К сожалению, наши внутренние органы, будучи крайне хрупкими, не всегда могут выдержать внедрение в них жестких предметов. Нередко такой объект может нарушить баланс внутреннего органа, что приведет к его разрушению. Решить подобную проблему могут мягкие роботы, способные взаимодействовать с тканями этих органов.
Сотрудники MIT разработали трех роботов, два из которых выступают как имплантаты, а третий — как инструмент хирурга. Создать этих роботов ученым удалось благодаря появлению новых материалов и гибких актуаторов.
Итак, начнем наш обзор с робота, созданного специалистами MIT. Множества людей сталкиваются с тем, что их сердца теряют силу, всё хуже справляясь с функцией перекачки крови. Кому-то вживляют трансплантаты, кому-то — металлические насосы, помогающие сердцу. Вживление этих насосов грозит возникновению сгустков крови, что может стать угрозой жизни пациента.
Команда специалистов MIT решила создать более совершенный насос. Им стал силиконовый рукав, обнимающий сердце снаружи. Данный рукав способен защитить кровоток от соприкосновения с роботом, при этом ритмично сжимая сердце. Внутренний слой насоса сжимают концентрические кольца, внешний — сжимается как спираль. Эксперименты с живыми свиньями показали способность прибора двигаться в правильном ритме.
По мнению исследователя Национального Ирландского университета Элен Роше, робот не только поддерживает отказавшее тело. Она утверждает: «Скопировав естественные свойства органа, вам лучше удастся помогать ему – и, возможно, можно будет попробовать реабилитировать его или помочь ему восстановить функции. Если вы просто возьмёте на себя все его функции, лучше ему не станет».
Синонимы «мягкий» и «податливый» вряд ли покажутся Вам подходящими к такому строгому устройству, как швейцарский хромотограф. Однако именно его специалисты Колумбийского университета взяли за основу при создании робота, регулирующего выпуск дозы лекарств внутрь тела пациента и отсчитывающего время.
Профессор биомедицинского инженерного дела в Колумбийском университете Самуэль Сиа разработал биобота, в основе которого находится шестеренка из гидрогеля с наночастицами железа. Эту шестеренку можно вращать, используя магнит, заставляя её таким образом впрыскивать жидкость. Данное устройство может использоваться при химиотерапии, что подтверждают опыты на мышах с раком костей. При этом шестеренкой можно управлять с помощью пульта дистанционного управления.
Сиа утверждает, что самой сложной задачей при создании биобота стал поиск подходящего материала: «Не хочется терять приятные свойства гидрогеля, но если материал сжимается как медуза, из него не сделаешь роботов. Он должен быть достаточно прочным, чтобы работать как крохотная имплантируемая машин».
Современные технологии позволяют использовать роботов в качестве инструментов. Такие роботы могут как отодвигать жировые прослойки, так и срезать опухоли на почках. Роботов, старающихся минимизировать повреждения неживой плоти, создал профессор механики из MIT Сюаньхэ Чжао.
Гидрогелевые роботы Чжао состоят из переплетенных между собой пустотелых кубов. В зависимости от того, как планируется использовать роботов, шприц вливает в робота воду, после чего тот закручивается или спрямляется. Внешне робот напоминает пятипалую руку. Свои возможность один из роботов Чжао продемонстрировал, поймав и отпустив золотую рыбку, не повредив её. Роботов, созданных командой Сюаньхэ Чжао, планируется использовать для фиксации органов при проведении роботизированных хирургических операций.
Безусловно, роботы, описанные в этой статье, представляют малую часть такой бурно развивающейся отрасли, как медицинская техника. Будем надеяться, что медицинская робототехника будет активно внедряться в клиники по всему миру, в том числе и в России, излечивая множество пациентов.
Читать также: