shù)與顯影技術(shù)相結(jié)合可望實(shí)現(xiàn)臨床應(yīng)用。
目前，他們正在進(jìn)行膠囊機(jī)器人多楔形效應(yīng)驅(qū)動(dòng)原理的研究，并再次得到了國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。目的是優(yōu)化最大限度產(chǎn)生多楔形效應(yīng)的機(jī)器人結(jié)構(gòu)，提高大間隙的情形下的驅(qū)動(dòng)能力。多楔形效應(yīng)可望進(jìn)一步突破膠囊機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)性能。此外，還要解決膠囊機(jī)器人在彎曲腸道內(nèi)的定位與驅(qū)動(dòng)問(wèn)題才能使臨床應(yīng)用成為可能。
項(xiàng)目的最終目標(biāo)是構(gòu)成體內(nèi)窺視、診療為一體的醫(yī)療微型機(jī)器人系統(tǒng)，通過(guò)體外無(wú)纜驅(qū)動(dòng)控制與姿態(tài)調(diào)整，安全的實(shí)施窺視、診斷、施藥、取樣等介入醫(yī)療作業(yè)。該研究對(duì)提高人類(lèi)壽命與生活質(zhì)量，避免外部手術(shù)對(duì)人體造成創(chuàng)傷與致殘具有重要的科學(xué)意義，一旦研制成功并應(yīng)用于臨床，能減輕患者痛苦，縮短康復(fù)時(shí)間，降低醫(yī)療費(fèi)用，必將對(duì)醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展產(chǎn)生極大的影響。
