范德比尔特大学的一个研究小组开发了一种无线激活设备,它模仿了食道和小肠中负责运输食物和粘性液体以供消化的波状肌肉功能。
软机器人原型由可穿戴外部驱动器控制的强磁铁驱动,可以帮助因肿瘤引起的堵塞或需要支架的患者。例如,传统的食管支架是用于食管癌患者的金属管,主要用于老年人。这些患者面临着食物无法进入胃部的风险,可能会导致食物进入肺部的危险情况。
研究人员在《高级功能材料》(Advanced Functional Materials)杂志上发表的一篇新论文中描述了该设备,该设备恢复了蠕动的自然运动,即发生在管状人体器官内的波状肌肉运输功能,“为下一代机器人医疗设备改善生活质量铺平了道路,尤其是对老年人而言。”
该研究由机械工程助理教授董晓光领导。这项工作是与范德比尔特大学医学中心的同事,胃肠病学,肝病学和营养学的助理教授Rishi Naik博士合作完成的。
该装置本身由一层平行排列的小磁铁组成,这些磁铁以精确的波动运动被激活,产生泵送各种固体和液体货物所需的扭矩。董和研究人员在论文中报告说:“磁性驱动的软机器人泵可以恢复蠕动,并与医疗支架无缝集成,以前从未有过报道。”
董还在生物医学工程、电子和计算机工程部门任职,他说,该设备的进一步改进可能有助于其他可能受到疾病影响的生物过程。例如,他说,当输卵管肌肉功能受损时,该设计可用于帮助将人类卵子从卵巢中运送出来。此外,研究人员表示,通过先进的制造工艺,该设备可以缩小规模,以适应更窄的通道。
范德比尔特大学工程学院提供了资金支持。橡树岭国家实验室为这项研究提供了设备支持。该研究小组隶属于范德比尔特外科与工程研究所(VISE)。