Программируемая материя в медицинской технике: робот оригами из мяса
Исследователи из Массачусетского технологического института США, Японского Токийского технологического института и британского университета в Шеффилде разработали новый медицинский робот, изготовленный из программируемого вещества. И свиной кишечник.
КВАЙЛ (компьютерная наука и лаборатория искусственного интеллекта) MIT выпустила объявление о крошечном проглатываемом роботе, предназначенном для проглатывания и отправки для выполнения задач в организме человека. Робот является новейшим в серии программируемых роботов материи, известных как «роботы оригами», названных так из-за их способности складываться в разные формы.
Робот оригами полностью развернут (слева) и в частично сложенном состоянии со встроенным магнитом (справа). Изображение предоставлено MIT
Эти программируемые материальные роботы могут изменять форму на основе предварительно установленных складок в полужестком материале, из которого они изготовлены. Путем ввода различных алгоритмических электрических сигналов сплавы с памятью формы роботов могут собираться в разные формы, не будучи физически затронутыми.
Роботы активируются и разворачиваются при воздействии тепла. Затем они управляются «внешним программируемым приводом». Другими словами, робот управляется запрограммированными магнитными полями, генерируемыми извне. Это стало возможным благодаря небольшому магниту, сложенному в программируемый материал.
Растворимый свиной кишечник
Согласно директору CSAIL от MIT Daniela Rus, довольно упрощенный список материалов, необходимых для создания этих роботов оригами, означает, что они значительно дешевле в производстве, чем их традиционные роботизированные аналоги.
Но за последний год команде пришлось решать проблемы, которые по сути приходят с помещением чужого материала, в данном случае крошечных роботов, в человеческий организм. Как говорит Русь: «Задача разработки робота-робота - поиск биосовместимых материалов.
Решение в этом случае состояло в том, чтобы основывать программируемый материал на высушенном кишечнике свиньи - такой же тип кишечника свиньи, который использовался в колбасных оболочках.
Материал кишечника свиньи является водорастворимым и биологически совместимым, что облегчает обработку и выдворение его пищеварительных трактов.
Применение в медицинской области
Надежда состоит в том, что эти миниатюрные роботы смогут доставлять лекарства в определенные точки человеческого тела и даже наносить раны на внутренние раны.
Однако в настоящее время магниты в новейших роботах оригами поддаются определенной и важной медицинской задаче: удаление проглоченных батарей.
Батареи-кнопки обычно проглатываются детьми и, если их оставляют в теле, могут вызывать эрозию в желудке и пищеводных прокладках.
Эта новая модификация робота оригами на основе свиного кишечника обещает свою перспективную способность вытаскивать сворачивающиеся батареи в пищеварительный тракт. Несмотря на то, насколько инвазивным кажется, что у программируемого материального робота в желудке, этот робот предназначен для проглатывания и выделения.
через GIPHY
Робот оригами, все еще частично заключенный в ледяную таблетку, демонстрирует, как он может магнитно захватывать проглоченную батарею. Видео предоставлено MIT
После попадания в организм робота будут манипулировать (через внешние магнитные поля) в процессе работы с проглоченной батареей. Как только он перетащит указанную батарею в правильное положение в пищеварительной системе (где ее можно безвредно обработать), робот будет растворяться и выводиться вместе с батареей, которую он отправил для сбора.
Поскольку роботы разворачиваются при воздействии тепла, текущий план предназначен для их проглатывания при помещении в таблетку из льда. Это гарантирует, что роботы только разворачиваются (а затем переделываются), как только они достигают желудка пациента.
Следующими шагами, по словам Руса, являются разработка и прикрепление датчиков к роботам оригами, чтобы они могли контролировать свои собственные действия вместо того, чтобы полагаться на инструкцию от внешнего магнитного поля.