无线动力的人体肠道蠕虫型内窥镜：设计与实验验证

本文主要探讨了一种创新的"地球蠕虫式机器人内窥镜系统"的设计、分析和实验，旨在解决传统内窥镜在人体肠道应用中的局限性。现有的内窥镜由于其细长而坚硬的结构，难以穿越肠道中的α和γ环，导致患者在检查过程中经历诸多不适。为此，研究人员开发了一种基于无线电源的微型机器人内窥镜，以实现更灵活、舒适的检查体验。 该机器人内窥镜的关键组成部分包括： 1. 运动机制：采用三个线性驱动单元，通过两个自由度的万向节相互连接，这使得机器人能够在肠道内部灵活移动，模仿地球蠕虫的爬行方式。这种设计提高了机器人的机动性和适应性，使其能够轻松地在复杂环境中导航。 2. 无线电源子系统：谐振发射线圈负责传输交流磁场，而次级线圈则负责接收电力。这种无线供电技术消除了对物理导线的依赖，不仅简化了设备设计，还确保了电源供应的连续性和稳定性，对于长距离和深部操作至关重要。 3. 无线通信系统：该系统用于传输图像数据至监视器，以及接收和执行远程操作指令。无线通信使得医生可以在安全距离之外监控和控制机器人，提高了操作的精准度和安全性。 实验部分包括体外实验，研究人员在猪肠道模型上测试了机器人的速度和导航能力，结果显示其具有良好的性能，足以在肠道内进行有效操作。此外，他们还建立了一个数学模型来评估能量耦合效率，证明无线电源供应具有足够的功率容量，满足了实际应用的需求。 这项研究提出的地球蠕虫式机器人内窥镜系统通过结合无线电源、无线通信和灵活的运动机制，克服了传统内窥镜的挑战，为未来的临床应用提供了新的可能性。它不仅降低了患者的不适，还提高了医疗操作的便利性和精确度，预示着微创医疗技术的一个重要进步。