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)療費用與康復(fù)時間�？赏ㄟ^口服并能實現(xiàn)胃腸道內(nèi)主動驅(qū)動的膠囊機(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下對多個膠囊機(jī)器人實施驅(qū)動控制的方法，實現(xiàn)了多機(jī)器人群組操作與控制，為同一體內(nèi)驅(qū)動環(huán)境下對多膠囊機(jī)器人分別實施攝像、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)新點在于提出了膠囊機(jī)器人臨界間隙和啟動轉(zhuǎn)的概念，進(jìn)而提出了同一磁場下對多個膠囊機(jī)器人實施驅(qū)動控制的方法，并解決了多膠囊機(jī)器人的螺旋參量的優(yōu)化設(shè)計問題。

人體腸道具有非結(jié)構(gòu)化等特征，研究的最大技術(shù)瓶頸是如何實現(xiàn)膠囊機(jī)器人在體內(nèi)彎曲環(huán)境內(nèi)驅(qū)動行走，這也是實用化的關(guān)鍵。

目前，該項目終于突破了空間萬向旋轉(zhuǎn)磁場這一關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了膠囊機(jī)器人在彎曲環(huán)境內(nèi)的驅(qū)動。旋轉(zhuǎn)磁場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，通過數(shù)字化控制可方便的改變旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)軸方向，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(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，實現(xiàn)膠囊機(jī)器人姿態(tài)調(diào)整，但不能實現(xiàn)磁場旋轉(zhuǎn)方向的改變。

萬向旋轉(zhuǎn)磁場適宜在腸道復(fù)雜結(jié)構(gòu)內(nèi)驅(qū)動，攻克了轉(zhuǎn)彎這個難關(guān)，使我國膠囊機(jī)器人這一領(lǐng)域的研究又前進(jìn)了一大步，為臨床應(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ)。該技術(shù)與顯影技術(shù)相結(jié)合可望實現(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)動原理的研究，并再次得到了國家自然科學(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)動問題才能使臨床應(yīng)用成為可能。