آیا ربات های کوچک به بیمارستان نزدیک شما می آیند؟


2 آگوست 2022 – تصور کنید با چرخ به اتاق عمل می روید که در آن تیم جراحی شما منتظر هستند – جراح، متخصص بیهوشی و … یک خرچنگ ربات کوچک.

دانشمندان دانشگاه نورث وسترن یک خرچنگ ربات بسیار کوچک ساخته اند که روزی می تواند کارهای ظریف جراحی را انجام دهد – وارد بدن شما برای بخیه زدن شریان های کوچک و پاره شده، پاک کردن رگ های مسدود شده یا ردیابی تومورهای سرطانی.

خرچنگ چشمی شش پا با عرض نیم میلی متر، که در شماره اخیر از علم رباتیک، کوچکترین ربات پیاده روی کنترل از راه دور جهان است. می تواند خم شود، بپیچد، راه برود و بپرد و با استفاده از لیزر کنترل از راه دور کار می کند.

این یکی از جدیدترین پیشرفت‌ها در تحقیقات یک دهه است که هدف آن ایجاد ماشین‌های مینیاتوری برای انجام کارهای عملی در مکان‌های صعب العبور است. این سخت پوست مصنوعی و سایر “ریز ربات ها” ممکن است به لطف پیشرفت در علم رباتیک و مواد، زودتر از آنچه فکر می کنید به تیم های جراحی کمک کنند. اما چه اتفاقی باید بیفتد تا این آینده به واقعیت تبدیل شود؟

ساخت ربات خرچنگ

دکتر جان راجرز، مهندس بیوالکترونیک، که رهبری این تحقیق را بر عهده داشت، می‌گوید ساخت خرچنگ روباتی به اندازه کک «بسیار ساده» است. از سه نوع ماده تشکیل شده است: پلیمر، آلیاژ حافظه دار و شیشه.

پلیمر، یک ماده پلاستیک مانند، در میکروالکترونیک استفاده می شود. جزء دوم، آلیاژ فلزی با حافظه شکل، با پلیمر پیوند می خورد تا مفاصل و پاها را تشکیل دهند. جزء سوم، پوشش نازکی از شیشه است که بر روی تمام قسمت بیرونی بدن ربات اعمال می شود.

شیشه یک اسکلت بیرونی ایجاد می کند. راجرز می‌گوید این استحکام به بدنه کلی ربات می‌دهد.

اپراتور ربات لیزر را به نقطه خاصی از خرچنگ نشان می دهد و مکانیزم حرارتی را ایجاد می کند که باعث حرکت ربات می شود.

راجرز می‌گوید: «با تاباندن آن بر روی اندام‌های خاص، می‌توانیم راه رفتن خاصی ایجاد کنیم. زمانی که ربات سرد می شود، به شکل اولیه خود باز می گردد. این تا شدن و باز شدن باعث ایجاد حرکت می شود – خرچنگ راه می رود.

راجرز انتخاب خرچنگ را به شاگردانش نسبت می دهد – آن ها از روشی که خرچنگ به پهلو می خورد خوششان می آمد – اما او می گوید که احتمالاً هر موجودی را می توان کوچکتر کرد.

چگونه از ربات های کوچک در پزشکی استفاده خواهیم کرد؟

در حالی که راجرز در فروش هر گونه کاربرد پزشکی خاص تردید دارد، کاربردهای جراحی برای این فناوری امیدوارکننده ترین به نظر می رسد. راجرز می‌گوید برای استفاده در اعماق بدن انسان، «شما احتمالاً یک شناگر می‌خواهید – مثل ماهی. گروه های دیگری نیز روی شناگران کار می کنند.»

رنه ژائو، دکترا، استادیار مهندسی مکانیک در دانشگاه استنفورد، یکی از این دانشمندان است. در مقاله NewNature Communications، او و همکارانش در مورد «میلی ربات اوریگامی بی‌سیم دوزیست با قابلیت چرخش» گزارش می‌دهند. (پنج بار سریع بگویید.)

این ربات کوچک – به اندازه یک نوک انگشت – شبیه یک استوانه کوچک است و دارای یک الگوی الهام گرفته از اوریگامی است که می پیچد و کمانش می کند. از میان مایع چسبناک و روی سطوح و توده‌های نرم (مانند اندام‌های انسان)، می‌چرخد، می‌چرخد و با کمک یک آهنربا از راه دور می‌چرخد. تا کردن و باز شدن سیلندر به عنوان مکانیزم پمپاژ عمل می کند و می تواند برای تحویل هدفمند یک داروی مایع استفاده شود. ژائو می‌گوید، برای مثال، ممکن است داروهایی را برای کمک به توقف خونریزی داخلی وارد بدن کند.

او می‌گوید: «ما سیستم را با کوچک‌سازی بیشتر آن برای کاربردهای زیست‌پزشکی در محیط‌های باریک‌تر مانند رگ‌های خونی بهبود می‌دهیم.

در مقاله خود، ژائو و همکارانش همچنین خاطرنشان کردند که دوربین‌های کوچک و مینی فورسپس‌ها را می‌توان برای انجام روش‌های آندوسکوپی و بیوپسی در میلی‌ربات‌ها قرار داد، که در تئوری ممکن است نسبت به تکنیک‌های فعلی خطر کمتری برای بیماران داشته باشد.

ژائو می گوید، اما در مرحله طراحی ربات، آزمون و خطاهای زیادی وجود داشت.

او می‌گوید: «پیچیده‌ترین بخش این است که عملکرد شنای بهینه‌ای داشته باشید، زیرا چگالی ربات باید بسیار نزدیک به چگالی مایعی باشد که در آن «شنا» می‌کند.

بعد چه است

در حال حاضر، ربات دوزیست ژائو هنوز در مراحل آزمایشی است که قبل از آزمایش حیوانی است. اگر آن موانع را برطرف کند، سپس در آزمایشات بالینی انسانی مورد مطالعه قرار خواهد گرفت.

این بدان معناست که احتمالاً سال‌ها طول می‌کشد تا سیلندرهای شنا – یا خرچنگ‌های روباتی – به تیم‌های جراحی قلب یا بخیه زدن اندام‌ها کمک کنند.

راجرز می گوید: «این یک کار اکتشافی در مراحل اولیه است. ما در تلاش هستیم تا ایده هایی را به عنوان بخشی از جامعه وسیع تری از محققانی که به دنبال فناوری های میکرو رباتیک هستند معرفی کنیم، با این امید که در طول زمان، این فناوری ها در نهایت به استفاده های بالینی عملی برای اهداف جراحی منجر شوند. این یک نقطه شروع است.»



منبع