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可吞咽胶囊兼具成像和载体功能 - China Medical Device Manufacturer
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Wed, January 17th, 2018

2008年11月CMDM电子快讯 » 技术新知
可吞咽胶囊兼具成像和载体功能

药丸大小的机器人不仅可以拍摄人体内部的情况,还可以向目标区域给药。

药丸大小的成像设备早已问世,现在又开发出了一种既可用于成像,又能作为治疗载体的新型产品。

卡耐基梅隆大学(美国匹兹堡)助理教授Metin Sitti表示,摄影胶囊目前面临的一个主要问题就是它们仅能取回和记录图像,而无法控制其在人体内的位置。Sitti教授领导的研究小组已经设计出一种特殊设备,既可采用现有成像技术进行拍摄,又增加了位置控制能力,能将设备变成一个机器人。

同时担任卡耐基梅隆大学纳米机器人实验室负责人的Sitti教授说:“三年前,我们就开始致力于将摄影胶囊从单纯的传感器转变为主动式机器人设备,因为我认为这种技术可以在短期内转化为现实的产品。”

这种设备可以吞咽,然后从体内自然排出,其直径为14mm,长30mm,胶囊内部藏有3条腿,若医生需要将该设备固定到组织上,就可以展开这些触腿。腿上带有软垫,其表面覆盖着微结构聚合物和粘油,可使软垫可以粘附在组织表面。

Sitti教授说“它们可以提供足够的摩擦力,使设备在一段时间内保持不动。这三条腿就像开合的雨伞一样。”胶囊需要变换位置时,这些腿就可以收起来,通过肠道的蠕动推动设备前移。

开发设备的粘附部分时,Sitti教授带领研究小组对昆虫模型进行了仔细考察。甲虫的刚毛会分泌一种油性物质,帮助其粘附在物体表面。卡耐基梅隆大学研究人员开发的产品采用类似的粘附方式。粘性物质可以将胶囊固定在人体内部,不会撕扯组织,而且可以反复粘附,其性质极为温和,可以安全地附着在肠道、胃、心脏、食道和肾脏等器官内。

摄影胶囊能够固定到期望的位置之后,Sitti教授开始尝试更加先进的应用,例如清除肿瘤细胞、加热或者释放药物。这样该设备即可治疗疾病,而不是仅仅获取健康数据。此外,这种设备应能与商用成像软件兼容。

Sitti教授表示下一步是解决医生如何操控这种设备的问题。研究小组需要开发独立的操作界面和通信网络,这样摄影胶囊就能根据医生的要求进行远程锚定和无线操作。

功耗亦是需要解决的关键问题。小型微电机控制触腿的展开和闭合,研究人员采用电池为其供电。该设备最终将成为一个集成电池的机器人胶囊。Sitti教授坚信他的团队可以通过优化生产工艺,减小设备体积以供商业使用。

除缩小设备体积外,研究人员还计划进行动物体内试验,检测机器人胶囊的可行性。Sitti教授对此表示:“最后一步是将诸如组织活检、热疗或给药设备等工具集成到胶囊中。我们正在设计这些工具,但我们目前还不能将它们整合到机器人胶囊中。”


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