04.12.2008
Nagy Z, Oung R, Abbott JJ, Nelson BJ. Experimental Investigation of Magnetic Self-Assembly for Swallowable Modular Robots, in Proc. IEEE/RJS International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS), pp. 1915-1920, Nice, France, 2008. doi: 10.1109/IROS.2008.4650662
На рисунке: Модель робота из нескольких звеньев для желудка: магнитный механизм соединяет три модуля вместе (Credit: Image courtesy of ETH Zurich)
Медицину будущего невозможно представить без микро-роботов, считают швейцарские ученые. Не надо разрезов, просто проглотите крошечного «умного робота-хирурга», который проведет исследование внутри вашего организма и сам сделает, если необходимо, операцию.
В рамках проекта «ARES» (Assembling Reconfigurable Endoluminal Surgical System) объединились специалисты по робототехнике из четырех европейских институтов. Они собираются разработать робота не больше пилюли, который сможет выполнять несколько задач в желудочно-кишечном тракте - и гастроскопию, и биопсию тканей. Микрокамеры размером с таблетку, которые сегодня успешно используются для изучения желудочно-кишечного тракта, разработаны несколько лет назад, но они только могут только наблюдать за происходящим. Они могут сделать тысячи снимков во время передвижения по желудочно-кишечному тракту, но управлять ими нельзя. Поэтому ученые разрабатывают микро-роботов с управляемыми конечностями, как у насекомых, благодаря которым робот-пилюля сможет передвигаться в желудке. Другая группа работает над специальными приборами для биопсии тканей, которыми будут оснащены микро-роботы.
Пилюля-робот должна быть небольшой - несколько кубических миллиметров. Но в современных микрокамерах она занимает примерно 60 процентов объема. А ведь робот должен выполнять еще несколько действий. Как же все уместить в одной таблетке?
Эту проблему попытался решить швейцарский ученый Золтан Надь (Zoltan Nagy, the Institute of Robotics and Intelligent Systems of ETH Zurich - IRIS). Пациент глотает не одну, а несколько «пилюлей-роботов», у каждой из которых своя задача. Одна может служить, например, управляющим устройством, другая - щипцами для образцов тканей. Проглоченные друг за другом пилюли автоматически собираются внутри организма в более мощную систему, причем только оказавшись в желудке. Для этого Надь разработал магнитный механизм, чтобы части робота соединялись автоматически. Отдельные компоненты намагничены таким образом, что они складываются в одно целое единственно возможным способом.
Три четверти экспериментов, которые ученые провели в специально сконструированном искусственном желудке, прошли успешно. Так как жесткая конструкция из нескольких частей робота с трудом перемещается по желудку и кишечнику, Надь для ее подвижности разработал промежуточные звенья. Робот, скорее, напоминает цепочку-змейку, легко передвигающуюся по организму. Магнитная система обладает дополнительным преимуществом: когда все звенья собираются вместе, магнитное поле конструкции изменяется. По этому изменению, которое указывает на готовность к работе, компьютер определяет точное положение робота.
Правда, до использования такой системы в человеческом теле очень далеко, подчеркивает исследователь. Во-первых, надо решить вопрос с источником энергии в таких условиях. Например, использовать и батареи, и индукцию. Во-вторых, если когда-нибудь будут проведены эксперименты с человеком, ученые должны гарантировать, что работа магнитного механизма не сможет повредить ткани человеческого организма. К тому же конструкция должна быстро разбираться, если возникнут какие-то осложнения.
Поэтому Надь не планирует в ближайшем будущем экспериментов на людях. Я предложил один из возможных механизмов самосборки роботов, которых можно применять при лечении желудочно-кишечного тракта, подчеркивает ученый.
http://www.ethlife.ethz.ch/archive_articles/081105_stomachbot/index_EN
