仿生切割胶囊机器人用于 Minimally Invasive 胃肠道活检

无线胶囊内镜（WCE）通过实现消化道非侵入性可视化，已彻底变革了胃肠道诊断，但其诊断产出仍受限于缺乏活检能力，因为组织学分析仍是确认疾病的金标准。常规活检方法使用镊刀、针头或旋转刀片，侵入性强、覆盖范围有限，且存在穿孔或黏膜损伤风险；而液体或微生物样本胶囊无法提供结构化组织样本用于病理学，留下了难以实现可吞服活检解决方案的关键空白。本文提出Kiri-Capsule，一种受生物仿制的切割胶囊机器人，集成由PI薄膜可部署式翼片和紧凑双凸轮机械结构驱动，以实现 minimally invasive 可重复组织采集。切割胶囊在运动过程中保持平整状态，但在凸轮驱动拉伸后转化为尖锐突起，实现受控穿透后随后进行旋转式刮取，样本被保留在内部扇形腔室中。 Bench 试验确认PI薄膜的仿应模量约为20 MPa，且在15%应变下稳定部署角约为34$^\circ$；ex vivo 生物肉制剂研究显示浅层穿透深度（中位数约0.61 mm，范围0.46--0.66 mm）以及活检产量相当于常规镊刀（胃部平均约10.9 mg，小肠平均约18.9 mg），且力度在 GI 活检安全范围内。这些发现表明，Kiri-Capsule桥接了被动成像与功能性活检，提供一种可吞服、深度受控且可组织学化的解决方案，推动胶囊诊断向安全有效的临床应用发展。