Početkom 2018. godine saznalo se za korištenje robota kao medicinskih sestara. Projekat je najavljen u bolnici u Nagoji u Japanu, u kojoj se nalazi veliki muzej posvećen robotici.
U februaru 2018. Univerzitetska bolnica Nagoya lansirat će četiri Toyota robota za pomoć medicinskom osoblju. Konkretno, ovoj automatizovanoj opremi biće dodeljene funkcije distribucije lekova pacijentima na odeljenjima, dostave testova itd. Roboti će moći da se kreću kako po podu, tako i između različitih odeljenja koja se nalaze na različitim spratovima.
Svaki robot ima visinu od 125 cm, širinu 50 cm i dubinu od 63 cm Maksimalna brzina putovanja je 3,6 km/h, maksimalna težina transportiranog tereta je 30 kg.
Prema Engadgetu, zapravo, roboti su prenosivi frižideri zapremine 90 litara, koji su opremljeni radarima i kamerama za kretanje po medicinskoj ustanovi. Roboti obilaze ljude, a u slučaju sudara se izvinjavaju i ljubazno traže da prođu. Radnici klinike mogu sami sebi pozvati robote i dodijeliti odredišta pomoću tablet računara.
Roboti razvijeni zajedničkim naporima stručnjaka Univerzitetska bolnica Nagoya i odjeljenja Toyota Industries (proizvode autodijelove i elektroniku). Probni rad uređaja će se održati u noćna smjena- Između 17:00 i 08:00, kada manje ljudi hoda po spratovima. Ako se testiraju uspješno, roboti bi mogli biti raspoređeni u druge bolnice.
Upotreba robota u staračkim domovima u Japanu
U novembru 2017. godine saznalo se za testiranje robota u nekoliko hiljada staračkih domova u Japanu. Umjetna inteligencija i mehanički asistenti pomažu osoblju da se brine o starijim osobama i zamjenjuje posljednje sagovornike.
Prema predviđanjima japanske vlade, tržište robota koji zamjenjuju medicinske radnike za brigu o bolesnima dostići će 54,3 milijarde jena (oko 480 miliona dolara) do 2020. godine, što je trostruko povećanje u odnosu na 2015. godinu. Troškovi su ovdje mnogo niži u odnosu na robote koji se koriste u preduzećima i uslužnom sektoru.
Jedan od razloga zaostajanja potražnje za automatiziranom zdravstvenom opremom je visoka cijena. Uprkos dovoljno visoki nivoživota u Japanu, ne mogu svi penzioneri sebi priuštiti kupovinu robota.
Japan daje subvencije za razvojne robote. Vanredne beneficije obezbjeđuju se prilikom isporuke uređaja medicinskom rehabilitacionih centara za starije i nemoćne. Oko 5 hiljada takvih institucija do novembra 2017. uključuje robote.
Koriste se za komunikaciju s pacijentima, provođenje fizikalne terapije, obilazak bolničkih hodnika za praćenje hitnih situacija, a Sonyjev robot-pas Aibo u potpunosti zamjenjuje kućnog ljubimca.
U staračkim domovima, sistemi se sve više šire kako bi pomogli medicinskom osoblju da brine o starijim osobama, na primjer, podižući i premještanje paraliziranih po podu.
Roboti još neće moći u potpunosti zamijeniti ljude u društvenim ustanovama, ali omogućavaju osoblju da se fokusira na komunikaciju i druge zadatke koji zahtijevaju više angažmana, prepuštajući kućne poslove brizi o uređajima. Osim toga, prema jednoj državnoj studiji, oko trećina Japanaca koji koriste robote je zbog toga postala aktivnija i neovisnija, napominje The Economist.
IDC prognoza za upotrebu robota u medicini
Do 2020. godine bolnice će postati aktivnije u korištenju robota. Planirane su i klinička primjena i automatizacija uz pomoć jednostavnih zadataka, prenosi Healthcare IT News, pozivajući se na studiju IDC-a iz 2017.
Istraživanje IDC-a u bolnicama sa 200 ili više kreveta procijenilo je planove za uvođenje robota i dronova. Gotovo trećina ispitanika rekla je da već koristi robote. Ova praksa će biti uobičajeno za zdravstvene ustanove čim bolnice i klinike shvate kako uvođenje robota može pomoći u automatizaciji procesa, smanjenju troškova i poboljšanju kvaliteta medicinskih usluga. IDC procjenjuje da će se sveprisutnost robota u američkim bolnicama dogoditi u roku od jedne do tri godine.
Zanimljivo je da za razliku od robota koji su već ušli u zdravstveni sektor, bespilotne letjelice (UAV) još ne koriste medicinske ustanove. U svakom slučaju, nijedna bolnica koja je učestvovala u istraživanju IDC-a nije imala takvo iskustvo.
Međutim, analitičari su uvjereni da će dronovi u narednih tri do pet godina naći primjenu i u zdravstvu.
Kako dronovi mogu biti korisni za pružanje medicinske nege, u junu 2017. godine saznalo se iz iskustva švedskih naučnika. Koristeći eksperimentalne UAV letove, stručnjaci su pokazali da su dronovi u stanju da isporuče automatski vanjski defibrilator na pravo mjesto kako bi pomogli pacijentu 17 minuta brže nego što je to slučaj sa konvencionalnim vozilom hitne pomoći.
Do danas je robotska tehnologija iskoračila daleko naprijed, zahvaljujući čemu se koncept liječenja ljudi značajno promijenio. Na osnovu toga koliko istraživačkih grupa trenutno pravi robote, postoji ogroman napredak u medicini, posebno u poređenju sa uspjesima od prije osam godina.
Prvi uspješni događaji dogodili su se 2006. godine, kada je naučnik Sylvan Martel okupio istraživačku grupu i stvorio sićušnog robota, jedinstvenog u to vrijeme, čije su dimenzije jedva premašivale loptu iz obične olovke. Ovaj vještački organizam je stavljen karotidna arterijaživa svinja, gdje je uspješno prešao na zadate bodove. Od tada su roboti u medicini zauzeli svoju nišu i nastavljaju se ubrzano razvijati. A sudeći po iskustvu posljednjih godina, ove tehnologije se kreću ogromnim koracima.
Prednosti robota
Glavna svrha stvaranja takvih "pomagača" je kretanje ne samo kroz najveće ljudske arterije, već i primanje podataka iz područja s uskim krvnim žilama. Zbog toga će upotreba robota u medicini omogućiti izvođenje prilično složenih operacija bez traumatske intervencije. Dakle, rizik od smrti od previše agresivne anestezije ili zbog toga što pacijent pati od alergijska reakcija za bilo koju drogu.
Međutim, to nije jedina prednost korištenja robota u medicini. Na primjer, takve tehnologije mogu pomoći u liječenju raka. Činjenica je da mikroroboti mogu isporučiti lijekove direktno u fokus malignitet. Za razliku od kemoterapije, kada se agresivni lijekovi distribuiraju po tijelu pacijenta i uzrokuju nepopravljive posljedice, ova metoda neće izazvati jak udarac. imunološki sistem osoba.
Moderni roboti u medicini sposobni su da se nose s velikom listom zadataka. Međutim, i danas se postavljaju mnoga pitanja o tome kako natjerati tako mali umjetni organizam da se kreće kroz krv ili pratiti njegovu lokaciju. Ali neki moderni razvoji omogućavaju da se nosi sa zadacima. Razmotrimo ih detaljnije.
"biorokete"
Ovi robotski asistenti u medicini su neka vrsta titanijumskih jezgri zatvorenih u aluminijske školjke. Međutim, njihova veličina ne prelazi 20 mikrona. Kada aluminijumska ljuska dođe u kontakt sa vodom, počinje reakcija, tokom koje se formira vodonik na površini jezgra. Upravo ta supstanca uzrokuje da se mikrostruktura kreće brzinom jednakom 150 njenih promjera u sekundi. To je ekvivalentno činjenici da osoba visoka 2 metra može preplivati 300 metara za isto vrijeme. Hemijski motor ovog jedinstvenog robota koristi se u medicini zahvaljujući dodatku posebne supstance - galija. Ova komponenta smanjuje brzinu formiranja oksidnih naslaga. Zahvaljujući tome, mikrorobot može raditi oko 5 minuta s maksimalnom rezervom snage od 900 mm (u zavisnosti od toga da je u vodi).
Za usmjeravanje mikroskopskog agregata u datom smjeru koristi se vanjsko magnetsko polje. Dakle, "biorocket" je primjenjiv za isporuku lijekova do određene tačke u ljudskom tijelu.
Mišićavi roboti
Ovo je prilično zanimljivo područje robotike. Mišićni roboti u medicini se koriste za stimulaciju mišićne ćelije. Takvi mikroskopski agregati rade pomoću električnih impulsa koje prenose. Sami roboti su neka vrsta grebena napravljenih od hidrogela. Djeluju na istom principu kao u tijelu sisara. Na primjer, ako govorimo o ljudskom tijelu, tada se mišići počinju kontrahirati zbog tetiva. U slučaju mikrorobota, ovaj proces se događa zbog električnog naboja.
Da Vinci
Robot "Leonardo" u medicini je stekao posebnu popularnost. Stvoren je da u budućnosti zamijeni hirurge. Do danas, ovaj nezavisni mehanizam težak 500 kg, opremljen sa četiri "krake", može da se nosi sa veliki iznos zadataka. Tri njegova udova opremljena su minijaturnim alatima za izvođenje složenih operacija. Na četvrtoj "ruci" je sićušna video kamera.
Fotografija prikazuje najbolji način kako takvi roboti rade u medicini. Da Vinci može da operiše i kroz najmanje rezove, koji nisu široki više od nekoliko centimetara. Zahvaljujući tome, nakon operacije pacijent nema ružne ožiljke.
Tokom Leonardove operacije, medicinski radnik sjedi na određenoj udaljenosti od njega, koji upravlja daljinskim upravljačem. Zahvaljujući modernom džojstiku, doktor može da izvede najsloženije manipulacije sa vrhunskom preciznošću. Sve radnje se prenose na udove robota, koji ponavljaju pokrete prstiju.
Također je vrijedno napomenuti da se "ruke" jedinice malo razlikuju od ljudskih ruku po tome što manipulatori mogu raditi u režimima. Osim toga, umjetni "prsti" se ne umaraju i mogu se odmah smrznuti ako operater slučajno otpusti kontrolnu ploču. Lekar može da kontroliše svoje pokrete uz pomoć moćnih okulara koji vam omogućavaju da uvećate sliku 12 puta.
"Kirobo"
Ovaj zanimljiv robot dizajniran je posebno za astronaute koji doživljavaju psihički pritisak tako daleko od svoje matične planete. Humanoidna mašina je male veličine. Njena visina je samo 34 cm, ali to je sasvim dovoljno. Robot je u stanju da održava potpuni razgovor, odgovara na pitanja i imitira komunikaciju "uživo". Jedini problem novi razvoj je da on do sada komunicira isključivo na japanskom.
Robot savršeno razlikuje ljudski govor od drugih zvukova. Osim toga, u stanju je prepoznati ljude s kojima je već komunicirao. Može odrediti raspoloženje na osnovu izraza lica i općenito zna mnogo stvari. Ako je potrebno, može čak i zagrliti.
Neki naučnici smatraju da ovi inteligentni roboti nisu potrebni u medicini. Međutim, oni bi mogli naći primjenu u psihoterapiji.
"PARO"
Ovaj asistent radi kao zooterapeut. Spolja je kreiran u obliku robota.Spoljna školjka robota je napravljena od mekog materijala koji podsjeća na prirodnu bijelu kožu prave životinje. Unutra je puna svih vrsta senzora (dodira, temperature, svjetla, položaja, zvuka, itd.). Ova potpuna umjetna inteligencija savršeno je svjesna gdje se nalazi, u stanju je odgovoriti na ime koje joj je dodijeljeno. Jedinstveni robot s dirljivom njuškom razlikuje grubost i ljubazan stav.
Danas se ovaj zanimljiv robot već naširoko koristi za liječenje različitih kategorija pacijenata. Možete ga maziti, zagrliti, ćaskati s njim ili samo pričati o svojim iskustvima. U budućnosti će se ovi roboti slati u staračke domove, vrtiće i rehabilitacijske centre kako bi pomogli osobama koje pate od psihičkih problema. Vrlo često u postoperativni period pacijentima je potrebna podrška, ali je nemoguće držati životinje u medicinskim ustanovama, pa će takva umjetna inteligencija biti pravi proboj u restaurativnoj medicini.
"hospi"
Ovaj robot je dizajniran da zamijeni farmaceute. Ovo će pomoći medicinskom osoblju da značajno uštedi vrijeme u potrazi za pravim lijekovima i njihovoj isporuci unutar bolničkih zidova. Uglavnom, ovaj pomoćnik je robotski komplet prve pomoći, čija je visina 130 cm. Robot je sposoban nositi do 20 kg, što je sasvim dovoljno za kretanje po bolnici veliki broj razne droge i uzorke. Prilikom kretanja, Hospi je u mogućnosti da izbjegne prepreke, pa je rizik da će se sudariti sa osobljem ili posjetiocima bolnice sveden na gotovo nulu.
"RP Vita"
Ovaj robot može pružiti pomoć u savjetovanju na daljinu. Virtuelni "asistent" omogućava ljekaru koji prisustvuje da obavi obilazak za nekoliko minuta. Osim toga, zahvaljujući robotu, postaje moguće pratiti status teško bolesnih pacijenata zahtijevaju posebnu pažnju tokom dana i noći.
Visina čuda tehnologije je 1,5 metara. Unutar robota je ugrađen sistem specijalnih zvučnih i laserskih senzora, zbog kojih se gradi ruta jedinice. Opremljen je i ekranom koji će prikazati lice ljekara koji prisustvuje. Zahvaljujući tome, imitira se punopravna komunikacija s pacijentima, koji u potpunosti osjećaju prisustvo medicinskog djelatnika. "RP Vita" je opremljena i savremenim dijagnostičkim alatima. Za rad sa jedinicom dovoljan je laptop ili tablet.
"Hal"
Ovaj robot je specijalizovani egzoskelet, zahvaljujući kojem će paralizovani ljudi moći u potpunosti da se kreću.
Senzori opreme fiksiraju se na kožu pacijenata i počinju očitati snagu impulsa koji dolaze iz određenih mišića. Ako bilo koji čvor ne radi u potpunosti, tada se aktivira egzoskelet, a organi primaju naboje potrebne za njihov rad.
Danas je robot predstavljen u dvije verzije: cijeli kostur ili samo noge.
"Watson"
Ovaj superkompjuter je opremljen sa 90 servera, svaki sa po četiri procesora, svaki sa osam jezgara. RAM robota je šesnaest terabajta. "Watson" je onkolog koji je u stanju da postavlja dijagnoze kratko vrijeme. Jedinica je opremljena odličnom umjetna inteligencija, zahvaljujući čemu je u stanju brzo pročitati informacije i donijeti potrebne zaključke. Robot obrađuje do 600.000 medicinskih priručnika i drugih dokumenata potrebnih za dijagnozu za nekoliko minuta. Ostaje da doktor učita bolest pacijenta u pamćenje i dobije vjerovatnu dijagnozu. Osim toga, Watsonu se mogu postavljati pitanja, ali zasad samo pismeno.
Konačno
Na osnovu tehnologija koje se brzo razvijaju, lako je zaključiti da će roboti u medicini biti nezamjenjivi u budućnosti. Oni će omogućiti medicinskim ustanovama da pređu na novi nivo dijagnostike i liječenja najsloženijih bolesti. Ovo se odnosi i na mentalno bolesne.
slajd 2
Medicinska robotika
Za restauratorsku medicinu i rehabilitaciju Roboti za održavanje života Roboti za dijagnostiku, terapiju, hirurgiju Aktivne biokontrolisane proteze, egzoskeleti Tačkasta i klasična masaža, fotelje Aktivni i pasivni pokreti udova u zglobovima Minimalno invazivni za dijagnostiku i hirurgiju instrumenti za službu vodiča hirurga za starije osobe automatska soba
slajd 3
Robot "Lokomat" za izvođenje pokreta udova u zglobovima kuka, koljena i skočnog zgloba.
slajd 4
aktivne proteze kolenskog zgloba Aktivne proteze i egzoskeleti
slajd 5
proteze aktivna pasivna trakcija protozoa Miotonični bioelektrični Bez povratne veze Sa povratnom trakcijom
slajd 6
robot Unimate Puma 560 Prvi hirurški robot Unimate Puma 560 stvoren je kasnih 1980-ih u Americi. Ovaj robot je, u stvari, bila velika ruka sa dva kandžasta procesa koji su se mogli rotirati jedan u odnosu na drugi. Opseg pokreta - 36 inča. Robot je imao prilično ograničen raspon pokreta i korišten je u neurohirurgiji za držanje instrumenata tokom stereotaksične biopsije.
Slajd 7
1998. godine pojavio se aktivni robot ZEUS, dizajniran za daljinsku endoskopsku hirurgiju. Paralelno sa ZEUS-om stvoren je još jedan sličan sistem, nazvan DA VINCI. ZEUS
Slajd 8
HEXAPOD
Slajd 9
Robot po imenu "Da Vinci"
Slajd 10
Da Vinci robot je napredni hirurški robot, najrašireniji u svijetu. Robota upravlja doktor-hirurg i opremljen je sa četiri "ruke" - jedna ruka slika, a tri ruke rade - ove ruke imaju maksimalan stepen slobode i pokretljivosti, bolji od ljudske ruke. Ove ruke se kroz najtanje rezove uvode u operativni prostor na tijelu i pružaju kirurgu ne samo dodatne ruke za operaciju, već i savršeniju slobodu kretanja u odnosu na konvencionalnu kirurgiju. Hirurg kontroliše operaciju sa svoje kontrolne table koja se nalazi u blizini operisanog pacijenta i sa koje pokreće operacione ruke i kontroliše sve što se dešava u operacionoj sali.
slajd 11
Prednosti korišćenja ovog uređaja Robot hirurgu pruža maksimalan stepen slobode i bolju pokretljivost, te mu na taj način omogućava da izvodi pokrete koji ljudska ruka nesposoban za izvođenje. Robotska ruka je jača i stabilnija od ljudske ruke.Slika koju kamera prenosi hirurgu je uvećana 3D slika, što olakšava lociranje povrede i lečenje.Operacija je manje invazivna od konvencionalne hirurgije jer rezovi su trbušni zid znatno manje od konvencionalnih rezova Oporavak je brži i boravak u bolnici kraći Krvarenje iz operisanog područja je minimalno, a rani postoperativni period je posebno kratak
slajd 12
Operacije u toku * Oporavak mitralni zalistak* Revaskularizacija miokarda * Ablacija srčanog tkiva * Instalacija epikardijalnog pejsmejkera za biventrikularnu resinhronizaciju * Želučana premosnica * Nissen fundoplikacija * Histerektomija i miomektomija * Operacija kičme, zamjena diska * Timektomija - operacija uklanjanja timus * Lobektomija pluća* Ezofagektomija * Resekcija tumora medijastinuma * Radikalna prostatektomija * Pijeloplastika * Uklanjanje mokraćne bešike * Radikalna nefrektomija i resekcija bubrega * Reimplantacija uretera
slajd 13
Pogledajte sve slajdove
Kazan State
Tehnološki univerzitet
Sažetak na temu:
Robotika u medicini
Ispunjava učenik grupe
Nigmatullin A.R.
Kazan 2010.
Uvod
1. Vrste medicinskih robota
Zaključak
Uvod
U eri brzog razvoja nauke i tehnologije, u većini se pojavljuju mnoge različite inovacije raznim oblastima. Police supermarketa su ispunjene egzotičnom hranom, odjećom najnoviji materijali, a u hipermarketima elektronike i dalje, nemoguće je pratiti razvoj novih izuma. Sve uobičajeno staro brzo se zamjenjuje neobičnim, novim, na koje se nije lako naviknuti. Ali da nema napretka, onda ljudi ne bi znali mnoge misterije koje još nisu otkrivene, a priroda ih pažljivo skriva od nas. Uprkos svemu tome, zahvaljujući visokom profesionalizmu savremenih fizičara, konstantno se provode razvoji u različitim oblastima. Jednostavnu osobu jedva da je zbunilo pitanje šta se novo može uvesti u ovaj već beskonačno civilizovan i progresivan svijet. Na primjer, razmotrite naš svijet kakav je bio prije sto godina. Nije bilo ni televizora, ni kompjutera, ni kućnih aparata, bez kojih savremeni čovek svakodnevnica jednostavno nije bila dovoljna ni prije 10 godina, kada Mobiteli samo - tek izašli i bili su glomazni i vrlo malo funkcionalni, što se tiče kompjuterske tehnologije. Nauka pokreće svijet naprijed, a u bilo kojoj oblasti ljudskog života potrebna je neka vrsta inovacije. U ovom primeru bih kao specifičan aspekt izdvojio oblast medicine, odnosno njen tehnički potencijal. Medicina također ne miruje, pojavljuju se noviji i složeniji uređaji, za održavanje života osobe, mnogi uređaji mogu biti primjer za to, na primjer, aparat za umjetna ventilacija pluća, ili aparat za veštački bubreg itd. Pojavili su se minijaturni mjerači šećera u krvi, elektronski mjerači pulsa i tlaka, ova lista se može više puta dopunjavati. Konkretnije, želio bih se zadržati na primjeru uvođenja robotike u medicinsku industriju. Od kraja 20. vijeka ljudi stvaraju razne robote, koji su tokom proteklog vremena značajno poboljšani i modernizirani. Trenutno postoje roboti - pomoćnici, vojni razvoj robota, svemirski, kućni i naravno medicinski. Zatim, vrijedi detaljnije analizirati koje vrste robota i za koju primjenu postoje u datom trenutku.
Vrste medicinskih robota
Jedno od najpoznatijih i najslavnijih dostignuća novijeg vremena je robot pod nazivom "Da Vinci", koji je, kao što možete pretpostaviti, dobio ime po velikom inženjeru, umjetniku i naučniku Leonardu Da Vinčiju. Novost omogućava hirurzima da izvode najsloženije operacije bez dodirivanja pacijenta i uz minimalno oštećenje tkiva. Robot koji se može primijeniti u kardiologiji, ginekologiji, urologiji i opšta hirurgija, demonstrirali su Medicinski centar Univerziteta u Arizoni i odjel za hirurgiju.
Tokom operacije sa "da Vinčijem" hirurg se nalazi nekoliko metara od operacionog stola za kompjuterom, na čijem monitoru se prikazuje trodimenzionalna slika operisanog organa. Doktor kontroliše suptilno hirurški instrumenti prodire u tijelo pacijenta kroz male rupice. Takvi instrumenti na daljinsko upravljanje mogu se koristiti za precizne operacije na malim i teško dostupnim dijelovima tijela.
Dokaz da Vinčijevih izvanrednih sposobnosti je prva potpuno endoskopska bajpasa na svijetu, nedavno izvedena u Columbia Presbyterianu medicinski centar u Njujorku. Jedinstvenu operaciju izveli su Michael Argenziano, direktor Centra za robotsku kardiohirurgiju, i dr. Craig Smith, šef odjela za kardiotorakalnu hirurgiju. Istovremeno, koristili su samo tri male rupe - dvije za manipulatore i jednu za video kameru. Da bi razumjeli šta to znači, samo osoba koja je ikada promatrala "tradicionalnu" operaciju otvoreno srce.
Postupci ekipe koja "otvara" grudi pacijenta ostavljaju neizbrisiv utisak na pridošlicu (na novinarskom zadatku sam nekako morao biti u ovoj ulozi). Još uvijek se sjećam naježivanja po cijelom tijelu od užasnog cviljenja kružne pile koja je rezala grudnu kost i ogromne rane po kojoj su se užurbano motale ruke u krvavim gumenim rukavicama.
U Sjedinjenim Državama, premosnica ili premosnica koronarne arterije je najčešća operacija na otvorenom srcu. Svake godine 375 hiljada ljudi ovdje se podvrgne ovoj proceduri. Široko uvođenje da Vincija moglo bi im olakšati živote pomažući pacijentima da se brže oporave nakon operacije i ranije otpuste iz bolnica.
Dr Alan Hamilton, glavni hirurg u Arizona da Vinci centru za testiranje, generalno je uveren da će robotika revolucionisati hirurgiju. Za sada je ova revolucija tek na početku, ali u ... film “da Vinci” je već odjeknuo. Hirurški robot igrao je ulogu u najnovijem filmu serije o Jamesu Bondu, Umri drugi dan.
Na početku filma prikazane su tri mehaničke ruke u krupnom planu kako preturaju po tijelu zarobljenog 007. "da Vinci" sada radi. - Filmovi o Jamesu Bondu oduvijek su me fascinirali demonstracijama neviđenih tehničkih inovacija. Ali nikada nisam mislio da će jednog dana odjel na čijem sam čelu sarađivati sa producentima Bonda.
Da Vinci je samo jedan primjer razvoja nove industrije u medicini.
Drugi roboti se koriste u raznim operacijama, sve do operacije mozga. Za sada su ovi uređaji prilično glomazni, ali liječnici se nadaju pojavi minijaturnih asistenata. Prošlog ljeta, na primjer, energetski odjel američke Nacionalne laboratorije Sandia u Albuquerqueu već je napravio najmanjeg robota na svijetu od jednog centimetra. A britanska korporacija Nanotechnology Development razvija malenog fraktalnog kirurga, koji će se samostalno sastavljati od još manjih blokova unutar ljudskog tijela, tamo izvoditi potrebne radnje i sam se rastavljati.
Sada je robot opremljen najnaprednijim "očima" na svijetu (što dokazuje saopštenje za javnost kompanije). Ranije je imao trodimenzionalnu viziju, ali je visoka definicija postignuta tek sada.
Nova verzija omogućava da dva hirurga istovremeno prate operaciju, a jedan od njih može da asistira i nauči veštine od starijih kolega. Na radnom displeju može se prikazati ne samo slika sa kamera, već i dva dodatna parametra, kao što su ultrazvuk i EKG podaci.
Višekraki da Vinci vam omogućava da operišete sa velikom preciznošću, a samim tim i uz minimalne intervencije u telu pacijenta. Kao rezultat toga, oporavak nakon operacije je brži nego inače (fotografija 2009 Intuitive Surgical)
Još jedna zanimljiva vijest. Zaposleni sa Univerziteta Vanderbilt (SAD) osmislili su koncept novog automatskog kognitivnog sistema TriageBot. Mašine će skupljati medicinske informacije, obavljaju osnovna dijagnostička mjerenja i na kraju postavljaju privremene dijagnoze dok se ljudi bave hitnijim pitanjima. Zbog toga će pacijenti manje čekati, a specijalisti će slobodnije disati i značajno smanjiti broj grešaka. Pacijenti hitne pomoći primaju se u životnoj opasnosti. Ljekari im moraju posvetiti prioritetnu pažnju. Roboti bi se mogli pobrinuti za preostalih 60%.Ukoliko projekat bude uspješan, za pet godina će u blizini šaltera za prijavu biti elektronski terminali, poput onih postavljenih na aerodromima, kao i posebne "pametne" stolice i mobilni roboti. Prijem, pacijent se prije svega mora prijaviti. U predloženom sistemu, osoba u pratnji će moći da unese sve potrebne podatke putem terminala sa ekranom osetljivim na dodir. Dostupna su glasovna uputstva. U tom slučaju, aparat će moći prepoznati prisustvo kritičnih informacija (na primjer, akutni bol u grudima) i o tome obavijestiti doktora kako bi pacijent bio zbrinut što je prije moguće. U suprotnom, pacijent će biti upućen u čekaonicu.U skladu sa ovim početnim informacijama izrađuje se plan za detaljniju dijagnozu pacijenta. U predloženom sistemu najjednostavniji zahvati se mogu raditi već u čekaonici, na posebnoj stolici koja će mjeriti krvni pritisak, puls, saturaciju krvi kiseonikom, brzinu disanja, visinu i težinu. Osim toga, mobilni asistenti će periodično provjeravati stanje pacijenata u čekaonici, obraćajući posebnu pažnju na krvni pritisak, brzinu pulsa i eventualno intenzitet bola. U slučaju otkrivanja kritičnih promjena, robot je dužan obavijestiti ljudsko osoblje.Posljednji element TriageBot sistema je administrator koji prati mašine, obezbjeđuje komunikaciju sa bolničkom bazom podataka i služi kao posrednik između automatike i ljekara. Planirano je da se sprovede niz studija tokom kojih će se utvrditi tačan skup funkcija robota i njihovih izgled. Paralelno se razvijaju prototipovi.
Za preciznije i praktičnije proračune, naučnici su stvorili divnog robota - farmaceuta. Elektronsko-mehaničko čudo koje radi u velikom podrumu Prezbiterijanske bolnice u Albukerkiju u Novom Meksiku zove se Rosie. "Roditelj" ove moćne mehaničke jedinice, koja se kreće duž šine od četiri metra u mračnoj staklenoj prostoriji, je nova divizija Intel Corporation - Intel Community Solutions, koja koristi dostignuća kompanije za rješavanje društvenih problema.
Kazan State
Tehnološki univerzitet
Sažetak na temu:
Robotika u medicini
Ispunjava učenik grupe
Nigmatullin A.R.
Kazan 2010.
Uvod
1. Vrste medicinskih robota
Zaključak
Uvod
U eri brzog razvoja nauke i tehnologije, postoji mnogo različitih inovacija u različitim oblastima. Police supermarketa pune su egzotične hrane, tržni centri dobijaju odjeću od najnovijih materijala, a hipermarketi elektronike idu još dalje, nemoguće je pratiti razvoj novih izuma. Sve uobičajeno staro brzo se zamjenjuje neobičnim, novim, na koje se nije lako naviknuti. Ali da nema napretka, onda ljudi ne bi znali mnoge misterije koje još nisu otkrivene, a priroda ih pažljivo skriva od nas. Uprkos svemu tome, zahvaljujući visokom profesionalizmu savremenih fizičara, konstantno se provode razvoji u različitim oblastima. Jednostavnu osobu jedva da je zbunilo pitanje šta se novo može uvesti u ovaj već beskonačno civilizovan i progresivan svijet. Na primjer, razmotrite naš svijet kakav je bio prije sto godina. Nije bilo ni televizora, ni kompjutera, ni kućnih aparata, bez kojih moderan čovjek jednostavno nije mogao u svakodnevnom životu ni prije 10 godina, kada su mobiteli tek izašli i bili glomazni i vrlo malo funkcionalni, što se tiče kompjuterske opreme. Nauka pokreće svijet naprijed, a u bilo kojoj oblasti ljudskog života potrebna je neka vrsta inovacije. U ovom primeru bih kao specifičan aspekt izdvojio oblast medicine, odnosno njen tehnički potencijal. Medicina također ne miruje, pojavljuju se noviji i složeniji uređaji za održavanje života ljudi, primjer za to mogu biti mnogi uređaji, na primjer, uređaj za umjetnu ventilaciju pluća, ili uređaj za umjetni bubreg itd. Pojavili su se minijaturni mjerači šećera u krvi, elektronski mjerači pulsa i tlaka, ova lista se može više puta dopunjavati. Konkretnije, želio bih se zadržati na primjeru uvođenja robotike u medicinsku industriju. Od kraja 20. vijeka ljudi stvaraju razne robote, koji su tokom proteklog vremena značajno poboljšani i modernizirani. Trenutno postoje roboti - pomoćnici, vojni razvoj robota, svemirski, kućni i naravno medicinski. Zatim, vrijedi detaljnije analizirati koje vrste robota i za koju primjenu postoje u datom trenutku.
Vrste medicinskih robota
Jedno od najpoznatijih i najslavnijih dostignuća novijeg vremena je robot pod nazivom "Da Vinci", koji je, kao što možete pretpostaviti, dobio ime po velikom inženjeru, umjetniku i naučniku Leonardu Da Vinčiju. Novost omogućava hirurzima da izvode najsloženije operacije bez dodirivanja pacijenta i uz minimalno oštećenje tkiva. Robota, koji se može koristiti u kardiologiji, ginekologiji, urologiji i opštoj hirurgiji, demonstrirali su Medicinski centar Univerziteta u Arizoni i Odeljenje za hirurgiju.
Tokom operacije sa "da Vinčijem" hirurg se nalazi nekoliko metara od operacionog stola za kompjuterom, na čijem monitoru se prikazuje trodimenzionalna slika operisanog organa. Lekar kontroliše tanke hirurške instrumente koji kroz male rupice prodiru u telo pacijenta. Takvi instrumenti na daljinsko upravljanje mogu se koristiti za precizne operacije na malim i teško dostupnim dijelovima tijela.
Prvi potpuno endoskopski premosnik na svijetu, nedavno izveden u Columbia Presbyterian Medical Center u New Yorku, dokaz je izuzetnih da Vinčijevih sposobnosti. Jedinstvenu operaciju izveli su Michael Argenziano, direktor Centra za robotsku kardiohirurgiju, i dr. Craig Smith, šef odjela za kardiotorakalnu hirurgiju. Istovremeno, koristili su samo tri male rupe - dvije za manipulatore i jednu za video kameru. Samo osoba koja je ikada posmatrala “tradicionalnu” operaciju na otvorenom srcu može razumjeti šta to znači.
Postupci ekipe koja "otvara" grudi pacijenta ostavljaju neizbrisiv utisak na pridošlicu (na novinarskom zadatku sam nekako morao biti u ovoj ulozi). Još uvijek se sjećam naježivanja po cijelom tijelu od užasnog cviljenja kružne pile koja je rezala grudnu kost i ogromne rane po kojoj su se užurbano motale ruke u krvavim gumenim rukavicama.
U Sjedinjenim Državama, premosnica ili premosnica koronarne arterije je najčešća operacija na otvorenom srcu. Svake godine 375 hiljada ljudi ovdje se podvrgne ovoj proceduri. Široko uvođenje da Vincija moglo bi im olakšati živote pomažući pacijentima da se brže oporave nakon operacije i ranije otpuste iz bolnica.
Dr Alan Hamilton, glavni hirurg u Arizona da Vinci centru za testiranje, generalno je uveren da će robotika revolucionisati hirurgiju. Za sada je ova revolucija tek na početku, ali u ... film “da Vinci” je već odjeknuo. Hirurški robot igrao je ulogu u najnovijem filmu serije o Jamesu Bondu, Umri drugi dan.
Na početku filma prikazane su tri mehaničke ruke u krupnom planu kako preturaju po tijelu zarobljenog 007. "da Vinci" sada radi. - Filmovi o Jamesu Bondu oduvijek su me fascinirali demonstracijama neviđenih tehničkih inovacija. Ali nikada nisam mislio da će jednog dana odjel na čijem sam čelu sarađivati sa producentima Bonda.
Da Vinci je samo jedan primjer razvoja nove industrije u medicini.
Drugi roboti se koriste u raznim operacijama, sve do operacije mozga. Za sada su ovi uređaji prilično glomazni, ali liječnici se nadaju pojavi minijaturnih asistenata. Prošlog ljeta, na primjer, energetski odjel američke Nacionalne laboratorije Sandia u Albuquerqueu već je napravio najmanjeg robota na svijetu od jednog centimetra. A britanska korporacija Nanotechnology Development razvija malenog fraktalnog kirurga, koji će se samostalno sastavljati od još manjih blokova unutar ljudskog tijela, tamo izvoditi potrebne radnje i sam se rastavljati.
Sada je robot opremljen najnaprednijim "očima" na svijetu (što dokazuje saopštenje za javnost kompanije). Ranije je imao trodimenzionalnu viziju, ali je visoka definicija postignuta tek sada.
Nova verzija omogućava da dva hirurga istovremeno prate operaciju, a jedan od njih može da asistira i nauči veštine od starijih kolega. Na radnom displeju može se prikazati ne samo slika sa kamera, već i dva dodatna parametra, kao što su ultrazvuk i EKG podaci.
Višekraki da Vinci vam omogućava da operišete sa velikom preciznošću, a samim tim i uz minimalne intervencije u telu pacijenta. Kao rezultat toga, oporavak nakon operacije je brži nego inače (fotografija 2009 Intuitive Surgical)
Još jedna zanimljiva vijest. Zaposleni sa Univerziteta Vanderbilt (SAD) osmislili su koncept novog automatskog kognitivnog sistema TriageBot. Mašine će prikupljati medicinske informacije, obavljati osnovna dijagnostička mjerenja i na kraju postavljati preliminarne dijagnoze dok ljudi rade na hitnijim pitanjima. Zbog toga će pacijenti manje čekati, a specijalisti će slobodnije disati i značajno smanjiti broj grešaka. Pacijenti hitne pomoći primaju se u životnoj opasnosti. Ljekari im moraju posvetiti prioritetnu pažnju. Roboti bi se mogli pobrinuti za preostalih 60%.Ukoliko projekat bude uspješan, za pet godina će u blizini šaltera za prijavu biti elektronski terminali, poput onih postavljenih na aerodromima, kao i posebne "pametne" stolice i mobilni roboti. Prijem, pacijent se prije svega mora prijaviti. U predloženom sistemu, osoba u pratnji će moći da unese sve potrebne podatke putem terminala sa ekranom osetljivim na dodir. Dostupna su glasovna uputstva. U tom slučaju, aparat će moći prepoznati prisustvo kritičnih informacija (na primjer, akutni bol u grudima) i o tome obavijestiti doktora kako bi pacijent bio zbrinut što je prije moguće. U suprotnom, pacijent će biti upućen u čekaonicu.U skladu sa ovim početnim informacijama izrađuje se plan za detaljniju dijagnozu pacijenta. U predloženom sistemu najjednostavniji zahvati se mogu raditi već u čekaonici, na posebnoj stolici koja će mjeriti krvni pritisak, puls, saturaciju krvi kiseonikom, brzinu disanja, visinu i težinu. Osim toga, mobilni asistenti će periodično provjeravati stanje pacijenata u čekaonici, obraćajući posebnu pažnju na krvni pritisak, brzinu pulsa i eventualno intenzitet bola. U slučaju otkrivanja kritičnih promjena, robot je dužan obavijestiti ljudsko osoblje.Posljednji element TriageBot sistema je administrator koji prati mašine, obezbjeđuje komunikaciju sa bolničkom bazom podataka i služi kao posrednik između automatike i ljekara. Planirano je da se sprovede niz studija tokom kojih će se utvrditi tačan skup funkcija robota i njihov izgled. Paralelno se razvijaju prototipovi.
Za preciznije i praktičnije proračune, naučnici su stvorili divnog robota - farmaceuta. Elektronsko-mehaničko čudo koje radi u velikom podrumu Prezbiterijanske bolnice u Albukerkiju u Novom Meksiku zove se Rosie. "Roditelj" ove moćne mehaničke jedinice, koja se kreće duž šine od četiri metra u mračnoj staklenoj prostoriji, je nova divizija Intel Corporation - Intel Community Solutions, koja koristi dostignuća kompanije za rješavanje društvenih problema.
Rosiein posao je da pripremi i distribuira stotine lijekova. Radi danonoćno, praktički ne pravi pauze i pritom nimalo ne griješi. Za dve i po godine rada u bolničkoj apoteci nije bilo nijednog slučaja da je pacijentu poslat pogrešan lek. Rozina tačnost rada je 99,7 posto, što znači da se sortiranje i doziranje propisanih lijekova nikada ne razlikuju od onih navedenih u ljekarskim receptima.
Štaviše, Rosy je pomogla da se na vrijeme uoči mnogo grešaka. Rosie nikada neće poslati lijek koji je istekao bolesnoj osobi. Ključ njegove tačnosti su državni standardi kontrole kvaliteta ugrađeni u elektronski mozak mašine. U međuvremenu, prema podacima Nacionalni institut oko 50.000 ljudi umre svake godine u Washingtonu zbog grešaka u liječenju u zemlji. Ali priprema i distribucija lijekova nije jedini problem koji je Prezbiterijanska bolnica riješila uz Rosienu pomoć. Prije nego što se pojavio, bilo je vrlo teško pratiti puštanje droge: zaposleni su provodili dosta vremena brojeći tablete tako da nijedna od njih nije ostala nestala. Danas ih je robot Rosie oslobodio ovog rutinskog posla.
Ali to nije sve. Mehaničkim "rukom", klizeći duž šine, Rosie skuplja male paketiće tableta obješenih duž zidova, od kojih svaka ima jedinstveni bar kod. Zatim ih stavlja u zatvorene koverte i šalje pacijentima.
Rođena su i dva robota pomoćnika - robot dadilja koji brine o bolesnim osobama, posebno oboljelima od Alchajmerove bolesti, i robot fizioterapeut koji omogućava ljudima koji su imali moždani udar da se brže prilagode.
Nedavno su američki pacijenti sa Alchajmerom dobili pomoćnika koji im olakšava komunikaciju sa doktorima i rođacima. Opremljen kamerom, ekranom i svim potrebnim za bežičnu komunikaciju putem interneta, robot Companion omogućava doktoru da kontaktira pacijenta koji se nalazi u specijalizovanoj klinici. Robot se također koristi za obuku osoblja, pomoć pacijentima s poteškoćama u kretanju i komunikaciju s djecom. Začudo, pacijenti, koji inače nerado prihvataju bilo šta novo, prilično su dobro reagovali na mehaničkog sagovornika: pokazivali su na njega, smejali se, čak pokušavali da razgovaraju sa njim.
Prema Yulin Wang-u, izvršnom direktoru InTouch Health-a, kompanije koja je napravila mašinu, upotreba robota u brizi o starima može ublažiti problem starenja nacije. U uslovima kada će do 2010. godine broj penzionera u zemlji porasti na 40, a do 2030. na 70 miliona, to je veoma važno. U međuvremenu, kompanija će iznajmiti svoje robote staračkim domovima. U budućnosti, kompanija planira kreiranje robota koji mogu pokretati invalidska kolica.
Pravi iskorak u budućnost napravili su inženjeri sa Massachusetts Institute of Technology, koji su fizioterapeuta zamijenili robotom. Kao što znate, ljudi koji su imali moždani udar dugo zaboravljaju na svoj uobičajeni život. Tokom mnogo mjeseci, pa čak i godina, ponovo uče hodati, držati kašiku u rukama, obavljati one svakodnevne radnje o kojima prije nisu ni razmišljali. Sada im mogu pomoći ne samo doktori, već i roboti.
Govorimo o fizioterapijskim seansama neophodnim za uspostavljanje koordinacije pokreta ruku. Sada pacijenti obično rade sa doktorima koji im pokazuju odgovarajuće vježbe. Na odjelu za rehabilitaciju gradske bolnice u Bostonu, gdje se testira nova instalacija, rekonvalescent od moždanog udara pozvan je da koristi džojstik za kretanje po ekranu zadata putanja mali kursor. Ako osoba to ne može učiniti, kompjuterski upravljana džojstika uz pomoć ugrađenih elektromotora pomjerit će njegovu ruku u željeni položaj.
Doktori su bili zadovoljni radom noviteta. Za razliku od čovjeka, robot može izvoditi iste pokrete hiljade puta dnevno, a da se ne umori. Što se tiče samih ljekara, oni se ne bi trebali bojati nezaposlenosti: umjesto da satima sjede s bolesnima, moći će da razviju nove, efikasnije programe obuke.
Kako je medicina prilično velika oblast nauke, nije prošla bez intervencije moderne nanotehnologije. Evo šta se može primijetiti u ovom dijelu.
Bakterije nasumično trepere pod mikroskopom i iznenada se smrzavaju na mjestu. Zatim, kao po dogovoru, počinju da se redaju u pravu liniju. Za nekoliko sekundi mikrobi zauzimaju svoja mjesta u koloni, a onda se cijeli sistem pokreće - bakterije se, kao na komandu, sinhrono okreću ulijevo.
Kretanja mikroba su zaista kontrolisana. To radi naučnik koji sjedi za konzolom - profesor na Politehničkoj školi u Montrealu Sylvan Martel. Napravljen od strane kanadskog naučnika, instalacija kontroliše kretanje bakterija pomoću magnetnog polja sa tačnošću od hiljaditih delova milimetra. Nedavno je istraživač pokazao svoj uređaj u akciji. 5000 bakterija koordiniralo je pokretne mikroskopske polimerne blokove u kapi vode i presavijalo ih u minijaturnu strukturu.
Ovo je samo početak testova. U bliskoj budućnosti, takva "radna snaga" može se koristiti sa većom koristi - u medicini. Laboratorije širom svijeta dugi niz godina pokušavaju stvoriti MIKROROBOTE koji bi mogli obavljati različite operacije unutar tijela pacijenata. Stvari nisu otišle dalje od najjednostavnijih inženjera prototipa. Sada naučnici imaju priliku da zaobiđu - mikroorganizmi zamjenjuju složene i neefikasne uređaje.
Struktura koju su podigle bakterije može se vidjeti samo pod mikroskopom. Podseća na egipatsku piramidu. Sličnost nije slučajna. „Piramide su jedan od prvih ljudskih koraka za stvaranje zaista složenih struktura“, kaže Sylvan Martel. “Mislili smo da bi bilo simbolično da mikroorganizmi urade upravo takav zadatak.” Prave piramide su se gradile dugi niz godina, a bakterije su uspjele modelom za 15 minuta. I to uprkos činjenici da su građevinski blokovi bili mnogo veći od samih "radnika".
Mikroorganizmi su radili zajedno. Pod mikroskopom, 5000 bakterija izgledalo je kao neprekidni tamni oblak. Ovaj roj visi preko jedne od "cigli". U sljedećoj sekundi, mikrobi počinju polako, ali sigurno gurati blok na mjesto navedeno na crtežu. „Za sada samo testiramo tehnologiju“, kaže Martel. “U principu, sve iste stvari se mogu uraditi mnogo brže.”
Tajna uspjeha leži u izvanrednim sposobnostima ovih mikroorganizama. Kanadski naučnici u svom radu koriste bakteriju Magnetospirillum magnetotacticum. „Pokazalo se da su to pravi šampioni“, objašnjava Martel. “One se kreću za red veličine brže od drugih bakterija.” Osim toga, ovi mikroorganizmi su osjetljivi na magnetna polja - akumuliraju jedinjenja željeza u velikim količinama. Naučnici još ne razumiju dobro zašto je to potrebno mikrobima. Ali sada je jasno kako osoba može koristiti takvu funkciju. Uz pomoć magnetnog polja, Martel tjera bakterije da se okrenu u pravom smjeru. Zatim se kreću samostalno - imaju posebne flagele koje rade kao brodski propeleri.
Mogu se kretati ne samo u kapi vode pod mikroskopom. Kanadski naučnik uneo je bakterije u krv laboratorijskih pacova i pomoću magnetnog polja naterao mikrobe da manevrišu u krvnim sudovima. Pokazalo se da se bakterije mogu kretati čak i protiv struje. Istina, uspjeli su savladati protok samo u malim kapilarama, gdje je krv sporo cirkulirala. U velikim arterijama "plivači" su beznadežno odneseni - brzina tečnosti tamo je dostigla nekoliko desetina centimetara u sekundi. Ovi mikrobi nisu sposobni da se razmnožavaju u krvi, tako da njihovo prisustvo nije uticalo na zdravlje glodara. Mikroorganizmi su se neko vrijeme kretali kroz sudove, a zatim umirali.
Na efikasnosti bakterijskih motora bi pozavideo svaki inženjer. „Glavni problem koji pokušava da se stvore medicinski MIKROROBOTI slome su njihove dimenzije“, kaže Vladimir Lobaskin, fizičar na Univerzitetskom koledžu u Dablinu. “Zahtjevi za veličinu ovih uređaja su takvi da im je vrlo teško stvoriti dovoljno snažan motor.” Sam Lobaskin se bavi teorijskim proračunima efikasnosti upravo takvih mikroskopskih motora. “Tehničke karakteristike” Martelove bakterije ostavile su veliki utisak na fizičara: “Ovo je gotovo gotov sistem za rješavanje medicinskih problema”.
Čini se da programeri pravih MICROROBOTA zaista nemaju šta da odgovore na ovo. Jedan od najnovijih prototipova stvoren je prije nekoliko godina u Švicarskom institutu za robotiku i inteligentne sisteme. To je sićušna metalna spirala koja se može vidjeti samo pod vrlo moćnim mikroskopom. Kada se nađe u naizmjeničnom magnetskom polju, počinje da se okreće i radi kao propeler. Smjer kretanja ovog uređaja također se može kontrolirati pomoću magneta.
S vremenom, programeri očekuju da će ga koristiti za isporuku lijekova u različita tkiva. ljudsko tijelo. Za sada ne ide baš najbolje. Ovi proizvodi su oko deset puta sporiji od "živih robota" koji se koriste u Kanadi. O manevrima u krvnim sudovima ne treba ni govoriti. To nije iznenađujuće, siguran je Martel. Tokom miliona godina, evolucija je uradila dobar posao sa bakterijama. Bit će vrlo teško brzo stvoriti isti savršeni umjetni uređaj.
Zato su biotehnolozi sa korejskog nacionalnog univerziteta Chunnam pokušali u svom radu spojiti dva suprotna pristupa. Prototip medicinskog MICROROBOT-a koji su kreirali izgrađen je od sintetičkog polimera i ćelija ljudskog srčanog mišića - kardiomiocita. Ćelije su razvučene na fleksibilnom plastičnom okviru na posebnim nogama. Skupljanjem, ćelije pokreću čitavu strukturu, a uređaj počinje da se kreće nogama. Programeri sugerišu da će u budućnosti takvi roboti moći da putuju krvni sudovičovek se drži za zidove. Takvi proizvodi će moći funkcionisati jako dugo - "ćelijski motor" kao gorivo koristi glukozu otopljenu u krvi.
„Prije samo nekoliko godina, priča o robotima koji isporučuju lijekove do određenih tačaka u tijelu izgledala je kao fantazija“, kaže Aleksej Snježko, fizičar u Nacionalnoj laboratoriji Argonne (SAD). “Sada je jasno da će u vrlo bliskoj budućnosti početi da se testiraju na ljudima.”
Kako će to izgledati već je jasno. U jednom od najnovijih eksperimenata, Sylvan Martel i njegove kolege uneli su bakterije u tijelo pacova oboljelog od raka. A onda su je stavili na medicinski tomograf. Ovi uređaji koriste jake magnetna polja za izradu trodimenzionalnih mapa pacijentovog tijela. Nakon male izmjene, instalacija se pretvorila u komandno mjesto za mikrobe. Uz njegovu pomoć, naučnici su bakteriju proveli kroz cirkulatorni sistem glodara direktno do područja tumora. Mikroorganizmi su isporučivali trening opterećenje - fluorescentnu supstancu - na zahvaćeno područje. Uskoro Martel planira ponoviti eksperiment. Ovaj put, bakterije će nositi lijek protiv raka.
Takođe, nanotehnolozi su demonstrirali prilično impresivne uzorke elektronske kože. E-skin je prvi put osjetio dodir leptira
Rešetku od najtanjih poluprovodničkih filamenata, kombinovanu sa elektrodama i promjenom provodljivosti kao odgovor na pritisak gumom tipa PSR (gore), kalifornijski majstori su pretvorili u "kožni preklop" (ispod) (ilustracije Kuniharu Takei et al./). Prirodni materijali).
Na ovom crtežu kože robota, svaki crni kvadrat odgovara jednom "pikselu", elementarnoj tački odgovornoj za dodir (ilustracija Ali Javey i Kuniharu Takei, UC Berkeley). Autori reklamiraju osjetljivost kože šarenom fantazijom: a robot sa takvim manipulatorom mogao bi lako da rukuje kokošjim jajetom, a da ga ne ispusti ili zgnječi (ilustracija Ali Javey, Kuniharu Takei/UC Berkeley).
Još jedna ilustracija osjetljivosti Stanford senzora: registruje dodire peruanskog leptira Chorinea faunus (fotografija L.A. Cicero/Stanford University).
Mnoge kopije su već razbijene oko problema stvaranja robotskog analoga najvećeg ljudskog organa. Glavno pitanje– kako reprodukovati neverovatnu osetljivost kože ko može osjetiti dah povjetarca od letećeg insekta? Nedavno su dvije istraživačke grupe iz Kalifornije istovremeno objavile svoje impresivne odgovore.
Prvi tim, sa Univerziteta Kalifornije u Berkliju, odabrao je nanožice kao ključni element za njihovu umjetnu kožu. Kako navode naučnici u saopštenju za javnost, oni su uzgajali sićušne germanijumske i silicijumske filamente na posebnom bubnju, a zatim su valjali ovaj valjak preko podloge - lepljivog poliimidnog filma.
Kao rezultat toga, naučnici su dobili elastični materijal, čija je struktura uključivala nanožice koje su imale ulogu tranzistora.
Povrh njih, istraživači su nanijeli izolacijski sloj s periodičnim uzorkom tankih rupa, pa čak i više - gumu osjetljivu na dodir (PSR). Provodni mostovi su stvoreni između gume i nanožica pomoću fotolitografije (za to su napravljene rupe u sloju izolatora bili potrebni) i, na kraju, aromatizirali sendvič tankim aluminijskim filmom - završnom elektrodom. (Autori sistema su detalje izneli u člancima Nature Materials.) Ovakav elastični set je u stanju da odredi i precizno lokalizuje područja na koja se vrši pritisak.Ova koža je dobila banalno i predvidljivo ime - e-skin. Nova tehnologija omogućava vam da koristite razne materijale kao podlogu, od plastike do gume, kao i da u svoj sastav uključite molekule raznih supstanci, na primer antibiotike (što može biti veoma važno).pikseli. Svaki od njih je sadržavao stotine nanošipova. Pokazalo se da je takav sistem u stanju da registruje pritiske od 0 do 15 kilopaskala.Približno ove nivoe stresa doživljava ljudska koža kada kuca na tastaturi ili drži mali predmet na težini.
Ali Javey, šef Berkeley e-skin projekta (fotografija UC Berkeley)
Naučnici ukazuju na vrlo definitivnu prednost njihovog razvoja u odnosu na analogne. Većina projekata ove prirode oslanja se na fleksibilne organske materijale koji zahtijevaju visok napon za rad.
Sintetička koža iz Berkeleyja prva je napravljena od monokristalnih anorganskih poluvodiča. Radi na naponu od samo 5 volti. Ali ono što je još zanimljivije - iskustvo je pokazalo da e-skin može izdržati do 2000 savijanja polumjera 2,5 mm bez gubitka osjetljivosti.
Osetljivi manipulatori koji mogu da rukuju krhkim predmetima mogu se pretpostaviti kao očigledna buduća primena za takvu kožu.
Ultra precizna kibernetička ruka može biti dodatno opremljena senzorima za toplotu, radioaktivnost, hemikalije, prekrivena tankim slojem lekova i korišćena na "prstima" robotskih hirurga ili spasilaca.
U potonjem slučaju (kada roboti rade s ljudima) sa stanovišta sigurnosti bit će vrlo važno da elektronska koža sa Berkeleya, kao i ljudska, osjeti dodir gotovo trenutno (u roku od milisekundi). U teoriji, mogao bi u potpunosti pokriti ruku robota ili čak cijelu mašinu.
Gore: Profesor Zhenan Bao, vođa Stenfordskog projekta Dolje: Takav jednostavan polimerni film sa aluminijumskim provodnicima poslužio je kao početna tačka za izgradnju nove kože (fotografija LA Cicero/Stanford University, Stefan CB Mannsfeld et al./Nature Materials ).
Drugi razvoj, izvorno sa Univerziteta Stanford, ima drugačiji pristup. Kako su naučnici objavili u saopštenju za javnost, između dve elektrode su postavili sloj visoko elastične oblikovane gume.
Takav film akumulira električne naboje poput kondenzatora. Pritisak komprimira gumu - a to, zauzvrat, mijenja broj električnih naboja koje sendvič može pohraniti, a koji određuje elektronika kroz set elektroda.
Opisani proces vam omogućava da otkrijete najlakši dodir, što su naučnici dokazali iskustvom. Kao "tester" koristili su mušice. Tokom eksperimenta, kvadratna matrica sa stranicom od sedam centimetara i debljinom milimetara osjetila je slijetanje insekata teških samo 20 miligrama, te je na njihov dodir reagirala velikom brzinom.
Pod mikroskopom, matrica izgleda kao polje prošarano šiljastim piramidama. U takvom materijalu, ove piramide mogu biti od stotina hiljada do 25 miliona po kvadratnom centimetru, u zavisnosti od zahtevane prostorne rezolucije.
Takva tehnika (umjesto korištenja kontinuiranog sloja gume) bila je neophodna, jer je monolitni materijal, kako se ispostavilo, izgubio svojstva kada se stisnuo - pala je tačnost registracije naboja. A slobodan prostor oko mikroskopskih piramida omogućava im da se lako deformiraju i vrate svoj izvorni oblik nakon uklanjanja opterećenja.
Fleksibilnost i snaga Stanford e-skina pokazala se vrlo visokom. Ne može se istegnuti, ali je sasvim moguće saviti ga omotavanjem oko, na primjer, ruke robota.
I stoga, kao područja primjene njihovog razvoja, naučnici ponovo vide hirurške robote. Ali ne samo. Umjetna koža bi mogla postati osnova elektronskih zavoja, tvrde američki istraživači, sposobnih da signaliziraju kada je zatezanje preslabo ili opasno jako. A takvi senzori mogli bi precizno snimiti stepen kompresije rukama na volanu, upozoravajući vozača na vrijeme da tone u san.
Oba tima tvrde da će nastaviti da razvijaju ovu oblast eksperimentisanja. Tako da će roboti budućnosti, najvjerovatnije, ipak dobiti kožu koja je po sposobnostima bliska ljudskoj. Čak i ako će se spolja značajno razlikovati od naše, njegova osjetljivost će dati novo značenje konceptu android robota.
Senzacionalnu izjavu dala je kompanija koja proizvodi video kartice za kompjutere. Nismo stigli pisati o prvoj hirurškoj operaciji koju su izvršile isključivo "ruke" robota, jer je NVIDIA pripremila još jednu "bombu" iz svijeta medicine. Na kalifornijskoj konferenciji GTC 2010, proizvođač grafičkih čipova najavio je vrlo hrabru ideju - izvršiti operaciju srca... bez zaustavljanja srca i otvaranja grudnog koša!
Robotski hirurg će izvesti operaciju koristeći manipulatore koji se dovode do srca kroz male rupe u grudima pacijenta. Tehnologija snimanja u pokretu digitalizira srce koje kuca, pokazujući kirurgu 3D model kojim se može kretati na potpuno isti način kao da gleda srce kroz otvoren grudni koš. Glavna poteškoća leži u činjenici da srce pravi veliki broj pokreta za kratko vreme – ali, prema rečima programera, snaga savremenih računarskih sistema zasnovanih na NVIDIA GPU-ima dovoljna je da vizualizuje organ, sinhronizujući pokrete robotskih alata sa otkucajima srca. Zbog toga se stvara efekat nepokretnosti - hirurgu je svejedno da li srce "vrijedi" ili radi, jer manipulatori robota prave slične pokrete, nadoknađujući otkucaje!
Do sada se sve informacije o ovoj neverovatnoj tehnologiji sastoje od kratke video demonstracije, ali radujemo se više informacija od NVIDIA-e. Ko bi rekao da kompanija za grafičke kartice planira revoluciju u hirurgiji...
A japanski majstori ne prestaju oduševljavati ugodnim novitetima. Novi robot medvjed nosi ljude u naručju
Japanci su se odlučili na "povoljni imidž plišanog medvjedića", vjerujući da bi humanoidni robot samo uplašio pacijente (fotografija RIKEN, Tokai Rubber Industries)
Japanski institut za fizička i hemijska istraživanja (BMC RIKEN) i Tokai Rubber Industries (TRI) jučer su predstavili robota "nalik medvjedu" dizajniranog da pomaže medicinskim sestrama u bolnicama. Nova mašina bukvalno nosi pacijente na rukama.
RIBA (RobotforInteractiveBodyAssistance) je napredna verzija RI-MAN androida.
<...>U poređenju sa prethodnikom, RIBA je ostvarila značajan napredak.
Poput RI-MAN-a, početnik je u stanju lagano podići osobu iz kreveta ili invalidskih kolica, nositi je u naručju, na primjer, do toaleta, a zatim je vratiti i jednako pažljivo staviti u krevet ili staviti u krevet. u kolicima. Ali ako je RI-MAN nosio samo lutke teške 18,5 kg fiksirane u određenom položaju, RIBA već prevozi žive ljude teške i do 61 kilogram.
Rast "medveda" je 140 centimetara (RI-MAN - 158 cm), a sa baterijama je težak 180 kilograma (prethodnik - 100 kg). RIBA prepoznaje lica i glasove, izvršava glasovne komande, navigira prikupljenim video i audio podacima koje obrađuje 15 puta brže od RI-MAN-a i "fleksibilno" reagira na najmanje promjene u okruženju.
Ruke novog robota imaju sedam stepeni slobode, glava ima jedan (kasnije će ih biti tri), a struk dva stepena.Telo je prekriveno novim mekim materijalom koji je razvio TRI, poput poliuretanske pene. Motori su prilično tihi (53,4 dB), a omnidirekcioni točkovi omogućavaju mašini da manevrira u uskim prostorima.
Pa, naravno, bez protetike u medicini, nigdje. Stoga i ovdje postoje naučnici i inženjeri koji neumorno razvijaju nove uređaje. Naime, Laboratorija za primijenjenu fiziku. D. Hopkins je donio novo iznenađenje. Tokom zajedničke implementacije DARPA projekta i Laboratorije za primijenjenu fiziku. D. Hopkins (Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, APL) pripremio je za početak testiranja uz učešće ljudi sljedeću generaciju protetske ruke, pod nazivom Modular Prosthetic Limb (MPL). Kako su programeri planirali, umjetni ud će u potpunosti kontrolirati mozak putem senzora ugrađenih u njega i čak će pružati taktilne senzacije slanjem električnih impulsa s vanjskih senzora u odgovarajuće područje moždane kore. Prošlog mjeseca, APL je najavio ugovor od 34,5 miliona dolara s DARPA-om koji bi trebao omogućiti istraživačima da testiraju svoj dizajn na pet osoba u naredne dvije godine.
Očekuje se da će treća faza testiranja - ispitivanja uz učešće ljudi - donijeti poboljšanja kako u kontrolnom sistemu neuroproteze tako i u algoritmu za generiranje povratnih signala. MPL, koji je prošao kroz dugogodišnju izradu prototipa, podržava 22 vrste pokreta, nezavisnu kontrolu svakog prsta, a težak je kao prava ljudska ruka (oko 4 kilograma). Istraživači planiraju započeti testiranje opremanjem paraliziranog pacijenta protezom. Do sada implementirane neuroproteze su dizajnirane da zamjene amputirane osobe, dok MPL omogućava pokrivanje većeg broja slučajeva, uključujući i bolesti povezane s oštećenjem normalnog funkcionisanja. kičmena moždina, budući da se kontrolni signali "skidaju" direktno iz mozga.U toku unapređenja razvoja, istraživačima ostaje da riješe popriličan broj teškoća i poteškoća, kako već poznatih, tako i onih koje će nesumnjivo biti uočene tokom procesa testiranja. Među tim problemima je i kratak životni vijek trenutno postojećih neurointerfejsa. Silicijumski čipovi ugrađeni u tečna tkiva tela se prilično intenzivno uništavaju, pokvare i treba ih zameniti otprilike svake dve godine. Ranije ove godine DARPA je najavila program Histology for Interface Stability Over Time, koji ima za cilj da produži životni vijek neuroimplantata do 70 godina. Iako su APL i DARPA glavni razvojni partneri, mnoge druge institucije također su uključene u proces istraživanja. Na primjer, Univerzitet u Pittsburghu je već završio radove na implantaciji majmuna sa implantatima koji im omogućavaju da kontrolišu robotske ruke, Kalifornijski institut za tehnologiju pomoći će u razvoju dizajna sučelja mozak-računar, a Univerzitet u Čikagu će sudjelovati u implementacija sistema taktilnih senzora.
Postepeno će se uvoditi roboti asistenti, čiji će zadatak biti da direktno asistiraju ljekarima, ovi modeli se već koriste u nekim klinikama strane medicine. Yurina, robot japanske kompanije Japan Logic Machine koji je u stanju da nosi ležećih pacijenata kao bolnička kolica, samo mnogo glatkija.
Što je još zanimljivije, Yurina se može transformisati u invalidska kolica kojom upravlja ekranom na dodir, kontrolerom ili glasom. Robot je dovoljno okretan da se kreće po uskim hodnicima, što ga čini zaista dobrim asistentom pravim doktorima, a posebno vrijedi spomenuti video demonstraciju, koju svakako vrijedi pogledati sa uključenim zvukom. Nikada nećemo saznati čime su se rukovodili reditelji spota, prateći video sekvencu tako zlokobnom muzikom, ali kombinacija „dobrog robota“ i potpuno neprikladne zvučne trake svakako će vam pružiti djelić zdravog smijeha.
Dobra vijest je pronalazak robotskih invalidskih kolica, uz pomoć posebnih senzora mnogo je praktičnije upravljati ovom stolicom, ali novost zahtijeva određena poboljšanja koja će biti implementirana u bliskoj budućnosti.
Jedan od mnogih lijepi dani u životu uzgajivača pasa može se smatrati takvim kada četveronožni ljubimac u potpunosti ovlada praćenjem vlasnika i pratit će ga uvijek i svugdje, ne zahtijevajući stalno vučenje povodca. A zahvaljujući naporima tima naučnika sa Univerziteta Saitama (Saitama University), sličan koncept se sada može primijeniti na ... invalidska kolica.
Robotska stolica na brodu ima kameru i senzor udaljenosti, uz pomoć kojih sistem prati položaj ramena osobe koja hoda pored stolice. Zahvaljujući ovim uređajima, stolica "razumije" u kojem smjeru se osoba kreće, shodno tome ponavljajući svoj put. Za osobu koja sjedi u stolici, ovaj način kretanja je ugodniji jer se invalidska kolica kreću glatko umjesto da ih pratilac gura naprijed.
Robotska stolica je također sposobna izbjegavati prepreke, iako u određenoj mjeri. Ideja je nesumnjivo dobra, ali treba je malo doraditi. Zamislite sljedeću situaciju: osoba sjedi na stolici, a asistent u ovom trenutku animirano razgovara i gestikulira s nekim (odnosno, pravi pokrete trupom, ramenima i rukama). Hoće li stolica zaista stalno "puzati" s jedne na drugu stranu, ponavljajući pokrete asistentovih ramena? Kreatori definitivno imaju posla.
Zaključak
Vrijednost robota - pomoćnika za ljude.
Robotski asistenti igraju veliku ulogu u modernoj medicini. Ova industrija je još uvijek prilično mlada i u početnoj je fazi razvoja, ali su, uprkos tome, već uvedeni neki pomaci u cijelom svijetu, uspješno funkcionišu i donose nezamjenjivu pomoć zaposlenima u medicinskim ustanovama. Glavni problem je po mom mišljenju da ako se u razvijenim zemljama sa stabilnom pozitivnom ekonomijom ove inovacije uvode odmah nakon zvanične masovne robotizacije, onda će u zemljama u razvoju doći mnogo kasnije, au zemljama trećeg svijeta ovi razvoji će biti veoma kasni i u bliskoj budućnosti sigurno ih neće biti jedinstveni razvoji. Činjenica je da su svi ovi proizvodi veoma skupi i da će njihova kupovina zahtijevati znatna sredstva, što ne mogu sve zemlje podnijeti. Stoga je u budućnosti potrebno postaviti pitanje smanjenja troškova ove opreme u razumnim granicama, uz pomoć određenih konferencija i sastanaka šefova vlada.
Učitavanje...