磁控机器人胃肠道内无线电力传输系统的体内验证

本文报道了首次将感应式无线功率传输（WPT）系统集成到磁控机器人胃肠道内置平台中的体内验证结果。该系统实现了对胃肠道机器人持续供电，无需 onboard 电池，从而延长运行时间并减小尺寸限制。WPT 系统通过基于共振感应耦合的机制实现，采用安装于机器人机械臂末端执行器上的发射线圈，同时配备外部永久磁铁和用于精确定位的本地化线圈，以实现精准的 capsule 操控。为确保在线圈错位和旋转的情况下实现稳健且稳定的功率传输， capsule 内集成 3D 接收线圈。此外，基于负载位移键控（LSK）调制的闭环自适应控制系统动态调整传输功率，以优化效率并保持 specific absorption rate（SAR）安全限制的合规性。该系统在实验室环境中经过充分表征，并通过使用猪胃模型进行体内实验验证，证明了可靠的功率传输和在真实世界胃肠道条件下的有效机器人导航：在线圈间距离为 9 cm 时，平均接收功率为 110 mW，capable 承受可变的 capsule 旋转角度。结果确认了该 WPT 方法为实现自主、无电池机器人胃肠道内置系统可行性，为增强胃肠道医学诊断提供了可能。