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研究人员开发出世界上最小的多功能生物医学机器人

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Robotics Business NEWS
2025-01-23
香港科技大学的工程师推出了一款 0.95 毫米的机器人,能够成像、药物输送和激光消融,在导航肺部和输卵管等狭窄的人体通道方面实现突破性的精度和功能。

香港科技大学(科大)工程学院的研究人员成功研发出全球最小的多功能生医机器人,比现有型号小 60%。该机器人能够进行成像、高精度运动以及采样、药物输送和激光消融等多功能操作,提供具有竞争力的成像性能,并且障碍物检测能力提高了十倍,为机器人在肺末支气管和输卵管等狭窄且具有挑战性的人体通道中的应用铺平了道路。

凭借仅0.95毫米的纤薄外形,比当前的内窥镜机器人小60%,该机器人完成了“不可能的任务” “三位一体”,将所有三个重要规格同时集成在一个机器人中。它提供具有竞争力的成像性能,并将障碍物检测距离延长至约 9.4 毫米,涵盖理论极限的改进。它还实现了卓越的运动精度(小于30微米),并将成像区域大幅拓宽了固有视野约25倍。

该机器人由电子与计算机工程系(ECE)副教授沉亚静教授及其团队开发,由四个主要部件组成,实现了微小的尺寸。其中包括用于捕获体内图像的光纤阵列、用于在需要时精确提供治疗的定制工具、用于将光纤和工具固定到位的中空骨架,以及能够精确控制机器人运动的功能化皮肤。中空骨架是由微型 3D 打印机制造的,而功能化皮肤是通过磁力喷涂技术生产的,这有助于保持机器人的小型化,并使其在手术过程中轻松滑动。它还具有凝胶状外层,可减少摩擦。该团队已在体外支气管内测试了该机器人模型和离体猪肺,展示了在狭小空间内的平稳导航,同时成功捕获清晰的图像并对困难区域进行治疗。

Prof.沉说,这种开创性的机器人在临床应用方面具有巨大的潜力。他说:“小型连续体机器人有望用于介入诊断和治疗,但现有模型往往难以实现紧凑性、精确导航和可视化功能治疗的一体化。我们的研究为开发手术机器人提供了重要的解决方案,旨在实现身体难以到达的区域的早期诊断和治疗目标。随着技术的不断进步,我们相信纤维镜机器人将在可预见的未来为人类健康做出更大的贡献。”

由于它们具有在狭窄腔体中导航的能力小型连续体机器人在实现快速康复和低感染风险的同时,已被用于治疗多种疾病。通过部署支架和电生理导管来治疗疾病,包括心脏病,以及使用单孔腹腔镜手术修复胃和十二指肠溃疡穿孔等。在此成功发明的基础上,研究团队计划进一步完善机器人的功能,以使其适应实际环境。

“我们的目标是进一步优化纤维机器人的设计和控制,优先考虑介入手术过程中的安全性和可靠性。我们期待进行体内试验,以证明其在临床场景中的表现。”科大博士后张铁山博士说。他与李根博士是该研究的两位共同第一作者之一。科大的其他共同作者包括研究助理教授杨雄博士和同样来自欧洲经委会的博士生赵浩翔。 

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  1. Researchers Develop the World's Smallest Multifunctional Biomedical Robot
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