可吞食机器人从体内进行手术

遥控折纸机器人可以从内部由外而内地执行医疗程序

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医疗干预越先进,似乎执行起来就越微创。例如,减肥手术曾经需要从患者的肚脐到隔膜打开腹部;如今,此类手术通过仅几厘米大小的切口以腹腔镜方式完成。现在,麻省理工学院的研究人员已经制造出一种原型机器人,它可以在胃内执行简单的手术,而无需任何切口或外部束缚——患者只需吞下它即可。

一旦进入消化道,微型机器人就会被包裹在冰锭中,到达胃部。冰融化后,机器人像一张折纸一样展开。展开后的机器人看起来像一张皱巴巴的纸,通过策略性放置的折叠、狭缝和材料片移动,这些材料片在暴露于热或磁场时会膨胀或收缩;这些运动点像关节和肌肉一样工作。外科医生使用电磁场从外部引导机器人,以作用于机载磁铁。机器人还可以通过弯曲身体的褶皱抵住胃壁,以所谓的粘滑运动爬到合适的位置。

机器人的生物相容性身体——部分由猪肠制成(类似于香肠肠衣中使用的材料)——可以将药物输送到内部伤口或通过像创可贴一样贴在伤口上来修补伤口。机器人还可以使用其磁铁“拾取”并移除异物,例如吞下的纽扣电池。


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图片来源:AXS 生物医学动画工作室;来源:“可吞食、可控和可降解的折纸机器人用于修补胃部伤口”,作者:Shuhei Miyashita 等人。于 2016 年 5 月 16 日至 21 日在瑞典斯德哥尔摩举行的 2016 年 IEEE 国际机器人与自动化会议上发表

该机器人尚未在人类或活体动物身上进行测试。但麻省理工学院机器人工程师丹妮拉·鲁斯(Daniela Rus)的小组进行了这项研究,她认为这是“功能更强大的机器人”的成功概念验证,这些机器人有一天可能会使用机载传感器来诊断内出血的来源。无需创伤性手术即可移除物体的能力将是一个巨大的飞跃。“我父亲在 1970 年代患有肾结石,他们基本上切开了他身体的一半来取出这个东西,”鲁斯说。“[微型机器人] 需要数年才能变得可行,但如果真的实现了,想象一下这种方法可以为这些手术做些什么。”

约翰·帕夫勒斯是一位专注于科学、技术和设计的作家和电影制作人。他的作品曾发表在《彭博商业周刊》、《麻省理工科技评论》和《美国最佳科学与自然写作》系列中。他住在俄勒冈州波特兰市。

更多作者:约翰·帕夫勒斯
大众科学杂志 2016 年第 315 卷第 6 期本文最初以“4. 可吞食微型机器人”为标题发表于《大众科学杂志》第 315 卷第 6 期(),第 36 页
doi:10.1038/scientificamerican1216-36
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