這篇文章來源于DevicePlus.com英語網站的翻譯稿。

?Melanie Gonick/MIT

醫用膠囊機器人（MCR）是近年來的新熱點。今天，我們來探索幾種MCR。MCR屬于一種MEMS設備，是嵌入式微機電系統，可以在人體內自主運行，并具有診斷、預防、監測和治療疾病的功能。

MCR可深達人類胃腸道（GI）的深處。通常，MCR通過自然孔穴（身體上的開口）進入體內，并借助傳感器、執行器和無線通信與周圍環境進行交互，來執行多種任務，例如內窺鏡檢查和胃腸道手術。

MCR的設計和開發過程很具有挑戰性，因為存在諸多約束和限制因素，例如尺寸（1cm以內，以滿足無創手術要求）、功率（有限的電池消耗）和故障安全控制。

三款即將面世的尖端MCR：

1. 可吞服的折疊式機器人

吞咽、擺動、移除！由麻省理工學院、謝菲爾德大學和東京工業大學的研究人員共同研發的這款可吞服智能機器人，可以移除人體胃中的電池并縫合傷口。它可以裝在藥丸中吞咽，并利用外部磁場進行導航。

電池被誤食后，如果不及時取出，會對胃黏膜造成嚴重損害。這款折疊機器人有助于避免該問題。

?Tech Insider

?Shuhei Miyashita et al./ICRA Proceedings

2. 藥物釋放膠囊（DDC）

為什么選用DDC？首先，大劑量藥物難以吸收。其次，有些藥物甚至在被吸收之前就已經在胃中分解了。最近，由范德堡大學和米蘭理工大學的研究人員研發的DDC采用線圈-磁鐵-活塞機制，可以將藥物直接輸送到胃腸道的粘膜。這種直徑16mm、長度25mm的智能膠囊可以容納體積達201.06 mm3、重量達12g的藥物。盡管有點重，但是它可以在一段時間內控制藥物劑量的釋放。這種智能釋藥MEMS設備還新增了實時定位和主動位置控制功能。

(a) DDC的最終原型（直徑16mm、長度25mm），(b) 藥物正被釋放， (c) 藥物完全被釋放?Beccani et al., 2016/Elsevier

3. 無線膠囊內窺鏡（WCE）

內窺鏡和結腸鏡用于診斷和治療胃腸道病變。這些藥丸大小的MEMS設備可以拍攝腸壁照片，用于診斷。它們通過在消化道中蠕動的方式進行移動，并可在胃、小腸和結腸中使用。

倫敦帝國學院的研究人員提出了首個功能增強型WCE的概念，可以實現靶向藥物的輸送以達到治療目的。為了進一步增強其功能，研究人員提出了基于甲蟲（鞘翅目）和瓢蟲（瓢蟲科）的仿生保持機制。例如，瓢蟲能夠折疊其作為保護外殼的第二對翅膀后方的翅膀。利用一對折疊翼的概念使內窺鏡能夠抵抗腸蠕動（自然的波浪狀運動），這是一種新穎的方法。

?Woods & Constandinou/PubMed
集成式保持機制意圖
可將1 ml的藥物輸送到靶位點

?Woods & Constandinou/PubMed
釋放1ml靶向藥物示意圖
顯示針頭完全伸出，藥物部分釋放

Yulhane-Jerez Koh

Yulhane畢業于加州大學伯克利分校，是一名生物力學工程師，也是DevicePlus US的執行編輯。Yulhane的主要興趣在于集群機器人技術、機器學習和神經科學領域。

審核編輯黃宇