Meditsiinirobootika artikkel maailmas. Ülevaade robootika olukorrast taastavas meditsiinis. Xenexi robotkvartsseade

2018. aasta alguses sai teatavaks robotite kasutamine õdedena. Projekt kuulutati välja Nagoya (Jaapan) haiglas, kus asub suur robootikale pühendatud muuseum.

2018. aasta veebruaris toob Nagoya ülikooli haigla turule neli Toyota robotit, mis on meditsiinipersonali abilised. Eelkõige usaldatakse sellele automaatsele seadmele ülesanded jagada patsientidele palatites ravimeid, toimetada analüüse jne. Robotid saavad liikuda nii põrandal kui ka erinevate osakondade vahel, mis asuvad erinevatel korrustel.

Iga robot on 125 cm kõrge, 50 cm lai ja 63 cm sügav.Maksimaalne liikumiskiirus on 3,6 km/h ja veetava kauba maksimaalne kaal 30 kg.

Nagu märkis väljaanne Engadget, on tegelikult robotid kaasaskantavad külmikud mahuga 90 liitrit, mis on varustatud radarite ja kaameratega, et liikuda meditsiiniasutuses ringi. Robotid käivad ümber inimeste ja kokkupõrke korral vabandavad ja paluvad viisakalt mööda minna. Kliiniku töötajad saavad tahvelarvutite abil robotid kohale kutsuda ja sihtpunkte määrata.


Robotid töötatakse välja spetsialistide ühisel jõul Ülikooli kliinik Nagoya ja Toyota Industries (toodab autoosi ja elektroonikat). Seadmete katsetamine toimub aastal öövahetus- kella 17.00–8.00, kui põrandatel kõnnib vähem inimesi. Eduka testimise korral saab roboteid kasutada teistes haiglates.

Robotite kasutamine hooldekodudes Jaapanis

2017. aasta novembris sai teatavaks robotite testimine Jaapanis mitmes tuhandes hooldekodus. Tehisintellekt ja mehaanilised assistendid aitavad töötajatel vanemaealiste eest hoolitseda ja asendavad viimaseid vestluskaaslastega.

Jaapani valitsuse prognooside kohaselt ulatub patsientide hooldamisel meditsiinitöötajaid asendavate robotite turu suurus 2020. aastaks 54,3 miljardi jeeni (umbes 480 miljoni dollarini), mis on kolm korda suurem kui 2015. aastal. Kulud on palju madalamad võrreldes ettevõtetes ja teenustes kasutatavate robotitega.

Üks inimeste tervise eest hoolitsevate automatiseeritud seadmete nõudluse mahajäämuse üks põhjusi on kõrge hind. Vaatamata piisavalt kõrge tase elu Jaapanis, ei saa kõik pensionärid endale robotit osta.

Jaapanis on robotite arendajatele toetusi. Lisasoodustused antakse meditsiiniseadmete tarnimisel rehabilitatsioonikeskused eakatele ja puuetega inimestele. 2017. aasta novembriks kasutab neist asutustest roboteid umbes 5 tuhat.

Neid kasutatakse patsientidega suhtlemiseks, füsioteraapia läbiviimiseks, haiglakoridoridest möödasõiduks hädaolukordade jälgimiseks ning Sony robotkoer Aibo asendab üldse lemmiklooma.

Hooldekodudes levivad üha enam süsteemid, mis aitavad õdedel vanureid hooldada, näiteks tõstavad ja liigutavad halvatud inimesi mööda põrandat.

Robotid ei suuda veel täielikult asendada inimesi sotsiaalasutustes, kuid need võimaldavad töötajatel keskenduda suhtlemisele ja muudele suuremat kaasamist nõudvatele ülesannetele, jättes kodutööd vidinate hoolde. Lisaks, nagu näitas üleriigiline uuring, muutus umbes kolmandik roboteid kasutavatest jaapanlastest lõpuks aktiivsemaks ja iseseisvamaks, märgib The Economist.

IDC prognoos robotite kasutamiseks meditsiinis

Aastaks 2020 hakkavad haiglad roboteid aktiivsemalt kasutama. Kavas on nii kliiniline kasutamine kui ka automatiseerimine nende lihtsate ülesannete abil, vahendab Healthcare IT News, viidates 2017. aasta IDC uuringule.


IDC uuring 200 või enama voodikohaga haiglate kohta võimaldas hinnata robotite ja droonide kasutuselevõtu plaane. Ligi kolmandik vastanutest ütles, et nad juba kasutavad roboteid. Sellest tavast saab tavaline esinemine tervishoiuasutuste jaoks niipea, kui haiglad ja kliinikud mõistavad, kuidas robotite kasutuselevõtt võib aidata automatiseerida protsesse, vähendada kulusid ja parandada meditsiiniteenuste kvaliteeti. IDC prognoosib, et robotite levik USA haiglates ilmneb ühe kuni kolme aasta pärast.

Huvitav on see, et erinevalt tervishoiusektorisse juba tunginud robotitest ei kasutata haiglad veel mehitamata õhusõidukeid (UAV). Kui midagi, siis ühelgi IDC uuringus osalenud haiglal polnud seda kogemust.

Sellegipoolest on analüütikud veendunud, et droonid leiavad järgmise kolme kuni viie aasta jooksul rakendust ka tervishoius.

Kuidas droonid võivad olla kasulikud arstiabi osutamisel, sai 2017. aasta juunis teada Rootsi teadlaste kogemusest. Eksperimentaalsete UAV-lendudega on eksperdid näidanud, et droonid on võimelised toimetama automaatse välise defibrillaatori soovitud punkti 17 minutit kiiremini, et aidata patsienti kui tavalise kiirabi puhul.

Tänaseks on robotitehnoloogia teinud suuri edusamme, tänu millele on inimeste ravimise kontseptsioon oluliselt muutunud. Selle põhjal, kui paljud uurimisrühmad praegu roboteid valmistavad, on meditsiinis tehtud tohutuid edusamme, eriti kui võrrelda kaheksa aasta taguse eduga.

Esimesed edukad sündmused leidsid aset 2006. aastal, kui teadlane Sylvan Martel koondas uurimisrühma ja lõi tollal ainulaadse pisikese roboti, mille mõõtmed ületasid vaevu tavalisest pastakast saadud kuuli. See tehisorganism pandi sisse unearter elussiga, kus ta antud punktides edukalt navigeeris. Sellest ajast alates on robotid meditsiinis hõivanud oma niši ja jätkavad aktiivset arengut. Ja viimaste aastate kogemuste põhjal liiguvad need tehnoloogiad tohutult edasi.

Robotite eelised

Selliste "abistajate" loomise peamine eesmärk on liikuda mitte ainult piki inimese suurimaid artereid, vaid ka saada andmeid kitsaste veresoontega piirkondadest. Tänu sellele võimaldab robotite kasutamine meditsiinis teha üsna keerukaid operatsioone ilma traumaatilise sekkumiseta. Seega on surmaoht liiga agressiivsest anesteesiast või patsiendist, kes kannatab selle all allergiline reaktsioon konkreetse ravimi jaoks.

See pole aga ainuke robotite kasutamise eelis meditsiinis. Näiteks võivad sellised tehnoloogiad aidata ravida vähki. Fakt on see, et mikrorobotid on võimelised toimetama ravimeid otse fookusesse pahaloomuline moodustumine... Erinevalt keemiaravist, kui agressiivsed ravimid levivad kogu patsiendi kehas ja põhjustavad korvamatuid tagajärgi, ei anna see meetod patsiendile tugevat lööki. immuunsüsteem isik.

Kaasaegsed robotid meditsiinis on võimelised toime tulema paljude ülesannetega. Kuid ka tänapäeval on palju küsimusi, kuidas panna nii väike tehisorganism läbi vere liikuma või oma asukohta jälgima. Kuid mõned kaasaegsed arengud võimaldavad teil ülesannetega toime tulla. Vaatleme neid üksikasjalikumalt.

"Bioraketid"

Need robotmeditsiini assistendid on omamoodi titaanist südamikud, mis on ümbritsetud alumiiniumist kestadega. Pealegi ei ületa nende suurus 20 mikronit. Alumiiniumkesta kokkupuutel veega algab reaktsioon, mille käigus tekib südamiku pinnale vesinik. Just see aine paneb mikrostruktuuri liikuma kiirusega, mis võrdub 150 läbimõõduga sekundis. See võrdub sellega, et 2 meetri pikkune inimene suudab sama ajaga 300 meetrit ujuda. Selle ainulaadse roboti keemilist mootorit kasutatakse meditsiinis tänu spetsiaalse aine - galliumi - lisamisele. See komponent vähendab oksiidide ladestumise kiirust. Tänu sellele saab mikrorobot töötada umbes 5 minutit maksimaalse võimsusvaruga 900 mm (olenevalt vees viibimisest).

Välist magnetvälja kasutatakse mikroskoopilise agregaadi suunamiseks etteantud suunas. Seega on "biorakett" rakendatav ravimite toimetamiseks inimkeha kindlasse punkti.

Lihasrobotid

See on üsna huvitav robootika valdkond. Ergutamiseks kasutatakse meditsiinis lihasroboteid lihasrakud... Sellised mikroskoopilised agregaadid töötavad elektriimpulsside abil, mida nad edastavad. Robotid ise on omamoodi hüdrogeelist tehtud mäeharjad. Nad töötavad samal põhimõttel nagu imetajatel. Näiteks kui me räägime inimkehast, siis lihased hakkavad tänu kõõlustele kokku tõmbuma. Mikroroboti puhul toimub see protsess elektrilaengu toimel.

Da Vinci

Robot "Leonardo" on meditsiinis saavutanud erilise populaarsuse. See loodi kirurgide asendamiseks tulevikus. Tänapäeval suudab see 500 kg kaaluv sõltumatu mehhanism, mis on varustatud nelja "käega", hakkama tohutu hulkülesandeid. Kolm selle jäsemetest on varustatud miniatuursete instrumentidega kõige keerukamate toimingute tegemiseks. Neljandas "käes" on pisike videokaamera.

Foto näitab, kuidas sellised robotid meditsiinis kõige paremini töötavad. Da Vinci on võimeline toimima kõige väiksemate sisselõigete kaudu, mille laius ei ületa paari sentimeetrit. Tänu sellele ei jää patsiendil pärast operatsiooni inetuid arme.

"Leonardo" töö ajal istub temast mõnel kaugusel meditsiinitöötaja, kes juhib konsooli. Tänu kaasaegsele juhtkangile saab arst teha kõige keerukamaid manipuleerimisi täpse täpsusega. Kõik toimingud kanduvad üle roboti jäsemetele, mis kordab sõrmede liigutusi.

Samuti väärib märkimist, et seadme "käed" erinevad inimese kätest veidi selle poolest, et manipulaatorid on võimelised töötama režiimides. Lisaks ei väsi kunstlikud "sõrmed" ja võivad koheselt külmuda, kui operaator juhtpaneeli kogemata lahti laseb. Arst saab oma liigutusi juhtida võimsate okulaaride abil, mis suurendavad pilti kuni 12 korda.

"Kirobo"

See huvitav robot on loodud spetsiaalselt astronautidele, kes on oma koduplaneedist nii kaugel psühholoogilise surve all. Humanoidmasin on väikese suurusega. Tema pikkus on vaid 34 cm, kuid sellest piisab. Robot suudab pidada täisväärtuslikku vestlust, vastata küsimustele ja simuleerida "elavat" suhtlust. Ainus probleem uus arendus seisneb selles, et seni suhtleb ta eranditult jaapani keeles.

Robot eristab suurepäraselt inimese kõnet teistest helidest. Lisaks oskab ta ära tunda inimesi, kellega on juba varem suhelnud. Ta oskab näoilmete järgi tuju määrata ja üldiselt saab palju asju teha. Ta oskab vajadusel isegi kallistada.

Mõned teadlased usuvad, et neid intelligentseid roboteid pole meditsiinis vaja. Siiski võivad need leida rakendust psühhoteraapias.

"PARO"

See assistent töötab zooterapeudina. Väliselt on see loodud nii, et roboti väliskest on valmistatud pehmest materjalist, mis meenutab tõelise looma loomulikku valget nahka. Sees on see täis kõikvõimalikke andureid (puudutus, temperatuur, valgus, asend, heli ja palju muud). See täieõiguslik tehisintellekt on täiesti teadlik oma asukohast ja on võimeline reageerima talle määratud nimele. Ainulaadne imearmsa näoga robot teeb vahet ebaviisakuse ja südamliku suhtumise vahel.

Tänapäeval kasutatakse seda huvitavat robotit juba laialdaselt erinevate patsientide kategooriate raviks. Saate teda silitada, kallistada, temaga vestelda või lihtsalt oma tunnetest rääkida. Tulevikus saadetakse need robotid hooldekodudesse, lasteaedadesse ja rehabilitatsioonikeskustesse, et aidata psühholoogilise stressi all kannatavaid inimesi. Väga sageli sisse operatsioonijärgne periood patsiendid vajavad tuge, kuid loomi tervishoiuasutustes pidada on võimatu, seega saab sellest tehisintellektist tõeline läbimurre taastavas meditsiinis.

"Hospi"

See robot on loodud asendama apteekreid. See aitab meditsiinitöötajatel oluliselt säästa aega vajalike ravimite leidmisel ja haiglaseinte vahel toimetamisel. Üldiselt on see abiline robot-esmaabikomplekt, mille kõrgus on 130 cm. Robot on võimeline kandma kuni 20 kg raskust, mis on haiglas liikumiseks täiesti piisav. suur hulk lai valik ravimeid ja proove. Liikumisel suudab "Hospi" takistustest mööda sõita, mistõttu personali või haigla külastajatega kokkupõrke oht väheneb peaaegu nullini.

"RP Vita"

See robot on võimeline abistama kaugnõustamist. Virtuaalne "assistent" võimaldab raviarstil teha tiiru minutitega. Lisaks muutub tänu robotile võimalikuks oleku jälgimine raskelt haigeid patsiente nõuab erilist tähelepanu nii päeval kui öösel.

Tehnikaime kõrgus on 1,5 meetrit. Roboti sisse on paigaldatud spetsiaalsete heli- ja laserandurite süsteem, tänu millele ehitatakse välja üksuse marsruut. Samuti on see varustatud ekraaniga, mis kuvab raviarsti nägu. Tänu sellele imiteeritakse täisväärtuslikku suhtlemist patsientidega, kes tunnevad täiel määral arsti kohalolekut. RP Vita on varustatud ka kaasaegsete diagnostikavahenditega. Seadmega töötamiseks piisab sülearvutist või tahvelarvutist.

Hal

See robot on spetsiaalne eksoskelett, tänu millele saavad halvatud inimesed täielikult liikuda.

Seadmete andurid fikseeritakse patsientide nahale ja hakkavad lugema teatud lihastest tulevate impulsside tugevust. Kui mõni sõlm ei tööta täielikult, aktiveerub eksoskelett ja elundid saavad oma tööks vajalikud laengud.

Tänapäeval pakutakse robotit kahes versioonis: terve skelett või ainult jalgade jaoks.

"Watson"

See superarvuti on varustatud 90 serveriga korraga nelja protsessoriga, millest igaühel on kaheksa tuuma. Roboti muutmälu on kuusteist terabaiti. Watson on onkoloog, kes suudab diagnoosida lühikest aega... Seade on varustatud suurepärase tehisintellekt, tänu millele suudab ta kiiresti infot lugeda ja teha vajalikke järeldusi. Robot töötleb loetud minutitega kuni 600 000 meditsiinilist teatmeteost ja muud diagnostikaks vajalikku dokumenti. Arstil jääb üle patsiendi haigus mällu laadida ja tõenäoline diagnoos saada. Lisaks saab "Watsonile" küsimusi esitada, ainult seni ainult kirjalikult.

Lõpuks

Kiiresti arenevate tehnoloogiate põhjal on lihtne järeldada, et robotid on meditsiinis tulevikus asendamatud. Need võimaldavad meditsiiniasutustel liikuda kõige keerulisemate haiguste diagnoosimise ja ravi uuele tasemele. See kehtib ka vaimuhaigete kohta.

Slaid 2

Meditsiiniline robootika

Taastavaks meditsiiniks ja taastusraviks Robotid elu toetamiseks Robotid diagnostikaks, teraapiaks, kirurgiaks Aktiivsed biokontrollitud proteesid, eksoskeletid Punkt- ja klassikaline massaaž, tugitoolid Jäsemete aktiivsed ja passiivsed liigutused liigestes Minimaalselt invasiivne diagnostikaks ja kirurgiaks Röntgeni kiiritaja nanorobot Telekontroll Interneti kaudu Ravimite ülekanne, transport Kirurgi giidi kättetoimetamise instrumendid Eakate teenus Automaatruum

Slaid 3

Robot "Lokomat" jäsemete liigutuste tegemiseks puusa-, põlve- ja hüppeliigeses.

Slaid 4

aktiivne protees põlveliiges Aktiivsed proteesid ja eksoskeletid

Slaid 5

aktiivne passiivne algloomade tõmbejõud müotooniline bioelektriline Ilma tagasisideta Tagasiside tõmbega

Slaid 6

Unimate Puma 560 robot Esimene kirurgiline robot UnimatePuma 560 loodi 1980. aastate lõpus Ameerikas. See robot oli tegelikult suur käsi kahe küünisega protsessiga, mis võisid üksteise suhtes pöörata. Liikumisulatus on 36 tolli. Robotil oli üsna piiratud liikumisulatus ja seda kasutati neurokirurgias instrumentide hoidmiseks stereotaksia biopsia ajal.

Slaid 7

1998. aastal ilmus aktiivne robot ZEUS, mis oli mõeldud kaug-endoskoopilise kirurgia jaoks. Paralleelselt ZEUS-iga loodi teine ​​sarnane süsteem nimega DA VINCI. ZEUS

Slaid 8

HEXAPOD

  • Slaid 9

    Robot nimega "Da Vinci"

    Slaid 10

    Da Vinci Robot on maailma kõige arenenum kirurgiarobot. Roboti paneb liikuma arst - kirurg ja see on varustatud nelja "käega" - üks käsi teeb pilte ja kolm kätt tegutsevad - need käed on maksimaalse vabaduse ja liikuvusega, paremad kui inimese käel. Need käed sisestatakse kehal asuvasse operatsiooniruumi läbi kõige peenemate sisselõigete ja tagavad kirurgile mitte ainult täiendavad käed operatsiooniks, vaid ka täiuslikuma liikumisvabaduse võrreldes tavapärase kirurgiaga. Arst-kirurg juhib operatsiooni oma juhtpaneelilt, mis asub opereeritava patsiendi läheduses ja millelt ta paneb opereerivad käed liikuma ning juhib kõike operatsioonitoas toimuvat.

    Slaid 11

    Selle seadme kasutamise eelised Robot annab kirurgile maksimaalse vabaduse ja parema liikuvuse ning seeläbi võimaluse teha liigutusi, mis inimese käsi ei suuda esineda. Robotkäsi on tugevam ja stabiilsem kui inimese käsi. Pilt, mille kaamera kirurgile edastab, on suurendatud kolmemõõtmeline kujutis, mis muudab vigastuse asukoha kindlaksmääramise ja ravimise lihtsamaks. Operatsioon on vähem invasiivne kui tavakirurgia puhul, kuna sisselõiked on kõhu seina oluliselt vähem kui sisselõiked tavakirurgia korral Taastumisprotsess on kiirem ja haiglas viibitud päevade arv väiksem. Verejooks opereeritud piirkonnast on minimaalne ja varajane operatsioonijärgne periood on eriti lühike

    Slaid 12

    Tehtud toimingud * Taastamine mitraalklapp* Müokardi revaskularisatsioon * Südamekoe ablatsioon * Epikardi südamestimulaatori paigaldamine biventrikulaarseks resünkroniseerimiseks * Mao ümbersõit * Nisseni fundoplikatsioon * Hüsterektoomia ja müomektoomia * Lülisamba operatsioonid, ketta vahetus * Tümektoomia – eemaldamise operatsioon harknääre * Kopsu lobektoomia* Esophagoektoomia * Mediastiinumi kasvaja resektsioon * Radikaalne prostatektoomia * Püeloplastika * Põie eemaldamine * Radikaalne nefrektoomia ja neeru resektsioon * Ureetra reimplantatsioon

    Slaid 13

    Kuva kõik slaidid

    Kaasani osariik

    Tehnikaülikool

    Teema kokkuvõte:

    Robootika meditsiinis

    Lõpetanud rühma õpilane

    A. R. Nigmatullin

    Kaasan 2010.


    Sissejuhatus

    1. Meditsiinirobotite tüübid

    Järeldus


    Sissejuhatus

    Teaduse ja tehnoloogia kiire arengu ajastul ilmub enim palju erinevaid uuendusi erinevad valdkonnad... Supermarketite riiulid on täis eksootilisi toite, riideid uusimad materjalid, ja veelgi kaugemal elektroonikahüpermarketites on võimatu uute leiutiste arenguga sammu pidada. Kõik tuttav vana asendub kiiresti erakordse, uuega, millega harjumine polegi nii lihtne. Kuid kui edusamme poleks, poleks inimesed teadnud paljusid saladusi, mis pole veel paljastatud, ja loodus varjab neid meie eest hoolikalt. Sellest kõigest hoolimata toimub tänu kaasaegsete füüsikute kõrgele professionaalsusele arendused erinevates valdkondades lakkamatult. Vaevalt, et tavainimene hämmingus küsimusest, mida uut võiks sellesse niigi lõputult tsiviliseeritud ja edumeelsesse maailma sisse tuua. Mõelgem näiteks meie maailmale sellisena, nagu see oli isegi sada aastat tagasi. Polnud ei telereid, arvuteid ega kodumasinaid, ilma milleta kaasaegne inimene igapäevaelus me lihtsalt ei saanud hakkama isegi 10 aastat tagasi, kui Mobiiltelefonid alles tulid välja ja olid arvutitehnoloogia osas tülikad ja väga vähe funktsionaalsed. Teadus viib maailma edasi ja igas inimelu valdkonnas on vaja uuendusi. Selles näites tahaksin konkreetse aspektina valida - meditsiinivaldkonna või õigemini selle tehnilise potentsiaali. Ka meditsiin ei seisa paigal, inimese elu toetamiseks ilmuvad uuemad keerukamad seadmed, selle näiteks võivad olla paljud seadmed, näiteks aparaat kunstlik ventilatsioon kopsud või kunstneeruaparaat jne. Ilmunud on miniatuursed veresuhkrumõõtjad, elektroonilised pulsi- ja rõhumõõturid, seda nimekirja saab korduvalt täiendada. Täpsemalt peatuksin näitel robootika kasutuselevõtust meditsiinitööstuses. Erinevaid roboteid on inimesed loonud umbes 20. sajandi lõpust, aja jooksul on neid oluliselt täiustatud ja kaasajastatud. Hetkel on olemas robotid - assistendid, robotite sõjaline arendus, kosmos, majapidamine ja muidugi meditsiiniline. Järgmisena tasub lähemalt uurida, mis tüüpi robotid ja mis rakenduseks antud ajahetkel eksisteerivad.


    Meditsiinirobotite tüübid

    Viimase aja üheks kuulsamaks ja tähistatavamaks saavutuseks on saanud robot nimega "Da Vinci", mis, nagu arvata võib, sai nime suure inseneri, kunstniku ja teadlase Leonardo Da Vinci järgi. Uudsus võimaldab kirurgidel teha kõige keerulisemaid operatsioone patsienti puudutamata ja tema kudesid minimaalselt kahjustades. Robot, mida saab kasutada kardioloogias, günekoloogias, uroloogias ja üldkirurgia, näitasid Arizona osariigi ülikooli meditsiinikeskus ja kirurgiaosakond.

    "Da Vinci" operatsiooni ajal on kirurg paari meetri kaugusel operatsioonilauast arvuti juures, mille monitoril on opereeritud elundi ruumiline pilt. Arst kontrollib peent kirurgilised instrumendid tungides läbi väikeste aukude patsiendi kehasse. Neid kaugjuhitavaid instrumente saab kasutada täpseteks operatsioonideks väikestes ja raskesti ligipääsetavates kehapiirkondades.

    Da Vinci erakordsete võimete tõestuseks oli maailma esimene täielikult endoskoopiline möödaviik, mis viidi hiljuti läbi Columbia Presbyterian'is. meditsiinikeskus New Yorgis. Unikaalse operatsiooni viisid läbi südamerobotite kirurgia keskuse direktor Michael Argenziano ja kardiotorakaalkirurgia osakonna juhataja dr Craig Smith. Siiski kasutasid nad ainult kolme väikest auku – kahte manipulaatorite ja ühte videokaamera jaoks. Mõista, mida see tähendab, saab ainult inimene, kes on vähemalt korra jälginud "traditsioonilist" operatsiooni avatud süda.

    Meeskonna tegevus, patsiendi rindkere “avamine”, jätab uustulnukale kustumatu mulje (ajakirjanduslikul ülesandel pidin seda rolli kunagi täitma). Mäletan siiani judinaid üle kogu keha, mis tekkis rinnaku lõikava ketassae kohutavast kriginast ja tohutust haavast, milles veristes kummikinnastes käed askeldasid.

    Ameerika Ühendriikides on šundi- või koronaararterite šunteerimise operatsioon kõige levinum avatud südameoperatsioon. Aastas läbib siin selle protseduuri 375 tuhat inimest. "Da Vinci" laialdane kasutuselevõtt võib nende saatust oluliselt kergendada, aidates patsientidel pärast operatsiooni kiiremini taastuda ja haiglast varem välja kirjutada.

    Arizona keskuse, kus Da Vincit testitakse, peakirurg dr Alan Hamilton on üldiselt kindel, et robootika muudab kirurgias revolutsiooni. Siiani on see revolutsioon alles algamas, kuid ... kinos on "da Vinci" juba löönud. Kirurgiline robot mängis rolli viimases James Bondi filmis "Sure Another Day".

    Filmi alguses näidatakse lähivaadet kolmest mehaanilisest käest, kes kobavad üle tabatud agendi 007 keha. „Kirurgid ja spioonid on üksteisega sarnased, kuna püüavad täita oma ülesandeid ilma asjatu askeldamiseta ja kasutamata. uusimat tehnoloogiat," ütles Londoni Imperial College'i, kus praegu "da Vinci" töötab, pressiesindaja. - James Bondi filmid on mind alati paelunud enneolematute tehniliste uuenduste demonstreerimisega. Kuid ma pole kunagi arvanud, et kunagi hakkab minu juhitav osakond James Bondi produtsentidega koostööd tegema.

    Da Vinci on vaid üks näide uue meditsiinitööstuse arengust.

    Teisi roboteid kasutatakse paljudes operatsioonides, sealhulgas ajukirurgia puhul. Seni on need seadmed üsna tülikad, kuid arstid loodavad miniabilistele. Näiteks eelmisel suvel ehitas Ameerika Sandia riikliku labori energeetikaosakond Albuquerque’is juba maailma väikseima, ühe sentimeetri kõrguse roboti. Ja Briti korporatsioon Nanotechnology Development arendab Fractal Surgeon crumbi, mis hakkab iseseisvalt kokku panema veelgi väiksematest plokkidest inimkeha sees, tegema seal vajalikud toimingud ja lammutama end lahti.

    Nüüd on robot varustatud maailma kõige arenenumate "silmadega" (nagu kinnitab ettevõtte pressiteade). Tal oli varem kolmemõõtmeline nägemine, kuid kõrglahutus saavutati alles nüüd.

    Uus versioon võimaldab operatsiooni jälgida korraga kahel kirurgil, kellest üks saab nii abistada kui ka vanematelt kolleegidelt õppida. Tööekraanil on võimalik kuvada mitte ainult kaamerate pilt, vaid ka kaks lisaparameetrit, näiteks ultraheli ja EKG andmed.

    Mitme käega da Vinci võimaldab opereerida suure täpsusega ja seega minimaalse sekkumisega patsiendi kehasse. Tänu sellele on operatsioonist taastumine tavapärasest kiirem (foto 2009 Intuitive Surgical)

    Veel üks huvitav uudis. Vanderbilti ülikooli (USA) teadlased tutvustasid uue automaatse kognitiivse süsteemi TriageBoti kontseptsiooni. Autod koguvad meditsiiniline teave, teha põhilisi diagnostilisi mõõtmisi ja lõpuks teha esialgseid diagnoose, samal ajal kui inimesed tegelevad pakilisemate probleemidega. Selle tulemusel ootavad patsiendid vähem ning spetsialistid hingavad vabamalt ja vähendavad oluliselt vigade arvu."Hiljutised edusammud humanoidrobotite disainis, sensoorne tehnoloogia ja kognitiivse juhtimise arhitektuur on muutnud sellise süsteemi võimalikuks," rõhutab projekti kaasautor Mitch Wilkes.USA-s võetakse ligikaudu 40% erakorralise meditsiini osakondade patsientidest eluohtlikus seisundis. Arstid peavad neid eelistama. Ülejäänud 60% võiksid üle võtta robotid.Projekti edukaks osutumisel kerkivad viie aasta pärast registreerimise leti lähedusse elektroonilised terminalid, nagu lennujaamadesse paigaldatud, ning spetsiaalsed "nutikad" toolid ja mobiilsed robotid. vastuvõtt, peab patsient esmalt registreeruma. Kavandatavas süsteemis saab saatja kõik vajalikud andmed sisestada puuteekraaniga terminali kaudu. Võimalikud on hääljuhised. Sel juhul suudab automaat ära tunda kriitilise teabe olemasolu (näiteks äge valu rinnus) ja teavitada sellest arsti, et patsiendiga saaks võimalikult kiiresti tegeleda. Kui ei, siis suunatakse patsient ooteruumi.Täpsem patsiendi diagnoosimise plaan koostatakse vastavalt sellele esmasele infole. Kavandatavas süsteemis saab lihtsamaid protseduure teha juba ooteruumis, spetsiaalsel toolil, mis mõõdab vererõhku, pulssi, vere hapnikuga küllastumist, hingamissagedust, pikkust ja kaalu.Lisaks kontrollivad mobiilsed assistendid perioodiliselt seisundit patsientide ooteruumis, pöörates erilist tähelepanu vererõhule, pulsisagedusele ja võimalusel ka valu intensiivsusele. Kriitilise muudatuse korral peab robot teavitama inimpersonali.TriageBoti süsteemi viimane element on administraator, kes jälgib masinaid, tagab side haigla andmebaasiga ning on vahendaja automaatika ja meditsiinipersonali vahel. Plaanis on läbi viia rida uuringuid, mille käigus selgitatakse välja täpne komplekt.robotite funktsioonid ja nende välimus... Paralleelselt töötatakse välja prototüüpe.

    Täpsemate ja mugavamate arvutuste tegemiseks on teadlased loonud imelise roboti, apteekri. New Mexico osariigis Albuquerque'is asuva Presbyterian Hospitali suures keldris töötav elektromehaaniline ime kannab nime Rosie. Selle pimedas klaasruumis mööda neljameetrist rööpast liikuva võimsa mehaanilise üksuse “vanemaks” on Inteli uus divisjon Intel Community Solutions, mis kasutab ettevõtte saavutusi sotsiaalsete probleemide lahendamisel.

    Kaasani osariik

    Tehnikaülikool

    Teema kokkuvõte:

    Robootika meditsiinis

    Lõpetanud rühma õpilane

    A. R. Nigmatullin

    Kaasan 2010.


    Sissejuhatus

    1. Meditsiinirobotite tüübid

    Järeldus


    Sissejuhatus

    Teaduse ja tehnoloogia kiire arengu ajastul ilmub erinevates valdkondades palju erinevaid uuendusi. Supermarketite riiulid täituvad eksootilise toiduga, kaubanduskeskustesse ilmuvad uusimatest materjalidest riided ja veelgi kaugemal elektroonikahüpermarketites on võimatu uute leiutiste arenguga sammu pidada. Kõik tuttav vana asendub kiiresti erakordse, uuega, millega harjumine polegi nii lihtne. Kuid kui edusamme poleks, poleks inimesed teadnud paljusid saladusi, mis pole veel paljastatud, ja loodus varjab neid meie eest hoolikalt. Sellest kõigest hoolimata toimub tänu kaasaegsete füüsikute kõrgele professionaalsusele arendused erinevates valdkondades lakkamatult. Vaevalt, et tavainimene hämmingus küsimusest, mida uut võiks sellesse niigi lõputult tsiviliseeritud ja edumeelsesse maailma sisse tuua. Mõelgem näiteks meie maailmale sellisena, nagu see oli isegi sada aastat tagasi. Polnud telereid, arvuteid ega kodumasinaid, ilma milleta ei saanud kaasaegne inimene igapäevaelus lihtsalt hakkama isegi 10 aastat tagasi, kui mobiiltelefonid just välja anti ning need olid mahukad ja väga vähe funktsionaalsed, nagu arvutiseadmete puhul. Teadus viib maailma edasi ja igas inimelu valdkonnas on vaja uuendusi. Selles näites tahaksin konkreetse aspektina valida - meditsiinivaldkonna või õigemini selle tehnilise potentsiaali. Ka meditsiin ei seisa paigal, inimese elu toetamiseks ilmuvad uuemad keerukamad seadmed, selle näiteks võivad olla paljud seadmed, näiteks kopsude kunstliku ventilatsiooni aparaat või kunstneeruaparaat vms. Ilmunud on miniatuursed veresuhkrumõõtjad, elektroonilised pulsi- ja rõhumõõturid, seda nimekirja saab korduvalt täiendada. Täpsemalt peatuksin näitel robootika kasutuselevõtust meditsiinitööstuses. Erinevaid roboteid on inimesed loonud umbes 20. sajandi lõpust, aja jooksul on neid oluliselt täiustatud ja kaasajastatud. Hetkel on olemas robotid - assistendid, robotite sõjaline arendus, kosmos, majapidamine ja muidugi meditsiiniline. Järgmisena tasub lähemalt uurida, mis tüüpi robotid ja mis rakenduseks antud ajahetkel eksisteerivad.


    Meditsiinirobotite tüübid

    Viimase aja üheks kuulsamaks ja tähistatavamaks saavutuseks on saanud robot nimega "Da Vinci", mis, nagu arvata võib, sai nime suure inseneri, kunstniku ja teadlase Leonardo Da Vinci järgi. Uudsus võimaldab kirurgidel teha kõige keerulisemaid operatsioone patsienti puudutamata ja tema kudesid minimaalselt kahjustades. Robotit, mida saab kasutada kardioloogias, günekoloogias, uroloogias ja üldkirurgias, demonstreerisid Arizona osariigi ülikooli meditsiinikeskus ja kirurgiaosakond.

    "Da Vinci" operatsiooni ajal on kirurg paari meetri kaugusel operatsioonilauast arvuti juures, mille monitoril on opereeritud elundi ruumiline pilt. Arst juhib õhukesi kirurgilisi instrumente, mis tungivad läbi väikeste aukude patsiendi kehasse. Neid kaugjuhitavaid instrumente saab kasutada täpseteks operatsioonideks väikestes ja raskesti ligipääsetavates kehapiirkondades.

    Maailma esimene täielikult endoskoopiline möödaviik, mis viidi läbi hiljuti Columbia Presbyterian Medical Centeris New Yorgis, on tõend Da Vinci erakordsetest võimetest. Unikaalse operatsiooni viisid läbi südamerobotite kirurgia keskuse direktor Michael Argenziano ja kardiotorakaalkirurgia osakonna juhataja dr Craig Smith. Siiski kasutasid nad ainult kolme väikest auku – kahte manipulaatorite ja ühte videokaamera jaoks. Mõista, mida see tähendab, saab ainult inimene, kes on vähemalt korra vaadanud "traditsioonilist" avatud südameoperatsiooni.

    Meeskonna tegevus, patsiendi rindkere “avamine”, jätab uustulnukale kustumatu mulje (ajakirjanduslikul ülesandel pidin seda rolli kunagi täitma). Mäletan siiani judinaid üle kogu keha, mis tekkis rinnaku lõikava ketassae kohutavast kriginast ja tohutust haavast, milles veristes kummikinnastes käed askeldasid.

    Ameerika Ühendriikides on šundi- või koronaararterite šunteerimise operatsioon kõige levinum avatud südameoperatsioon. Aastas läbib siin selle protseduuri 375 tuhat inimest. "Da Vinci" laialdane kasutuselevõtt võib nende saatust oluliselt kergendada, aidates patsientidel pärast operatsiooni kiiremini taastuda ja haiglast varem välja kirjutada.

    Arizona keskuse, kus Da Vincit testitakse, peakirurg dr Alan Hamilton on üldiselt kindel, et robootika muudab kirurgias revolutsiooni. Siiani on see revolutsioon alles algamas, kuid ... kinos on "da Vinci" juba löönud. Kirurgiline robot mängis rolli viimases James Bondi filmis "Sure Another Day".

    Filmi alguses näidatakse lähivaadet kolmest mehaanilisest käest, kes kobavad üle tabatud agendi 007 keha. „Kirurgid ja spioonid on üksteisega sarnased, kuna püüavad täita oma ülesandeid ilma asjatu askeldamiseta ja kasutamata. uusimat tehnoloogiat," ütles Londoni Imperial College'i, kus praegu "da Vinci" töötab, pressiesindaja. - James Bondi filmid on mind alati paelunud enneolematute tehniliste uuenduste demonstreerimisega. Kuid ma pole kunagi arvanud, et kunagi hakkab minu juhitav osakond James Bondi produtsentidega koostööd tegema.

    Da Vinci on vaid üks näide uue meditsiinitööstuse arengust.

    Teisi roboteid kasutatakse paljudes operatsioonides, sealhulgas ajukirurgia puhul. Seni on need seadmed üsna tülikad, kuid arstid loodavad miniabilistele. Näiteks eelmisel suvel ehitas Ameerika Sandia riikliku labori energeetikaosakond Albuquerque’is juba maailma väikseima, ühe sentimeetri kõrguse roboti. Ja Briti korporatsioon Nanotechnology Development arendab Fractal Surgeon crumbi, mis hakkab iseseisvalt kokku panema veelgi väiksematest plokkidest inimkeha sees, tegema seal vajalikud toimingud ja lammutama end lahti.

    Nüüd on robot varustatud maailma kõige arenenumate "silmadega" (nagu kinnitab ettevõtte pressiteade). Tal oli varem kolmemõõtmeline nägemine, kuid kõrglahutus saavutati alles nüüd.

    Uus versioon võimaldab operatsiooni jälgida korraga kahel kirurgil, kellest üks saab nii abistada kui ka vanematelt kolleegidelt õppida. Tööekraanil on võimalik kuvada mitte ainult kaamerate pilt, vaid ka kaks lisaparameetrit, näiteks ultraheli ja EKG andmed.

    Mitme käega da Vinci võimaldab opereerida suure täpsusega ja seega minimaalse sekkumisega patsiendi kehasse. Tänu sellele on operatsioonist taastumine tavapärasest kiirem (foto 2009 Intuitive Surgical)

    Veel üks huvitav uudis. Vanderbilti ülikooli (USA) teadlased tutvustasid uue automaatse kognitiivse süsteemi TriageBoti kontseptsiooni. Masinad koguvad meditsiinilist teavet, teostavad põhilisi diagnostilisi mõõtmisi ja lõpuks teevad esialgsed diagnoosid, samal ajal kui inimesed tegelevad pakilisemate probleemidega. Selle tulemusel ootavad patsiendid vähem ning spetsialistid hingavad vabamalt ja vähendavad oluliselt vigade arvu."Hiljutised edusammud humanoidrobotite disainis, sensoorne tehnoloogia ja kognitiivse juhtimise arhitektuur on muutnud sellise süsteemi võimalikuks," rõhutab projekti kaasautor Mitch Wilkes.USA-s võetakse ligikaudu 40% erakorralise meditsiini osakondade patsientidest eluohtlikus seisundis. Arstid peavad neid eelistama. Ülejäänud 60% võiksid üle võtta robotid.Projekti edukaks osutumisel kerkivad viie aasta pärast registreerimise leti lähedusse elektroonilised terminalid, nagu lennujaamadesse paigaldatud, ning spetsiaalsed "nutikad" toolid ja mobiilsed robotid. vastuvõtt, peab patsient esmalt registreeruma. Kavandatavas süsteemis saab saatja kõik vajalikud andmed sisestada puuteekraaniga terminali kaudu. Võimalikud on hääljuhised. Sel juhul suudab automaat ära tunda kriitilise teabe olemasolu (näiteks äge valu rinnus) ja teavitada sellest arsti, et patsiendiga saaks võimalikult kiiresti tegeleda. Kui ei, siis suunatakse patsient ooteruumi.Täpsem patsiendi diagnoosimise plaan koostatakse vastavalt sellele esmasele infole. Kavandatavas süsteemis saab lihtsamaid protseduure teha juba ooteruumis, spetsiaalsel toolil, mis mõõdab vererõhku, pulssi, vere hapnikuga küllastumist, hingamissagedust, pikkust ja kaalu.Lisaks kontrollivad mobiilsed assistendid perioodiliselt seisundit patsientide ooteruumis, pöörates erilist tähelepanu vererõhule, pulsisagedusele ja võimalusel ka valu intensiivsusele. Kriitilise muudatuse korral peab robot teavitama inimpersonali.TriageBoti süsteemi viimane element on administraator, kes jälgib masinaid, tagab side haigla andmebaasiga ning on vahendaja automaatika ja meditsiinipersonali vahel. Plaanis on läbi viia rida uuringuid, mille käigus selgitatakse välja täpne komplekt.robotite funktsioonid ja nende välimus. Paralleelselt töötatakse välja prototüüpe.

    Täpsemate ja mugavamate arvutuste tegemiseks on teadlased loonud imelise roboti, apteekri. New Mexico osariigis Albuquerque'is asuva Presbyterian Hospitali suures keldris töötav elektromehaaniline ime kannab nime Rosie. Selle pimedas klaasruumis mööda neljameetrist rööpast liikuva võimsa mehaanilise üksuse “vanemaks” on Inteli uus divisjon Intel Community Solutions, mis kasutab ettevõtte saavutusi sotsiaalsete probleemide lahendamisel.

    Rosie ülesanne on valmistada ette ja levitada sadu uimasteid. Ta töötab ööpäevaringselt, praktiliselt ei tee pause ja samas ei tee üldse vigu. Kahe ja poole haiglaapteegis töötatud aasta jooksul polnud ainsatki juhust, kui patsiendile oleks saadetud vale ravim. Rosie täpsusaste on 99,7 protsenti, mis tähendab, et retseptiravimite sorteerimine ja doseerimine ei erine kunagi arstide retseptidel märgitutest.

    Pealegi aitas Rosie palju vigu õigeaegselt tuvastada. Rosie ei saadaks kunagi haigele inimesele aegunud ravimit. Selle täpsuse võti on osariigi kvaliteedikontrolli standardid, mis on sisestatud masina elektroonilisse ajusse. Vahepeal andmete kohaselt Riiklik Instituut Washingtonis sureb riigi ravimite vigade tõttu igal aastal umbes 50 tuhat inimest. Kuid ravimite valmistamine ja levitamine pole ainus probleem, mille Presbyterian Hospital Rosie abiga lahendas. Enne selle ilmumist oli narkootikumide vabanemist väga raske jälgida: töötajad veetsid palju aega tablette lugedes, nii et ükski neist ei jäänud tähelepanuta. Täna vabastas robot Rosie nad sellest rutiinsest tööst.

    Kuid see pole veel kõik. Rosie libiseb mehaanilise käega mööda siini ja kogub seina ääres rippuvaid tabletikotikesi, millest igaühel on ainulaadne vöötkood. Seejärel paneb ta need kinnistesse ümbrikesse ja saadab patsientidele.

    Sündis ka kaks abirobotit - lapsehoidjarobot, mis hoolitseb haigete, eelkõige Alzheimeri tõve all kannatavate inimeste eest, ja füsioterapeudi robot, mis võimaldab insuldi läbi põdenud inimestel kiiremini kohaneda.

    Hiljuti said Alzheimeri tõbe põdevad Ameerika patsiendid endale assistendi, kes teeb neil arstide ja lähedastega suhtlemise lihtsamaks. Kaamera, ekraani ja kõige traadita internetisuhtluseks vajalikuga varustatud Companion robot võimaldab arstil spetsialiseeritud kliinikus viibiva patsiendiga ühendust võtta. Samuti kasutatakse robotit personali koolitamiseks, liikumisprobleemidega patsientide abistamiseks ning patsientide ja laste vaheliseks suhtlemiseks. Kummalisel kombel suhtusid patsiendid, kes tavaliselt ei taha midagi uut vastu võtta, mehhaanilist vestluskaaslast üsna hästi: osutasid näpuga, naersid, isegi üritasid temaga rääkida.

    Masina loonud InTouch Healthi tegevdirektor Yulin Wang ütles, et robotite kasutamine vanurite eest hoolitsemisel võib vananeva rahva probleemi leevendada. Tingimustes, mil 2010. aastaks kasvab pensionäride arv riigis 40 ja 2030. aastaks 70 miljonini, on see väga oluline. Vahepeal kavatseb ettevõte oma roboteid hooldekodudele välja rentida. Tulevikus plaanib ettevõte luua roboteid, mis suudavad ratastooli edasi lükata.

    MIT-i insenerid on astunud tõelise sammu tulevikku, asendades füsioterapeudi robotiga. Nagu teate, unustavad insuldi läbi põdenud inimesed oma tavapärase elu pikaks ajaks. Mitu kuud ja isegi aastaid õpivad nad jälle kõndima, lusikat käes hoidma, tegema neid igapäevaseid toiminguid, millele nad varem isegi ei mõelnud. Nüüd saavad neid aidata mitte ainult arstid, vaid ka robotid.

    Jutt käib käteliigutuste koordinatsiooni taastamiseks vajalikest füsioteraapiaseanssidest. Nüüd töötavad patsiendid tavaliselt arstidega, kes näitavad neile sobivaid harjutusi. Bostoni linnahaigla taastusraviosakonnas, kus uut installatsiooni katsetatakse, kutsutakse insuldist taastuja juhtkangi abil ekraanile liikuma. antud trajektoor väike kursor. Kui inimene seda teha ei saa, viib arvutiga juhitav juhtkangi sisseehitatud elektrimootorite abil käe ise vajalikku asendisse.

    Arstid jäid uudse tööga rahule. Erinevalt inimesest suudab robot teha samu liigutusi tuhandeid kordi päevas, ilma et ta väsiks. Mis puutub arstidesse endisse, siis tööpuudust nad kartma ei peaks: selle asemel, et tundide kaupa patsientidega istuda, saavad nad välja töötada uusi tõhusamaid koolitusprogramme.

    Kuna meditsiin on üsna laiaulatuslik teadusvaldkond, pole see ilma kaasaegse nanotehnoloogia sekkumiseta. Siin on, mida selles jaotises tähele panna.

    Mikroskoobi all ebaühtlaselt lendlevad bakterid külmuvad ootamatult oma kohale. Siis hakkavad nad justkui kokkuleppel sirgjooneliselt rivistuma. Mõne sekundiga võtavad mikroobid kolonnis oma kohad sisse ja siis hakkab kogu moodustis liikuma – bakterid pöörduvad justkui käsu peale samaaegselt vasakule.

    Mikroobide liikumist kontrollitakse tõepoolest. Seda teeb konsooli taga istuv teadlane – Montreali Ecole Polytechnique’i professor Sylvan Martel. Kanada teadlase loodud installatsioon juhib bakterite liikumist magnetvälja abil tuhandikmillimeetrise täpsusega. Hiljuti näitas teadlane oma seadet töös. 5000 bakterit liigutasid kooskõlastatult veetilgas mikroskoopilisi polümeeriplokke ja tegid neist miniatuurse struktuuri.

    See on alles testi algus. Lähitulevikus saab sellist “tööjõudu” suurema kasuga kasutada - meditsiinis. Paljude aastate jooksul on laborid üle maailma püüdnud luua MIKROBOTE, mis suudaksid patsiendi kehas erinevaid operatsioone teha. Asjad pole kaugemale jõudnud kui inseneride lihtsamad prototüübid. Nüüd on teadlastel võimalus teha ringtee – mikroorganismid asendavad keerukaid ja ebaefektiivseid seadmeid.

    Bakterite püstitatud struktuuri saab näha ainult mikroskoobi all. See meenutab Egiptuse püramiidi. Sarnasused pole juhuslikud. "Püramiidid on üks esimesi samme, mida inimesed astuvad tõeliselt keerukate struktuuride loomiseks," ütleb Silvan Martel. "Me arvasime, et see oleks sümboolne, kui mikroorganismid täidaksid just sellist ülesannet." Aastate jooksul on ehitatud tõelisi püramiide ​​ja bakterid on mudeli valmis saanud 15 minutiga. Seda hoolimata asjaolust, et ehitusplokid olid palju suuremad kui "töölised" ise.

    Mikroorganismid töötasid koos. Mikroskoobi all nägi 5000 bakterit välja nagu tahke tume pilv. See sülem ripub ühe "tellise" kohal. Järgmisel sekundil hakkavad mikroobid aeglaselt, kuid kindlalt plokki joonisel määratud kohta lükkama. "Seni alles katsetame tehnoloogiat," ütleb Martel. "Põhimõtteliselt saab samu asju palju kiiremini teha."

    Edu saladus peitub nende mikroorganismide silmapaistvates võimetes. Kanada teadlased kasutavad oma töös baktereid Magnetospirillum magnetotacticum. "Nad osutusid tõelisteks rekordiomanikeks," selgitab Martel. "Nad liiguvad suurusjärgu võrra kiiremini kui teised bakterid." Lisaks on need mikroorganismid tundlikud magnetväljade suhtes – neisse koguneb suurtes kogustes rauaühendeid. Teadlased ei mõista veel hästi, miks mikroobid ise seda vajavad. Nüüd on aga selge, kuidas inimene saab sellist funktsiooni kasutada. Magnetvälja abil paneb Martel bakterid õiges suunas pöörama. Seejärel liiguvad nad iseseisvalt – neil on spetsiaalsed lipukesed, mis töötavad nagu laevade propellerid.

    Nad võivad liikuda mitte ainult veetilgas mikroskoobi all. Kanada teadlane süstis laborirottide verre baktereid ja sundis magnetvälja abil mikroobid anumates manööverdama. Selgus, et bakterid on võimelised liikuma isegi vastuvoolu. Tõsi, voolust õnnestus neil üle saada vaid väikestes kapillaarides, kus veri aeglaselt ringles. Suurtes arterites läksid "ujujad" lootusetult õhku - seal ulatus vedeliku kiirus mitmekümne sentimeetrini sekundis. Need mikroobid ei ole võimelised veres paljunema, seetõttu ei mõjutanud nende olemasolu näriliste tervist. Mikroorganismid liikusid mõnda aega veresoontes ja surid seejärel.

    Bakterimootorite tõhusust kadestab iga insener. "Peamine probleem, mis katseid luua meditsiinilisi MIKROBOTE on nurjatud, on nende suurus," ütleb Dublini ülikooli kolledži füüsik Vladimir Lobaskin. "Nende seadmete suurusnõuded on sellised, et piisavalt võimsat mootorit on neil väga raske luua." Lobaskin ise tegeleb just selliste mikroskoopiliste mootorite efektiivsuse teoreetiliste arvutustega. Marteli bakterite "tehnilised omadused" jätsid füüsikule suure mulje: "See on peaaegu valmis süsteem meditsiiniliste probleemide lahendamiseks."

    Tundub, et päris MIKROBOOTIDE arendajatel pole tõesti midagi vastata. Üks uusimaid prototüüpe loodi mitu aastat tagasi Šveitsi robootika ja intelligentsete süsteemide instituudis. Tegemist on pisikese metallspiraaliga, mida saab näha vaid väga võimsa mikroskoobi all. Vahelduvas magnetväljas olles hakkab see pöörlema ​​ja töötama nagu propeller. Selle seadme liikumissuunda saab juhtida ka magnetite abil.

    Aja jooksul loodavad arendajad seda kasutada ravimite erinevatesse kudedesse toimetamiseks. Inimkeha... Siiani see väga hästi ei tööta. Need tooted on umbes kümme korda aeglasemad kui "elusrobotid", millega nad Kanadas töötavad. Manöövritest veresoontes pole isegi vaja rääkida. See pole üllatav, on Martel kindel. Miljoneid aastaid on evolutsioon teinud suurepäraste bakteritega head tööd. Sama täiusliku tehisseadme kiire loomine on väga raske.

    Just sel põhjusel püüdsid Korea riikliku Chunnami ülikooli kubiotehnoloogid kombineerida oma töös kahte vastandlikku lähenemist. Loodud meditsiinilise MICROROBOTI imiprototüüp on ehitatud sünteetilisest polümeerist ja inimese südamelihase rakkudest - kardiomüotsüütidest. Puurid on venitatud spetsiaalsete jalgadega painduvale plastikraamile. Kokkutõmbumisel panevad rakud liikuma kogu struktuuri ja seade hakkab puudutama oma jalgu. Arendajad eeldavad, et tulevikus saavad sellised robotid ringi liikuda veresooned mees seinte külge klammerdumas. Sellised tooted on võimelised toimima väga kaua – "rakumootor" kasutab kütusena veres lahustunud glükoosi.

    "Ainult paar aastat tagasi tundusid vestlused orobotite vahel, kes toimetasid ravimeid teatud kehapunktidesse, fantaasiana," ütleb Argonne'i riikliku labori (USA) füüsik Aleksei Snežko. "Nüüd on selge, et lähitulevikus hakatakse neid ka inimeste peal katsetama."

    Kuidas see välja näeb, on nüüd selge. Hiljutises katses süstisid Silvan Martel ja ta kolleegid vähki põdenud rotile kehasse. Ja siis paigutati ta meditsiinilisse tomograafi. Need seadmed kasutavad tugevat magnetväljad patsiendi keha kolmemõõtmeliste kaartide koostamiseks. Pärast väikest ümberkujundamist sai rajatisest mikroobide komandopunkt. Selle abiga viisid teadlased bakterid läbi närilise vereringesüsteemi otse kasvaja piirkonda. Mikroorganismid andsid kahjustatud piirkonda treeningkoormuse – fluorestseeruva aine. Martel plaanib katset peagi korrata. Seekord kannavad bakterid vähiravimit.

    Nanotehnoloogid on demonstreerinud ka päris muljetavaldavaid e-naha näidiseid. E-nahk tundis esimest korda liblika puudutust

    Parimatest pooljuhtkiududest koosneva võre, mis on kombineeritud elektroodidega ja mis muutus vastuseks survejuhtivusele PSR-kummiga (ülal), muutsid California käsitöölised "nahaklapiks" (all) (illustratsioonid Kuniharu Takei et al./Nature Materials ).

    Sellel roboti naha joonisel vastab iga must ruut ühele "pikslile", mis on puudutuse eest vastutav elementaarne punkt (illustratsioon Ali Javey ja Kuniharu Takei, UC Berkeley) Autorid reklaamivad naha tundlikkust värvika fantaasiaga: sellise manipulaatoriga robot saaks hõlpsasti hakkama kanamunaga.ilma seda maha kukkumata või purustamata (illustratsioon Ali Javey, Kuniharu Takei / UC Berkeley).

    Veel üks näide Stanfordi anduri tundlikkusest: see tuvastab Peruu liblika Chhorinea faunus (fotol L.A. Cicero / Stanfordi ülikool) puudutuse.

    Suurima inimorgani robotanaloogi loomise probleemi ümber on juba palju koopiaid purustatud. Põhiküsimus- kuidas taastoota uskumatut tundlikkust nahka kes tunneb lendava putuka tuult? Hiljuti teatasid kaks California uurimisrühma korraga oma muljetavaldavatest vastustest.

    Esimene meeskond California ülikoolist Berkeleys valis nanojuhtmed oma kunstnaha võtmeelemendiks. Teadlaste sõnul kasvatasid nad spetsiaalsel trumlil tillukesi germaaniumi- ja ränifilamente ning rullisid need seejärel substraadile - kleepuvale polüimiidkilele.

    Selle tulemusena said teadlased elastse materjali, mille struktuur sisaldas transistoride rolli mängivaid nanojuhtmeid.

    Nende peale paigaldasid teadlased perioodilise õhukeste aukude mustriga isolatsioonikihi ja veelgi kõrgemale puutetundliku kummi (PSR). Kummi ja nanojuhtmete vahele toodi fotolitograafia abil juhtivad sillad (selleks isolaatoris olevad augud). kihti oli vaja) ja lõpuks piserdati võileib õhukese alumiiniumkilega - lõplik elektrood. (Süsteemi autorid esitasid üksikasjad väljaandes Nature Materials.) Selline elastne komplekt suudab tuvastada ja täpselt lokaliseerida piirkonnad, millele survet avaldatakse.Selle naha nimi on banaalne ja etteaimatav - e-nahk. Uus tehnoloogia võimaldab kasutada substraadina mitmesuguseid materjale plastikust kummini, samuti sisaldada erinevate ainete molekule, näiteks antibiootikume (mis võib olla väga oluline).E-naha katsekehal mõõtmetega 7 x 7 sentimeetrit, 19 x 18 maatriks mahutab piksleid. Igaüks neist sisaldas sadu nanopoode. Selline süsteem suutis registreerida rõhku vahemikus 0 kuni 15 kilopaskalit, mis sarnaneb stressitasemega, mida kogeb inimese nahk klaviatuuril tippimisel või väikese objekti käes hoidmisel.

    Ali Javey, e-naha projekti juht Berkeleys (foto autor UC Berkeley)

    Teadlased osutavad nende arengu väga kindlale eelisele analoogide ees. Enamik selliseid projekte tugineb paindlikele orgaanilistele materjalidele, mille tööks on vaja kõrget pinget.

    Berkeley sünteetiline nahk on esimene, mis on valmistatud monokristalliliste anorgaaniliste pooljuhtide baasil. See töötab vaid 5 voltiga. Mis aga veelgi huvitavam – kogemused on näidanud, et e-nahk talub tundlikkust kaotamata kuni 2000 2,5-millimeetrise raadiusega painutust.

    Tundlikke manipulaatoreid, mis on võimelised hapraid esemeid käsitlema, võib pidada sellise naha ilmseks kasutusvaldkonnaks tulevikus.

    Üli ettevaatlik küberneetiline käsi saab lisaks varustada soojuse, radioaktiivsuse, kemikaalide anduritega, katta õhukese ravimikihiga ja kasutada robotkirurgide või päästjate "sõrmedel".

    Viimasel juhul (kui robotid töötavad inimestega) on ohutuse seisukohalt väga oluline asjaolu, et Berkeley elektrooniline nahk, nagu inimese nahk, tunneb puudutust peaaegu koheselt (millisekundite jooksul). Teoreetiliselt võib see täielikult katta roboti käe või isegi kogu masina.

    Ülal: Professor Zhenan Bao, Stanfordi projektijuht Alumine: see lihtne alumiiniumjuhtmetega polümeerkile oli uue naha lähtepunktiks (foto autor L.A. Cicero / Stanfordi ülikool, Stefan C. B. Mannsfeld et al./Nature Materials).

    Teine arendus, mis pärineb Stanfordi ülikoolist, kasutab teistsugust lähenemist. Teadlaste sõnul asetasid nad kahe elektroodi vahele ülielastse vormitud kummikihi.

    Selline kile kogub elektrilaenguid nagu kondensaator. Surve surub kummi kokku – ja see omakorda muudab elektrilaengute arvu, mida võileib suudab salvestada, mille määrab elektroonika tänu elektroodide komplektile.

    Kirjeldatud protsess võimaldab tuvastada kõige kergema puudutuse, mida teadlased on kogemusega tõestanud. Nad kasutasid kärbseid "testina". Katse ajal tundis seitsmesentimeetrise ja millimeetri paksuse küljega ruutmaatriks vaid 20 milligrammi kaaluvate putukate maandumist ning reageeris nende puudutusele suure kiirusega.

    Mikroskoobi all näeb maatriks välja nagu teravate püramiididega täpiline väli. Sellises materjalis võib neid püramiide ​​olla sadadest tuhandetest kuni 25 miljonini ruutsentimeetri kohta, olenevalt nõutavast ruumilisest eraldusvõimest.

    Selline tehnika (pideva kummikihi kasutamise asemel) oli vajalik, kuna monoliitne materjal, nagu selgus, kaotas pigistamisel oma omadused - laengute registreerimise täpsus langes. Ja vaba ruum mikroskoopiliste püramiidide ümber võimaldab neil pärast koormuse eemaldamist kergesti deformeeruda ja taastada nende algne kuju.

    Stanfordi e-naha paindlikkus ja vastupidavus leiti olevat väga kõrged. Seda ei saa venitada, kuid seda on täiesti võimalik painutada, mähkides seda näiteks robotkätt.

    Seetõttu näevad teadlased jällegi kirurgilisi roboteid nende arendamise rakendusvaldkondadena. Kuid mitte ainult. Ameerika teadlased väidavad, et kunstnahast võib saada elektrooniliste sidemete alus, mis on võimeline andma märku, kui seda pingutada liiga nõrgalt või ohtlikult tugevalt. Ja sellised andurid suudavad täpselt salvestada rooli käte surveastme, hoiatades juhti õigeaegselt, et ta jääb magama.

    Mõlemad meeskonnad väidavad, et jätkavad selle eksperimenteerimise suuna arendamist. Nii et tulevikurobotid saavad suure tõenäosusega ikkagi naha, mis on inimesele lähedane. Ja olgu see väliselt meie omast märgatavalt erinev - selle tundlikkus annab androidroboti mõistele uue tähenduse.

    Sensatsioonilise avalduse tegi arvutitele videokaarte tootev ettevõte. Peagi olime kirjutanud esimesest eranditult robotkätega tehtud kirurgilisest operatsioonist, kui NVIDIA valmistas meditsiinimaailmast järjekordse “pommi”. California GTC 2010 konverentsil teatas graafikakiibi valmistaja väga julgest ideest - teha südameoperatsioon ... ilma südameseiskumiseta või rindkere avamiseta!

    Robotkirurg teeb operatsiooni manipulaatorite abil, mis tuuakse südamesse läbi patsiendi rindkeres olevate väikeste aukude. On-the-fly pilditehnoloogia digitaliseerib tuksuva südame, näidates kirurgile kolmemõõtmelist mudelit, mille abil saab orienteeruda täpselt nii, nagu vaataks südant läbi avatud rindkere.Peamine probleem on selles, et süda liigub palju lühike aeg - kuid arendajate sõnul piisab oreli visualiseerimiseks kaasaegsete NVIDIA GPU-del põhinevate arvutussüsteemide võimsusest, sünkroniseerides roboti instrumentide liigutused südamelöögiga. Tänu sellele tekib liikumatuse efekt - kirurgi jaoks pole vahet, kas süda "seisab" või töötab, sest roboti manipulaatorid sooritavad sarnaseid liigutusi, kompenseerides lööki!

    Seni koosneb kogu teave selle uskumatu tehnoloogia kohta lühikesest video demost, kuid ootame NVIDIAlt lisateavet. Kes oleks võinud arvata, et videokaardifirma plaanib kirurgias revolutsiooni teha ...

    Ja Jaapani käsitöölised ei lakka hämmastamast meeldivate uudsustega. Uus robotkaru kannab inimesi süles

    Jaapanlased leppisid "soodsa mängukaru kujutisega", uskudes, et humanoidrobot hirmutab patsiente ainult (foto autor: RIKEN, Tokai Rubber Industries)

    Jaapani füüsikaliste ja keemiliste uuringute instituut (BMC RIKEN) ja Tokyo Rubber Industries (TRI) ettevõte avalikustasid eile "karulaadse" roboti, mis on mõeldud haiglaõdede abistamiseks. Uus masin kannab patsiente sõna otseses mõttes süles.

    RIBA (RobotforInteractiveBodyAssistance) on RI-MAN androidi täiustatud versioon.

    <...>Võrreldes oma eelkäijaga on RIBA teinud märkimisväärseid edusamme.

    Nagu RI-MAN, suudab algaja inimese õrnalt voodist või ratastoolist välja tõsta, kätel näiteks tualetti kanda ja siis tagasi toimetada ning sama õrnalt voodisse panna või sisse istuda. jalutuskäru. Aga kui RI-MAN kandis ainult kindlasse asendisse fikseeritud 18,5 kg kaaluvaid nukke, siis RIBA veab juba kuni 61 kilo kaaluvaid elusaid inimesi.

    "Karu" kõrgus on 140 sentimeetrit (RI-MAN - 158 cm) ja koos akudega kaalub ta 180 kilogrammi (eelkäija 100 kg). RIBA tunneb ära näod ja hääled, täidab häälkäsklusi, navigeerib kogutud video- ja heliandmetes, mis töötleb 15 korda kiiremini kui RI-MAN ning reageerib “paindlikult” ka väiksematele muutustele keskkonnas.

    Uue roboti kätel on seitse vabadusastet, peas - üks (hiljem tuleb kolm), vöökohas - kaks kraadi.Kere on kaetud uue pehme materjaliga, mille on välja töötanud TRI, nagu polüuretaanvaht. Mootorid töötavad üsna vaikselt (53,4 dB) ning mitmesuunalised rattad võimaldavad autol kitsastes kohtades manööverdada.

    No muidugi, ilma proteesita meditsiinis kuskil. Seetõttu töötavad ka siin teadlased ja insenerid väsimatult uusi seadmeid välja töötamas. Nimelt rakendusfüüsika labor. D. Hopkins esitas uue üllatuse. DARPA projekti ja rakendusfüüsika labori ühisel elluviimisel. D. Hopkins (Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, APL) valmistas ette järgmise põlvkonna proteeskäe, mida nimetatakse Modulaarseks Prosthetic Limbiks (MPL), katsetamiseks inimeste osalusel. Arendajate väljamõeldud kohaselt kontrollib tehisjäsemet täielikult aju sellesse implanteeritud andurite kaudu ja see pakub isegi puutetundlikkust, saates välistest anduritest elektrilisi impulsse ajukoore vastavasse piirkonda. Eelmisel kuul teatas APL 34,5 miljoni dollari suurusest lepingust DARPA-ga, mis peaks võimaldama teadlastel järgmise kahe aasta jooksul testida oma arengut viie inimese peal.

    Eeldatakse, et testimise kolmas faas – katsed inimeste osalusel – viivad täiustusteni nii neuroproteesi juhtimissüsteemis kui ka tagasisidesignaalide genereerimise algoritmis. Aastaid prototüüpimise läbi teinud MPL toetab 22 tüüpi liigutusi, iga sõrme sõltumatut juhtimist ja kaalub sama palju kui päris inimese käsi (umbes 4 kilogrammi). Teadlased kavatsevad alustada testimist, varustades halvatud patsiendi proteesiga. Seni rakendatud neuroproteesid on mõeldud amputeeritud jäsemete asendamiseks, samas kui MPL võimaldab katta suuremat hulka juhtumeid, sealhulgas normaalse tegevusega seotud vaevusi. selgroog, kuna juhtsignaalid „eemaldatakse“ otse ajust.Arenduse täiustamise käigus tuleb teadlastel lahendada veel arvestatav hulk raskusi ja raskusi, nii juba teadaolevaid kui ka testimisprotsessi käigus kahtlemata tuvastatavaid. Nende probleemide hulgas on tänapäeval eksisteerivate neuroliideste lühike eluiga. Keha vedelatesse kudedesse surutud ränikiibid hävivad üsna intensiivselt, lähevad rikki ja vajavad väljavahetamist umbes iga kahe aasta tagant. Selle aasta alguses kuulutas DARPA välja programmi Histology for Interface Stability Over Time, mille eesmärk on pikendada neuroimplantaatide eluiga 70 aastani.Kui APL ja DARPA on peamised arenduspartnerid, siis uurimisprotsessi on kaasatud ka paljud teised institutsioonid. Näiteks Pittsburghi Ülikool on juba lõpetanud töö implantaatide implanteerimisel ahvidele, et juhtida roboti käsi, California Tehnoloogiainstituut aitab välja töötada aju-arvuti liidese disaini ning Chicago Ülikool osaleb puutetundliku teostuses. andurite süsteem.

    Järk-järgult võetakse kasutusele abirobotid, kelle ülesandeks saab olema vahetult arstide abistamine, need mudelid on juba kasutusel mõnes välismaise meditsiini kliinikus. Yurina, Jaapani Logic Machine'i robot, mis on võimeline kandma voodihaiged nagu haigla gurney, ainult palju sujuvam.

    Veelgi huvitavam on see, et Yurina saab muutuda puutetundliku ekraani, kontrolleri või häälega juhitavaks ratastooliks. Robot on piisavalt krapsakas, et liikuda kitsastes koridorides, mis teeb sellest tõeliselt hea abilise tõelistele arstidele, Eraldi tasub mainida videodemot, mida tasub kindlasti ka heli peal vaadata. Mis juhtis video režissööre, kes saatis videolõiku nii kurjakuulutava muusikaga, seda ei saa me kunagi teada – kombinatsioon "lahkest robotist" ja täiesti sobimatust soundtrackist annab teile aga kindlasti portsu tervislikku naeru.

    Hea uudis oli robot-ratastoolide leiutamine, seda tooli on palju mugavam juhtida spetsiaalsete andurite abil, kuid uudsus nõuab mõningaid täiendusi, mis lähiajal kasutusele võetakse.

    Üks kõige enam ilusaid päevi koerakasvataja elus võib selliseks pidada seda, kui neljajalgne lemmikloom valdab täielikult omaniku jälgimist ning on temaga alati ja kõikjal kaasas, ilma et oleks vaja pidevat rihmaga tirimist. Ja tänu Saitama ülikooli teadlaste meeskonna pingutustele saab sarnast kontseptsiooni nüüd rakendada ka ... ratastoolide puhul.

    Robottool kannab pardal kaamerat ja kaugussensorit, mille abil jälgib süsteem tooli kõrval kõndiva inimese õlgade asendit. Tänu nendele seadmetele "saab tool aru", mis suunas inimene liigub, korrates vastavalt oma teed. Toolil istuvale inimesele osutub selline liikumisviis meeldivamaks, kuna ratastool liigub sujuvalt, kaaslane teda ette ei lükka.

    Robotool on ka võimeline painduma ümber takistuste, kuigi teatud määral. Idee on kahtlemata hea, kuid nõuab veidi tööd. Kujutage ette järgmist olukorda: inimene istub toolil ja assistent räägib sel ajal kellegagi elavalt ja žestikuleerib (teeb vastavalt torso, õlgade ja kätega liigutusi). Kas tool "roomab" kogu aeg küljelt küljele, korrates assistendi õlgade liigutusi? Tegijatel on kindlasti tööd.


    Järeldus

    Robotite väärtus inimese abistajatena.

    Abilised robotid mängivad kaasaegses meditsiinis tohutut rolli. See tööstusharu on veel üsna noor ja arengu algstaadiumis, kuid vaatamata sellele on mõningaid arendusi juba üle maailma kasutusele võetud, need toimivad edukalt ja toovad meditsiiniasutuste töötajatele asendamatut abi. Põhiprobleem on minu arvates selles, et kui arenenud riikides, kus on stabiilselt positiivne majandus, võetakse need uuendused kasutusele kohe pärast ametlikku massirobotiseerimist, siis arengumaadesse jõuavad need palju hiljem ning kolmanda maailma riikides on need arengud väga tugevad. hilja ja lähitulevikus neid kindlasti ei tule ainulaadsed arengud... Fakt on see, et kõik need tooted on väga kallid ja nende ostmiseks on vaja märkimisväärset rahastamist, mida kõik riigid ei saa endale lubada. Seetõttu on edaspidi vaja tõstatada küsimus selle varustuse maksumuse vähendamisest mõistlike piiride piires teatud konverentside ja valitsusjuhtide kohtumiste abil.

  • Laadimine ...Laadimine ...