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沈陽(yáng)自動(dòng)化所研發(fā)磁驅(qū)動(dòng)連續(xù)體微型機(jī)器人助力微創(chuàng)手術(shù)
沈陽(yáng)自動(dòng)化所微納米自動(dòng)化課題組科研團(tuán)隊(duì)面向人體狹窄腔道內(nèi)患病組織的精準(zhǔn)治療,結(jié)合微納米技術(shù),研發(fā)了一種磁控連續(xù)體微型機(jī)器人。機(jī)器人及人工智能領(lǐng)域知名期刊《先進(jìn)智能系統(tǒng)》(Advanced Intelligent Systems)(2021年第3卷第10期)以封面文章形式刊登了這項(xiàng)成果。

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連續(xù)體機(jī)器人靈巧通過(guò)各種狹窄通道

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Advanced Intelligent Systems封面刊載

微創(chuàng)手術(shù)中用到的手術(shù)導(dǎo)管機(jī)器人可以幫助醫(yī)生對(duì)病人狹小腔道內(nèi)的組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確微創(chuàng)干預(yù)治療。然而,傳統(tǒng)的手術(shù)軟鏡導(dǎo)管由于機(jī)械拉線驅(qū)動(dòng)方式的限制,很難在進(jìn)一步縮小整體尺寸的同時(shí)保證其可控性,因此限制了機(jī)器人在人體內(nèi)的應(yīng)用范圍。微型化和智能化是手術(shù)導(dǎo)管機(jī)器人發(fā)展的趨勢(shì)和面臨的挑戰(zhàn)。

為此,沈陽(yáng)自動(dòng)化所微納米自動(dòng)化課題組科研團(tuán)隊(duì)面向人體狹窄腔道內(nèi)患病組織的精準(zhǔn)治療,結(jié)合微納米技術(shù),研發(fā)了一種磁控連續(xù)體微型機(jī)器人。機(jī)器人及人工智能領(lǐng)域知名期刊《先進(jìn)智能系統(tǒng)》(Advanced Intelligent Systems)(2021年第3卷第10期)以封面文章形式刊登了這項(xiàng)成果。

該連續(xù)體機(jī)器人采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料制備,在外磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)控制下可以實(shí)現(xiàn)在管道內(nèi)的靈活彎轉(zhuǎn)和穿行等動(dòng)作。以腎內(nèi)逆行手術(shù)為場(chǎng)景,科研團(tuán)隊(duì)論證了這款機(jī)器人在狹窄通道內(nèi)的靈巧運(yùn)動(dòng)性能和控制能力。較此前采用機(jī)械拉線的驅(qū)動(dòng)模式,這款外磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的連續(xù)體機(jī)器人具有更加簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和靈活的運(yùn)動(dòng)性能,同時(shí)機(jī)器人的直徑進(jìn)一步縮小到了僅有2毫米甚至可達(dá)到0.4毫米,達(dá)到此前最小機(jī)器人直徑的七分之一,使其可面向人體更狹小腔道內(nèi)組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行靈活可控的微創(chuàng)治療,比如應(yīng)用與腦神經(jīng)外科、眼內(nèi)手術(shù)或血管內(nèi)手術(shù)等。

面向人民生命健康,該研究團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于微納米機(jī)器人方面的研究,從毫米級(jí)、微米級(jí)到納米級(jí)機(jī)器人開展了一系列研究,并與醫(yī)療手術(shù)應(yīng)用緊密結(jié)合,針對(duì)臨床應(yīng)用中遇到的困難開展原始技術(shù)攻關(guān)。磁控連續(xù)體微型機(jī)器人的研發(fā)工作為面向臨床應(yīng)用奠定了基礎(chǔ),將有望顯著提升微創(chuàng)手術(shù)的智能化程度。


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