Article sur la robotique médicale dans le monde. Un aperçu de l'état de la robotique en médecine réparatrice. Appareil robotique à quartz Xenex

Début 2018, on a appris l'utilisation de robots comme infirmières. Le projet a été annoncé dans un hôpital de Nagoya (Japon), qui abrite un grand musée dédié à la robotique.

En février 2018, l'hôpital universitaire de Nagoya lancera quatre robots Toyota qui serviront d'assistants au personnel médical. En particulier, cet équipement automatisé se verra confier les fonctions de distribution de médicaments aux patients dans les services, de délivrance d'analyses, etc. Les robots pourront se déplacer à la fois à l'étage et entre différents services situés à différents étages.

Chaque robot mesure 125 cm de haut, 50 cm de large et 63 cm de profondeur, la vitesse de déplacement maximale est de 3,6 km/h et le poids maximal de la cargaison transportée est de 30 kg.

Comme le note la publication Engadget, en effet, les robots sont des réfrigérateurs portables d'un volume de 90 litres, qui sont équipés de radars et de caméras pour se déplacer dans un établissement médical. Les robots contournent les gens et, en cas de collision, ils s'excusent et demandent poliment à passer. Les travailleurs de la clinique peuvent appeler des robots chez eux et attribuer des points de destination à l'aide d'ordinateurs tablettes.


Les robots sont développés grâce aux efforts conjoints de spécialistes Clinique universitaire Nagoya et Toyota Industries (fabrique des pièces automobiles et de l'électronique). Le test de fonctionnement des appareils aura lieu dans ronde de nuit- entre 17h00 et 8h00, heure à laquelle moins de monde marche dans les étages. S'ils sont testés avec succès, les robots peuvent être déployés dans d'autres hôpitaux.

L'utilisation de robots dans les maisons de retraite au Japon

En novembre 2017, on a appris qu'il testait des robots dans plusieurs milliers de maisons de retraite au Japon. L'intelligence artificielle et les assistants mécaniques aident le personnel à s'occuper des personnes âgées et remplacent ces dernières par des interlocuteurs.

Selon les prévisions du gouvernement japonais, la taille du marché des robots remplaçant le personnel médical pour les soins aux patients atteindra 54,3 milliards de yens (environ 480 millions de dollars) d'ici 2020, soit une augmentation de trois fois par rapport à 2015. Les coûts sont bien inférieurs à ceux des robots utilisés dans les entreprises et les services.

L'une des raisons d'un tel retard dans la demande d'équipements automatisés qui prennent soin de la santé des personnes est le coût élevé. Malgré assez haut niveau vie au Japon, tous les retraités ne peuvent pas se permettre d'acheter un robot.

Au Japon, il existe des subventions pour les développeurs de robots. Avantages sociaux sont fournis lors de la livraison des dispositifs en centres de réadaptation pour les personnes âgées et handicapées. En novembre 2017, environ 5 000 de ces institutions utilisent des robots.

Ils sont utilisés pour communiquer avec les patients, effectuer une thérapie physique, contourner les couloirs des hôpitaux pour surveiller les situations d'urgence, et le chien robot Aibo de Sony remplace complètement un animal de compagnie.

Dans les maisons de retraite, il y a une prolifération croissante de systèmes qui aident les infirmières à prendre soin des personnes âgées, comme soulever et déplacer les personnes paralysées sur le sol.

Les robots ne pourront pas encore remplacer complètement les personnes dans les institutions sociales, mais ils permettent au personnel de se concentrer sur la communication et d'autres tâches qui nécessitent plus d'implication, laissant les tâches ménagères aux soins des gadgets. En outre, comme le montre une étude nationale, environ un tiers des Japonais qui utilisent des robots sont finalement devenus plus actifs et indépendants, note The Economist.

Prévisions d'IDC pour l'utilisation des robots en médecine

D'ici 2020, les hôpitaux utiliseront plus activement les robots. Les applications cliniques et l'automatisation à l'aide de tâches simples sont prévues, selon Healthcare IT News, citant une étude IDC de 2017.


Une enquête IDC sur les hôpitaux de 200 lits ou plus a permis d'évaluer les plans d'introduction de robots et de drones. Près d'un tiers des personnes interrogées ont déclaré utiliser déjà des robots. Cette pratique deviendra Occurrence fréquente pour les établissements de santé, dès que les hôpitaux et les cliniques comprendront comment l'introduction de robots peut aider à automatiser les processus, à réduire les coûts et à améliorer la qualité des services médicaux. IDC estime que l'ubiquité des robots dans les hôpitaux américains se produira dans un délai d'un à trois ans.

Fait intéressant, contrairement aux robots qui ont déjà pénétré le secteur de la santé, les véhicules aériens sans pilote (UAV) ne sont pas encore utilisés par les hôpitaux. Si quoi que ce soit, aucun des hôpitaux de l'enquête IDC n'a eu cette expérience.

Néanmoins, les analystes sont convaincus que les drones trouveront également des applications dans le domaine de la santé dans les trois à cinq prochaines années.

Comment les drones peuvent être utiles pour fournir des soins médicaux, en juin 2017, est devenu connu de l'expérience de scientifiques suédois. Des experts ont démontré, grâce à des vols expérimentaux d'UAV, que les drones sont capables de fournir un défibrillateur externe automatique au point souhaité 17 minutes plus rapidement pour aider le patient qu'avec une ambulance conventionnelle.

Aujourd'hui, la technologie des robots a fait de grands progrès, grâce auxquels le concept de traitement des personnes a considérablement changé. Sur la base du nombre de groupes de recherche qui fabriquent actuellement des robots, il y a d'énormes progrès en médecine, surtout par rapport aux succès d'il y a huit ans.

Les premiers événements réussis ont eu lieu en 2006, lorsque le scientifique Sylvan Martel a réuni un groupe de recherche et a créé un minuscule robot, unique à l'époque, dont les dimensions dépassaient à peine une bille d'un stylo ordinaire. Cet organisme artificiel a été placé dans artère carotide cochon vivant, où il a réussi à naviguer les points donnés. Depuis lors, les robots en médecine ont occupé leur créneau et continuent de se développer activement. Et à en juger par l'expérience des dernières années, ces technologies évoluent à pas de géant.

Avantages des robots

L'objectif principal de la création de tels « assistants » est de se déplacer non seulement le long des plus grandes artères humaines, mais également de recevoir des données provenant de zones présentant des vaisseaux sanguins étroits. Grâce à cela, l'utilisation de robots en médecine permettra d'effectuer des opérations assez complexes sans intervention traumatique. Ainsi, le risque de décès d'une anesthésie trop agressive ou du patient souffrant de réaction allergique pour un médicament particulier.

Cependant, ce n'est pas le seul avantage de l'utilisation de robots en médecine. Par exemple, des technologies comme celles-ci peuvent aider à traiter le cancer. Le fait est que les microrobots sont capables de délivrer des médicaments directement au foyer formation maligne... Contrairement à la chimiothérapie, lorsque des médicaments agressifs se répandent dans tout le corps du patient et entraînent des conséquences irréparables, cette méthode ne portera pas un coup dur à le système immunitaire personne.

Les robots modernes en médecine sont capables de gérer un large éventail de tâches. Cependant, même aujourd'hui, il y a beaucoup de questions sur la façon de faire bouger un si petit organisme artificiel dans le sang ou de suivre son emplacement. Mais certains développements modernes permettent de faire face aux tâches assignées. Considérons-les plus en détail.

"Bio fusées"

Ces assistants médicaux robotisés sont une sorte de noyaux en titane enfermés dans des coques en aluminium. De plus, leur taille ne dépasse pas 20 microns. Lorsque l'enveloppe d'aluminium entre en contact avec de l'eau, une réaction commence, au cours de laquelle de l'hydrogène se forme à la surface du noyau. C'est cette substance qui fait bouger la microstructure à une vitesse égale à 150 de ses diamètres par seconde. Cela équivaut au fait qu'une personne de 2 mètres de haut est capable de nager 300 mètres dans le même laps de temps. Le moteur chimique de ce robot unique est utilisé en médecine grâce à l'ajout d'une substance spéciale - le gallium. Ce composant réduit la vitesse de formation des dépôts d'oxyde. Grâce à cela, le microrobot peut fonctionner environ 5 minutes avec une réserve de marche maximale de 900 mm (sous réserve d'être dans l'eau).

Un champ magnétique externe est utilisé pour diriger l'agrégat microscopique dans une direction donnée. Ainsi, la « bio-fusée » est applicable pour la livraison de médicaments à un point spécifique du corps humain.

Robots musculaires

C'est un domaine assez intéressant de la robotique. Les robots musculaires en médecine sont utilisés pour stimuler Cellules musculaires... De tels agrégats microscopiques fonctionnent grâce aux impulsions électriques qu'ils transmettent. Les robots eux-mêmes sont une sorte de crêtes faites d'hydrogel. Ils fonctionnent sur le même principe que chez les mammifères. Par exemple, si nous parlons du corps humain, alors les muscles commencent à se contracter grâce aux tendons. Dans le cas d'un microrobot, ce processus se produit en raison d'une charge électrique.

Da Vinci

Le robot "Leonardo" en médecine a acquis une popularité particulière. Il a été créé pour remplacer les chirurgiens à l'avenir. Aujourd'hui, ce mécanisme indépendant de 500 kg, équipé de quatre "bras", est capable de faire face à énorme quantité Tâches. Trois de ses membres sont équipés d'instruments miniatures pour effectuer les opérations les plus complexes. Sur la quatrième "main" se trouve une minuscule caméra vidéo.

La photo montre comment de tels robots fonctionnent le mieux en médecine. Da Vinci est capable d'opérer à travers les plus petites incisions, qui ne dépassent pas quelques centimètres de large. Grâce à cela, après la chirurgie, le patient n'a pas de cicatrices laides.

Dans le processus de travail de "Leonardo" à une certaine distance de lui se trouve un travailleur médical qui actionne la console. Grâce au joystick moderne, le médecin peut effectuer les manipulations les plus complexes avec une précision extrême. Toutes les actions sont transférées aux membres du robot, qui répète les mouvements des doigts.

Il convient également de noter que les "mains" de l'unité sont légèrement différentes des mains humaines en ce sens que les manipulateurs sont capables de fonctionner en modes. De plus, les « doigts » artificiels ne se fatiguent pas et peuvent geler instantanément si l'opérateur relâche accidentellement le panneau de commande. Le médecin peut contrôler ses mouvements à l'aide d'oculaires puissants qui peuvent agrandir l'image jusqu'à 12 fois.

"Kirobo"

Ce robot intéressant a été spécialement conçu pour les astronautes qui sont sous pression psychologique, étant si loin de leur planète d'origine. La machine humanoïde est de petite taille. Sa taille n'est que de 34 cm, mais c'est largement suffisant. Le robot est capable de maintenir une conversation à part entière, de répondre aux questions et de simuler une communication « en direct ». Le seul problème nouveau développement réside dans le fait qu'il communique jusqu'à présent exclusivement en japonais.

Le robot distingue parfaitement la parole humaine des autres sons. De plus, il est capable de reconnaître les personnes avec qui il a déjà communiqué auparavant. Il peut déterminer l'humeur en fonction des expressions faciales et en général peut faire beaucoup de choses. Il peut même faire un câlin si besoin.

Certains scientifiques pensent que ces robots intelligents ne sont pas nécessaires en médecine. Cependant, ils peuvent très bien trouver une application en psychothérapie.

"PARO"

Cet assistant travaille comme zoothérapeute. Extérieurement, il a été créé sous la forme de la coque extérieure du robot qui est faite d'un matériau doux qui ressemble à la peau blanche naturelle d'un véritable animal. À l'intérieur, il regorge de toutes sortes de capteurs (tactile, température, lumière, position, son, etc.). Cette intelligence artificielle à part entière sait parfaitement où elle se trouve et est capable de répondre au nom qui lui est assigné. Un robot unique au visage adorable fait la distinction entre l'impolitesse et l'attitude affectueuse.

Aujourd'hui, ce robot intéressant est déjà largement utilisé pour traiter diverses catégories de patients. Vous pouvez le caresser, le serrer dans ses bras, discuter avec lui ou simplement parler de vos sentiments. À l'avenir, ces robots seront envoyés dans les maisons de retraite, les jardins d'enfants et les centres de réadaptation pour aider les personnes souffrant de détresse psychologique. Très souvent dans période postopératoire les patients ont besoin de soutien, mais il est impossible de garder des animaux dans les établissements de santé, cette intelligence artificielle sera donc une véritable percée dans la médecine réparatrice.

"Hospi"

Ce robot est conçu pour remplacer les pharmaciens. Cela aidera le personnel médical à gagner beaucoup de temps pour trouver les médicaments nécessaires et les livrer dans les murs des hôpitaux. En gros, cet assistant est une trousse de premiers soins robotique dont la hauteur est de 130 cm. Le robot est capable de supporter un poids allant jusqu'à 20 kg, ce qui est largement suffisant pour se déplacer dans l'hôpital. un grand nombre de une grande variété de médicaments et d'échantillons. Lorsqu'il se déplace, "Hospi" est capable de contourner les obstacles, de sorte que le risque de collision avec le personnel ou les visiteurs de l'hôpital est réduit à presque zéro.

"RP Vita"

Ce robot est capable d'apporter une aide au conseil à distance. L'« assistant » virtuel permet au médecin traitant de faire une ronde en quelques minutes. De plus, grâce au robot, il devient possible de surveiller l'état patients gravement malades nécessitant une attention particulière de jour comme de nuit.

La hauteur du miracle de la technologie est de 1,5 mètre. Un système de capteurs sonores et laser spéciaux est installé à l'intérieur du robot, grâce auquel l'itinéraire de l'unité est construit. Il est également équipé d'un écran qui affichera le visage du médecin traitant. Grâce à cela, une communication à part entière avec les patients est imitée, qui ressent pleinement la présence d'un médecin. RP Vita est également équipé d'outils de diagnostic modernes. Un ordinateur portable ou une tablette suffit pour travailler avec l'unité.

Hal

Ce robot est un exosquelette spécialisé, grâce auquel les personnes paralysées pourront se déplacer pleinement.

Les capteurs de l'équipement sont fixés sur la peau des patients et commencent à lire la force des impulsions qui proviennent de certains muscles. Si un nœud ne fonctionne pas complètement, l'exosquelette est activé et les organes reçoivent les charges nécessaires à leur travail.

Aujourd'hui, le robot est présenté en deux versions : un squelette entier ou juste pour les jambes.

"Watson"

Ce supercalculateur est équipé de 90 serveurs à la fois avec quatre processeurs, chacun ayant huit cœurs. La RAM du robot est de seize téraoctets. Watson est un oncologue capable de diagnostiquer un bref délais... L'unité est équipée d'un excellent intelligence artificielle, grâce à quoi il est capable de lire rapidement les informations et de tirer les conclusions nécessaires. Le robot traite jusqu'à 600 000 ouvrages médicaux de référence et autres documents nécessaires au diagnostic en quelques minutes. Il reste au médecin à charger la maladie du patient dans la mémoire et à recevoir un diagnostic probable. En outre, "Watson" ne peut être interrogé que jusqu'à présent exclusivement par écrit.

Enfin

Sur la base de technologies en évolution rapide, il est facile de conclure que les robots en médecine seront irremplaçables à l'avenir. Ils permettront aux institutions médicales de passer à un nouveau niveau de diagnostic et de traitement des maladies les plus complexes. Cela vaut également pour les malades mentaux.

Diapositive 2

Robotique médicale

Pour la médecine réparatrice et la rééducation Robots pour le maintien de la vie Robots pour le diagnostic, la thérapie, la chirurgie Prothèses actives biocontrôlées, exosquelettes Massage ponctuel et classique, fauteuils Mouvements actifs et passifs des membres dans les articulations Mini-invasive pour le diagnostic et la chirurgie Irradiateur à rayons X nanorobot Télécontrôle via Internet Transfert de médicaments, transport Instruments de livraison pour le guide du chirurgien Service pour les personnes âgées Salle automatique

Diapositive 3

Robot "Lokomat" pour effectuer des mouvements des membres dans les articulations de la hanche, du genou et de la cheville.

Diapositive 4

prothèse active articulation du genou Prothèses actives et exosquelettes

Diapositive 5

protozoaire passif actif traction myotonique bioélectrique Sans rétroaction Avec rétroaction de traction

Diapositive 6

Robot Unimate Puma 560 Le premier robot chirurgical, l'UnimatePuma 560, a été créé à la fin des années 1980 en Amérique. Ce robot, en fait, était une grosse main avec deux processus à griffes qui pouvaient tourner l'un par rapport à l'autre. L'amplitude de mouvement est de 36 pouces. Le robot avait une amplitude de mouvement plutôt limitée et était utilisé en neurochirurgie pour tenir les instruments pendant la biopsie stéréotaxique.

Diapositive 7

En 1998, apparaît le robot actif ZEUS, conçu pour la chirurgie endoscopique à distance. Parallèlement à ZEUS, un autre système similaire a été créé, appelé DA VINCI. ZEUS

Diapositive 8

HEXAPODE

  • Diapositive 9

    Un robot nommé "Da Vinci"

    Diapositive 10

    Le robot Da Vinci est le robot chirurgical le plus avancé au monde. Le robot est mis en mouvement par un médecin - chirurgien et est équipé de quatre "bras" - une main prend des photos et trois mains opèrent - ces mains ont le maximum de liberté et de mobilité, mieux qu'une main humaine. Ces mains sont introduites dans l'espace opératoire sur le corps par les incisions les plus fines et offrent au chirurgien non seulement des mains supplémentaires pour l'opération, mais également une liberté de mouvement plus parfaite par rapport à la chirurgie conventionnelle. Le médecin-chirurgien contrôle l'opération depuis son pupitre de commande, qui est situé à proximité du patient opéré et à partir duquel il met en mouvement les mains opératoires et contrôle tout ce qui se passe au bloc opératoire.

    Diapositive 11

    Avantages de l'utilisation de cet appareil Le robot offre au chirurgien un maximum de liberté et une meilleure mobilité et lui donne ainsi la possibilité d'effectuer des mouvements qui main humaine incapable d'effectuer. Le bras robotisé est plus fort et plus stable que le bras humain L'image que la caméra transmet au chirurgien est une image agrandie en trois dimensions qui permet de localiser plus facilement la blessure et de la traiter. La chirurgie est moins invasive qu'avec la chirurgie conventionnelle, car les incisions sont paroi abdominale significativement moins que les incisions en chirurgie conventionnelle Le processus de récupération est plus rapide et le nombre de jours d'hospitalisation est moindre Les saignements de la zone opérée sont minimes et la période postopératoire précoce est particulièrement courte

    Diapositive 12

    Opérations effectuées * Récupération la valve mitrale* Revascularisation myocardique * Ablation du tissu cardiaque * Installation d'un stimulateur épicardique pour la resynchronisation biventriculaire * Dérivation gastrique * Fundoplicature de Nissen * Hystérectomie et myomectomie * Chirurgie de la colonne vertébrale, remplacement du disque * Thymectomie - chirurgie à retirer thymus * Lobectomie pulmonaire* Oesophagectomie * Résection tumorale médiastinale * Prostatectomie radicale * Pyéloplastie * Ablation de la vessie * Néphrectomie radicale et résection rénale * Réimplantation urétérale

    Diapositive 13

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    État de Kazan

    Université de Technologie

    Résumé sur le sujet :

    La robotique en médecine

    Réalisé par un étudiant du groupe

    A.R. Nigmatullin

    Kazan 2010.


    introduction

    1. Types de robots médicaux

    Conclusion


    introduction

    À l'ère du développement rapide de la science et de la technologie, de nombreuses innovations différentes apparaissent dans les différentes régions... Les étagères des supermarchés sont remplies d'aliments exotiques, de vêtements de les derniers matériaux, et encore plus dans les hypermarchés électroniques, il est impossible de suivre le développement de nouvelles inventions. Tout l'ancien familier est rapidement remplacé par l'extraordinaire, le nouveau, auquel il n'est pas si facile de s'habituer. Mais s'il n'y avait pas eu de progrès, alors les gens n'auraient pas connu beaucoup de mystères qui n'ont pas encore été révélés, et la nature nous les cache soigneusement. Malgré tout, grâce au grand professionnalisme des physiciens modernes, des développements dans divers domaines se poursuivent sans interruption. Une personne ordinaire n'était guère intriguée par la question de savoir quelle nouveauté pouvait être introduite dans ce monde déjà infiniment civilisé et progressif. Par exemple, considérons notre monde tel qu'il était il y a cent ans. Il n'y avait ni télévision, ni ordinateur, ni électroménager, sans lesquels l'homme moderne dans la vie de tous les jours, nous ne pouvions tout simplement pas faire il y a 10 ans, quand Téléphones portables sortaient à peine et étaient encombrants et très peu fonctionnels, en ce qui concerne la technologie informatique. La science fait avancer le monde et toutes les innovations sont nécessaires dans tous les domaines de la vie humaine. Dans cet exemple, je voudrais choisir comme aspect spécifique - le domaine de la médecine, ou plutôt son potentiel technique. La médecine ne s'arrête pas non plus, de nouveaux appareils sophistiqués apparaissent pour le maintien de la vie humaine, un exemple de ceci peut être de nombreux appareils, par exemple, un appareil pour ventilation artificielle poumons, ou un appareil de rein artificiel, etc. Des compteurs miniatures de glycémie, des compteurs électroniques de pouls et de pression sont apparus, cette liste peut être complétée plusieurs fois. Plus précisément, je voudrais m'attarder sur l'exemple de l'introduction de la robotique dans l'industrie médicale. Divers robots ont été créés par l'homme depuis la fin du 20e siècle environ, au fil du temps, ils ont été considérablement améliorés et modernisés. À l'heure actuelle, il y a des robots - assistants, développement militaire de robots, espace, ménage et bien sûr médical. Ensuite, il convient d'examiner de plus près quels types de robots et pour quelle application existent à un moment donné.


    Types de robots médicaux

    L'une des réalisations les plus célèbres et les plus célébrées de ces derniers temps est devenue un robot appelé "Da Vinci", qui, comme vous pouvez le deviner, a été nommé d'après le grand ingénieur, artiste et scientifique Leonardo Da Vinci. La nouveauté permet aux chirurgiens d'effectuer les opérations les plus complexes sans toucher le patient et avec un minimum de dommages à ses tissus. Un robot utilisable en cardiologie, gynécologie, urologie et chirurgie générale, a été démontré par le centre médical et le département de chirurgie de l'université d'État de l'Arizona.

    Pendant l'opération avec "da Vinci", le chirurgien se trouve à quelques mètres de la table d'opération devant l'ordinateur, sur le moniteur duquel une image tridimensionnelle de l'organe opéré est présentée. Le docteur contrôle le subtil Instruments chirurgicaux pénétrer dans le corps du patient par de petits trous. Ces instruments télécommandés peuvent être utilisés pour des opérations précises sur des zones du corps petites et difficiles d'accès.

    La preuve des capacités extraordinaires de Da Vinci a été le premier pontage entièrement endoscopique au monde, récemment réalisé au Columbia Presbyterian centre médical a New York. Une opération unique a été réalisée par le directeur du centre de chirurgie cardiaque robotique, Michael Argenziano, et le chef du département de chirurgie cardiothoracique, le Dr Craig Smith. Cependant, ils n'ont utilisé que trois petits trous - deux pour les manipulateurs et un pour une caméra vidéo. Comprendre ce que cela signifie, ne peut être qu'une personne ayant observé au moins une fois une opération "traditionnelle" sur coeur ouvert.

    Les actions de l'équipe, « ouvrir » la poitrine du patient, font une impression indélébile sur le nouveau venu (sur une mission de journaliste, j'ai dû jouer ce rôle une fois). Je me souviens encore de la chair de poule sur tout mon corps du terrible crissement d'une scie circulaire coupant le sternum et d'une énorme blessure dans laquelle mes mains dans des gants de caoutchouc sanglants s'affairaient.

    Aux États-Unis, le pontage ou le pontage aorto-coronarien est la chirurgie à cœur ouvert la plus courante. 375 000 personnes subissent cette procédure ici chaque année. L'introduction généralisée de "da Vinci" pourrait considérablement faciliter leur sort, en aidant les patients à récupérer plus rapidement après la chirurgie et à sortir plus tôt de l'hôpital.

    Le chirurgien en chef du centre de l'Arizona où le Da Vinci est testé, le Dr Alan Hamilton, est généralement convaincu que la robotique révolutionnera la chirurgie. Pour l'instant, cette révolution ne fait que commencer, mais dans... le cinéma "da Vinci" a déjà fait sensation. Le robot chirurgical a joué un rôle dans le dernier film de James Bond, Meurs un autre jour.

    Au début du film, une vue rapprochée de trois mains mécaniques est montrée en train de tâtonner sur le corps de l'agent capturé 007. la dernière technologie », a déclaré un porte-parole de l'Imperial College de Londres, où travaille désormais « Da Vinci ». - Les films de James Bond m'ont toujours fasciné par la démonstration d'innovations techniques inédites. Mais je n'ai jamais pensé qu'un jour le département que je dirige collaborerait avec les producteurs de James Bond. »

    Da Vinci n'est qu'un exemple du développement d'une nouvelle industrie médicale.

    D'autres robots sont utilisés dans une grande variété d'opérations, y compris la chirurgie du cerveau. Jusqu'à présent, ces appareils sont assez encombrants, mais les médecins espèrent des assistants miniatures. L'été dernier, par exemple, le département de l'énergie du laboratoire national américain Sandia d'Albuquerque a déjà construit le plus petit robot du monde, haut d'un centimètre. Et la société britannique Nanotechnology Development développe la miette de Fractal Surgeon, qui s'assemblera indépendamment à partir de blocs encore plus petits à l'intérieur du corps humain, y effectuera les actions nécessaires et se désassemblera.

    Désormais, le robot est équipé des "yeux" les plus avancés au monde (comme en témoigne le communiqué de presse de l'entreprise). Il avait une vision tridimensionnelle auparavant, mais la haute définition n'a été atteinte que maintenant.

    La nouvelle version permet à deux chirurgiens de surveiller l'opération en même temps, dont l'un peut à la fois assister et apprendre de ses collègues seniors. L'écran de travail peut afficher non seulement l'image des caméras, mais également deux paramètres supplémentaires, par exemple les données échographiques et ECG.

    Le multi-bras da Vinci vous permet d'opérer avec une grande précision, et donc avec une intervention minimale dans le corps du patient. En conséquence, la récupération de la chirurgie est plus rapide que d'habitude (photo 2009 Intuitive Surgical)

    Encore une nouvelle intéressante. Des chercheurs de l'Université Vanderbilt (États-Unis) ont présenté le concept d'un nouveau système cognitif automatique, TriageBot. Les voitures s'accumuleront information médicale, faire des mesures diagnostiques de base et finalement faire des diagnostics provisoires pendant que les gens font face à des problèmes plus urgents. En conséquence, les patients attendront moins, et les spécialistes respireront plus librement et réduiront considérablement le nombre d'erreurs. "Les progrès récents dans la conception de robots humanoïdes, la technologie sensorielle et l'architecture du contrôle cognitif ont rendu un tel système possible", souligne-t-il. co-auteur du projet Mitch Wilkes Aux États-Unis, environ 40 % des patients des services d'urgence sont admis dans un état mettant leur vie en danger. Les médecins doivent leur donner la priorité. Les robots pourraient prendre le relais des 60 % restants. Si le projet aboutit, dans cinq ans, des terminaux électroniques, comme ceux installés dans les aéroports, apparaîtront près du comptoir d'enregistrement, ainsi que des chaises spéciales « intelligentes » et des robots mobiles. admission, le patient doit d'abord s'inscrire. Dans le système proposé, l'accompagnateur pourra saisir toutes les données nécessaires via un terminal à écran tactile. Les invites vocales sont possibles. Dans ce cas, l'automate pourra reconnaître la présence d'informations critiques (par exemple, douleur aiguë à la poitrine) et en informer le médecin afin que le patient puisse être pris en charge dans les plus brefs délais. Dans le cas contraire, le patient sera dirigé vers la salle d'attente.Un plan de diagnostic patient plus détaillé est élaboré en fonction de ces premières informations. Dans le système proposé, les procédures les plus simples peuvent être effectuées déjà dans la salle d'attente, sur une chaise spéciale qui mesurera la pression artérielle, le pouls, la saturation en oxygène du sang, la fréquence respiratoire, la taille et le poids.De plus, des assistants mobiles vérifieront périodiquement l'état des patients dans la salle d'attente, en accordant une attention particulière à la pression artérielle, au pouls et éventuellement à l'intensité de la douleur. En cas de changement critique, le robot doit informer le personnel humain. Le dernier élément du système TriageBot est l'administrateur qui surveille les machines, communique avec la base de données de l'hôpital et sert d'intermédiaire entre l'automatisation et le personnel médical. Il est prévu de mener une série d'études au cours desquelles sera déterminé l'ensemble exact des fonctions des robots et de leurs apparence... Des prototypes sont développés en parallèle.

    Pour des calculs plus précis et plus pratiques, les scientifiques ont créé un robot merveilleux, un pharmacien. Un miracle électromécanique à l'œuvre dans le grand sous-sol de l'hôpital presbytérien d'Albuquerque, au Nouveau-Mexique, s'appelle Rosie. Le "parent" de cette puissante unité mécanique, se déplaçant le long d'un rail de quatre mètres dans une pièce en verre sombre, est la nouvelle division d'Intel - Intel Community Solutions, qui utilise les réalisations de l'entreprise pour résoudre les problèmes sociaux.

    État de Kazan

    Université de Technologie

    Résumé sur le sujet :

    La robotique en médecine

    Réalisé par un étudiant du groupe

    A.R. Nigmatullin

    Kazan 2010.


    introduction

    1. Types de robots médicaux

    Conclusion


    introduction

    À l'ère du développement rapide de la science et de la technologie, de nombreuses innovations différentes apparaissent dans divers domaines. Les rayons des supermarchés sont remplis d'aliments exotiques, des vêtements fabriqués à partir des derniers matériaux apparaissent dans les centres commerciaux et encore plus dans les hypermarchés électroniques, il est impossible de suivre le développement de nouvelles inventions. Tout l'ancien familier est rapidement remplacé par l'extraordinaire, le nouveau, auquel il n'est pas si facile de s'habituer. Mais s'il n'y avait pas eu de progrès, alors les gens n'auraient pas connu beaucoup de mystères qui n'ont pas encore été révélés, et la nature nous les cache soigneusement. Malgré tout, grâce au grand professionnalisme des physiciens modernes, des développements dans divers domaines se poursuivent sans interruption. Une personne ordinaire n'était guère intriguée par la question de savoir quelle nouveauté pouvait être introduite dans ce monde déjà infiniment civilisé et progressif. Par exemple, considérons notre monde tel qu'il était il y a cent ans. Il n'y avait pas de téléviseurs, pas d'ordinateurs, pas d'appareils électroménagers, sans lesquels une personne moderne dans la vie de tous les jours ne pourrait tout simplement pas faire il y a encore 10 ans, lorsque les téléphones portables venaient d'apparaître et étaient encombrants et très peu fonctionnels, comme pour la technologie informatique. La science fait avancer le monde et toutes les innovations sont nécessaires dans tous les domaines de la vie humaine. Dans cet exemple, je voudrais choisir comme aspect spécifique - le domaine de la médecine, ou plutôt son potentiel technique. La médecine ne reste pas immobile non plus, de nouveaux appareils sophistiqués apparaissent pour le maintien de la vie humaine, par exemple de nombreux appareils, par exemple un appareil de ventilation pulmonaire artificielle ou un appareil de rein artificiel, etc. Des compteurs miniatures de glycémie, des compteurs électroniques de pouls et de pression sont apparus, cette liste peut être complétée plusieurs fois. Plus précisément, je voudrais m'attarder sur l'exemple de l'introduction de la robotique dans l'industrie médicale. Divers robots ont été créés par l'homme depuis la fin du 20e siècle environ, au fil du temps, ils ont été considérablement améliorés et modernisés. À l'heure actuelle, il y a des robots - assistants, développement militaire de robots, espace, ménage et bien sûr médical. Ensuite, il convient d'examiner de plus près quels types de robots et pour quelle application existent à un moment donné.


    Types de robots médicaux

    L'une des réalisations les plus célèbres et les plus célébrées de ces derniers temps est devenue un robot appelé "Da Vinci", qui, comme vous pouvez le deviner, a été nommé d'après le grand ingénieur, artiste et scientifique Leonardo Da Vinci. La nouveauté permet aux chirurgiens d'effectuer les opérations les plus complexes sans toucher le patient et avec un minimum de dommages à ses tissus. Le robot, qui peut être utilisé en cardiologie, gynécologie, urologie et chirurgie générale, a été démontré par le centre médical et le département de chirurgie de l'université d'État de l'Arizona.

    Pendant l'opération avec "da Vinci", le chirurgien se trouve à quelques mètres de la table d'opération devant l'ordinateur, sur le moniteur duquel une image tridimensionnelle de l'organe opéré est présentée. Le médecin contrôle des instruments chirurgicaux minces qui pénètrent dans le corps du patient par de petits trous. Ces instruments télécommandés peuvent être utilisés pour des opérations précises sur des zones du corps petites et difficiles d'accès.

    Le premier pontage entièrement endoscopique au monde, récemment réalisé au Columbia Presbyterian Medical Center de New York, est la preuve des capacités extraordinaires de Da Vinci. Une opération unique a été réalisée par le directeur du centre de chirurgie cardiaque robotique, Michael Argenziano, et le chef du département de chirurgie cardiothoracique, le Dr Craig Smith. Cependant, ils n'ont utilisé que trois petits trous - deux pour les manipulateurs et un pour une caméra vidéo. Comprendre ce que cela signifie, ne peut être qu'une personne qui a assisté au moins une fois à la chirurgie à cœur ouvert "traditionnelle".

    Les actions de l'équipe, « ouvrir » la poitrine du patient, font une impression indélébile sur le nouveau venu (sur une mission de journaliste, j'ai dû jouer ce rôle une fois). Je me souviens encore de la chair de poule sur tout mon corps du terrible crissement d'une scie circulaire coupant le sternum et d'une énorme blessure dans laquelle mes mains dans des gants de caoutchouc sanglants s'affairaient.

    Aux États-Unis, le pontage ou le pontage aorto-coronarien est la chirurgie à cœur ouvert la plus courante. 375 000 personnes subissent cette procédure ici chaque année. L'introduction généralisée de "da Vinci" pourrait considérablement faciliter leur sort, en aidant les patients à récupérer plus rapidement après la chirurgie et à sortir plus tôt de l'hôpital.

    Le chirurgien en chef du centre de l'Arizona où le Da Vinci est testé, le Dr Alan Hamilton, est généralement convaincu que la robotique révolutionnera la chirurgie. Pour l'instant, cette révolution ne fait que commencer, mais dans... le cinéma "da Vinci" a déjà fait sensation. Le robot chirurgical a joué un rôle dans le dernier film de James Bond, Meurs un autre jour.

    Au début du film, une vue rapprochée de trois mains mécaniques est montrée en train de tâtonner sur le corps de l'agent capturé 007. la dernière technologie », a déclaré un porte-parole de l'Imperial College de Londres, où travaille désormais « Da Vinci ». - Les films de James Bond m'ont toujours fasciné par la démonstration d'innovations techniques inédites. Mais je n'ai jamais pensé qu'un jour le département que je dirige collaborerait avec les producteurs de James Bond. »

    Da Vinci n'est qu'un exemple du développement d'une nouvelle industrie médicale.

    D'autres robots sont utilisés dans une grande variété d'opérations, y compris la chirurgie du cerveau. Jusqu'à présent, ces appareils sont assez encombrants, mais les médecins espèrent des assistants miniatures. L'été dernier, par exemple, le département de l'énergie du laboratoire national américain Sandia d'Albuquerque a déjà construit le plus petit robot du monde, haut d'un centimètre. Et la société britannique Nanotechnology Development développe la miette de Fractal Surgeon, qui s'assemblera indépendamment à partir de blocs encore plus petits à l'intérieur du corps humain, y effectuera les actions nécessaires et se désassemblera.

    Désormais, le robot est équipé des "yeux" les plus avancés au monde (comme en témoigne le communiqué de presse de l'entreprise). Il avait une vision tridimensionnelle auparavant, mais la haute définition n'a été atteinte que maintenant.

    La nouvelle version permet à deux chirurgiens de surveiller l'opération en même temps, dont l'un peut à la fois assister et apprendre de ses collègues seniors. L'écran de travail peut afficher non seulement l'image des caméras, mais également deux paramètres supplémentaires, par exemple les données échographiques et ECG.

    Le multi-bras da Vinci vous permet d'opérer avec une grande précision, et donc avec une intervention minimale dans le corps du patient. En conséquence, la récupération de la chirurgie est plus rapide que d'habitude (photo 2009 Intuitive Surgical)

    Encore une nouvelle intéressante. Des chercheurs de l'Université Vanderbilt (États-Unis) ont présenté le concept d'un nouveau système cognitif automatique, TriageBot. Les machines recueilleront des informations médicales, effectueront des mesures de diagnostic de base et établiront finalement des diagnostics provisoires pendant que les gens traiteront des problèmes plus urgents. En conséquence, les patients attendront moins, et les spécialistes respireront plus librement et réduiront considérablement le nombre d'erreurs. "Les progrès récents dans la conception de robots humanoïdes, la technologie sensorielle et l'architecture du contrôle cognitif ont rendu un tel système possible", souligne-t-il. co-auteur du projet Mitch Wilkes Aux États-Unis, environ 40 % des patients des services d'urgence sont admis dans un état mettant leur vie en danger. Les médecins doivent leur donner la priorité. Les robots pourraient prendre le relais des 60 % restants. Si le projet aboutit, dans cinq ans, des terminaux électroniques, comme ceux installés dans les aéroports, apparaîtront près du comptoir d'enregistrement, ainsi que des chaises spéciales « intelligentes » et des robots mobiles. admission, le patient doit d'abord s'inscrire. Dans le système proposé, l'accompagnateur pourra saisir toutes les données nécessaires via un terminal à écran tactile. Les invites vocales sont possibles. Dans ce cas, l'automate pourra reconnaître la présence d'informations critiques (par exemple, douleur aiguë à la poitrine) et en informer le médecin afin que le patient puisse être pris en charge dans les plus brefs délais. Dans le cas contraire, le patient sera dirigé vers la salle d'attente.Un plan de diagnostic patient plus détaillé est élaboré en fonction de ces premières informations. Dans le système proposé, les procédures les plus simples peuvent être effectuées déjà dans la salle d'attente, sur une chaise spéciale qui mesurera la pression artérielle, le pouls, la saturation en oxygène du sang, la fréquence respiratoire, la taille et le poids.De plus, des assistants mobiles vérifieront périodiquement l'état des patients dans la salle d'attente, en accordant une attention particulière à la pression artérielle, au pouls et éventuellement à l'intensité de la douleur. En cas de changement critique, le robot doit informer le personnel humain. Le dernier élément du système TriageBot est l'administrateur qui surveille les machines, communique avec la base de données de l'hôpital et sert d'intermédiaire entre l'automatisation et le personnel médical. Il Il est prévu de mener une série d'études au cours desquelles seront déterminés l'ensemble exact des fonctions des robots et leur apparition. Des prototypes sont développés en parallèle.

    Pour des calculs plus précis et plus pratiques, les scientifiques ont créé un robot merveilleux, un pharmacien. Un miracle électromécanique à l'œuvre dans le grand sous-sol de l'hôpital presbytérien d'Albuquerque, au Nouveau-Mexique, s'appelle Rosie. Le "parent" de cette puissante unité mécanique, se déplaçant le long d'un rail de quatre mètres dans une pièce en verre sombre, est la nouvelle division d'Intel - Intel Community Solutions, qui utilise les réalisations de l'entreprise pour résoudre les problèmes sociaux.

    Le travail de Rosie est de préparer et de distribuer des centaines de médicaments. Il travaille 24 heures sur 24, ne fait pratiquement pas de pause et en même temps ne fait aucune erreur. En deux ans et demi de service dans la pharmacie hospitalière, il n'y a pas eu un seul cas où le mauvais médicament a été envoyé à un patient. Le taux de précision de Rosie est de 99,7 %, ce qui signifie que le tri et le dosage des médicaments sur ordonnance ne diffèrent jamais de ceux indiqués sur les ordonnances des médecins.

    De plus, Rosie a aidé à identifier de nombreuses erreurs en temps opportun. Rosie n'enverrait jamais un médicament périmé à une personne malade. La clé de sa précision réside dans les normes de contrôle qualité de l'État intégrées dans le cerveau électronique de la machine. Pendant ce temps, selon les données Institut national Santé à Washington en raison d'erreurs avec les médicaments dans le pays, environ 50 000 personnes meurent chaque année. Mais la préparation et la distribution des médicaments ne sont pas le seul problème que l'hôpital presbytérien a résolu avec l'aide de Rosie. Avant son apparition, il était très difficile de garder une trace de la libération de drogues : les employés passaient beaucoup de temps à compter les pilules pour qu'aucune d'entre elles ne soit oubliée. Aujourd'hui, le robot Rosie les a libérés de ce travail routinier.

    Mais ce n'est pas tout. Avec une « main » mécanique, Rosie glisse le long du rail et récupère les petits sachets de pilules qui pendent le long des murs, chacun avec un code-barres unique. Puis il les met dans des enveloppes scellées et les envoie aux patients.

    Deux robots assistants sont également nés : un robot nourrice qui prend en charge les personnes malades, notamment celles atteintes de la maladie d'Alzheimer, et un robot kinésithérapeute, qui permet aux personnes ayant subi un AVC de s'adapter plus rapidement.

    Récemment, des patients américains atteints de la maladie d'Alzheimer ont reçu un assistant qui leur permet de communiquer plus facilement avec les médecins et leurs proches. Équipé d'une caméra, d'un écran et de tout le nécessaire à la communication Internet sans fil, le robot Companion permet au médecin de contacter le patient qui se trouve dans une clinique spécialisée. Le robot est également utilisé pour former le personnel, aider les patients ayant des problèmes de mobilité et communiquer entre les patients et les enfants. Curieusement, les patients, généralement réticents à tout accepter de nouveau, ont plutôt bien traité l'interlocuteur mécanique : ils l'ont pointé du doigt, ont ri, ont même essayé de lui parler.

    Yulin Wang, directrice exécutive d'InTouch Health, qui a créé la machine, a déclaré que l'utilisation de robots pour soigner les personnes âgées pourrait atténuer le problème d'une nation vieillissante. Dans des conditions où d'ici 2010, le nombre de retraités dans le pays passera à 40, et d'ici 2030 - à 70 millions, c'est très important. En attendant, la firme va louer ses robots à des maisons de repos. À l'avenir, l'entreprise prévoit de créer des robots capables de propulser un fauteuil roulant.

    Un véritable pas vers l'avenir a été franchi par les ingénieurs du MIT en remplaçant un kinésithérapeute par un robot. Comme vous le savez, les personnes qui ont subi un AVC oublient longtemps leur vie habituelle. Pendant de nombreux mois et même des années, ils réapprennent à marcher, à tenir une cuillère dans leurs mains, à effectuer ces actions quotidiennes auxquelles ils n'avaient même pas pensé auparavant. Désormais, ils peuvent être aidés non seulement par des médecins, mais aussi par des robots.

    On parle de séances de physiothérapie nécessaires pour rétablir la coordination des mouvements de la main. Désormais, les patients travaillent généralement avec des médecins qui leur montrent les exercices appropriés. Dans le service de rééducation du Boston City Hospital, où la nouvelle installation est testée, un convalescent d'un accident vasculaire cérébral est invité à se déplacer sur l'écran à l'aide d'un joystick. trajectoire donnée petit curseur. Si une personne ne peut pas le faire, un joystick contrôlé par ordinateur à l'aide de moteurs électriques intégrés déplacera lui-même sa main vers la position requise.

    Les médecins étaient satisfaits du travail de la nouveauté. Contrairement à un humain, un robot peut effectuer les mêmes mouvements des milliers de fois par jour sans se fatiguer. Quant aux médecins eux-mêmes, ils ne devraient pas avoir peur du chômage : au lieu de rester assis avec les patients pendant des heures, ils pourront développer de nouveaux programmes de formation plus efficaces.

    La médecine étant un domaine scientifique assez étendu, elle n'a pas été sans l'intervention de la nanotechnologie moderne. Voici ce qu'il faut noter dans cette section.

    Les bactéries qui voltigent de manière erratique sous le microscope se figent soudainement sur place. Puis, comme d'un commun accord, ils commencent à s'aligner en ligne droite. En quelques secondes, les microbes prennent place dans la colonne, puis toute la formation commence à bouger - les bactéries, comme sur commande, se tournent simultanément vers la gauche.

    Les mouvements microbiens sont en effet contrôlés. Ceci est fait par un scientifique assis à la console - professeur à l'Ecole Polytechnique de Montréal, Sylvan Martel. L'installation créée par le scientifique canadien contrôle le mouvement des bactéries à l'aide d'un champ magnétique avec une précision au millième de millimètre. Récemment, un chercheur a montré son appareil en action. 5000 bactéries ont déplacé de manière coordonnée des blocs polymères microscopiques dans une goutte d'eau et en ont fait une structure miniature.

    Ce n'est que le début du test. Dans un avenir proche, une telle «force de travail» peut être utilisée avec plus d'avantages - en médecine. Pendant de nombreuses années, les laboratoires du monde entier ont essayé de créer des MICROBOTS capables d'effectuer diverses opérations à l'intérieur du corps du patient. Les choses ne sont pas allées plus loin que les plus simples prototypes d'ingénieurs. Désormais, les scientifiques ont la possibilité de faire un détour - les micro-organismes remplacent les dispositifs complexes et inefficaces.

    La structure érigée par la bactérie n'est visible qu'au microscope. Il ressemble à une pyramide égyptienne. Les similitudes ne sont pas accidentelles. « Les pyramides sont l'une des premières étapes que les humains franchissent pour créer des structures vraiment complexes », explique Silvan Martel. "Nous pensions que ce serait symbolique si les micro-organismes accomplissaient une telle tâche." De vraies pyramides ont été construites au fil des ans, et des bactéries ont complété le modèle en 15 minutes. Ceci malgré le fait que les blocs de construction étaient beaucoup plus grands que les « travailleurs » eux-mêmes.

    Les micro-organismes ont travaillé ensemble. Au microscope, 5000 bactéries ressemblaient à un nuage noir solide. Cet essaim surplombe l'une des "briques". Dans la seconde suivante, les microbes commencent à pousser lentement mais sûrement le bloc à l'endroit spécifié sur le dessin. « Jusqu'à présent, nous ne faisons que tester la technologie », déclare Martel. "En principe, vous pouvez faire les mêmes choses beaucoup plus rapidement."

    Le secret du succès réside dans les capacités exceptionnelles de ces micro-organismes. Des scientifiques canadiens utilisent la bactérie Magnetospirillum magnetotaticum dans leurs travaux. « Ils se sont avérés être de vrais détenteurs de records, explique Martel. "Ils se déplacent d'un ordre de grandeur plus rapidement que les autres bactéries." De plus, ces micro-organismes sont sensibles aux champs magnétiques - ils accumulent des composés de fer en grande quantité. Les scientifiques ne comprennent pas encore très bien pourquoi les microbes eux-mêmes en ont besoin. Mais maintenant, il est clair comment une personne peut utiliser une telle fonctionnalité. À l'aide d'un champ magnétique, Martel fait tourner les bactéries dans la bonne direction. Ensuite, ils se déplacent indépendamment - ils ont des flagelles spéciaux qui fonctionnent comme les hélices des navires.

    Ils peuvent se déplacer non seulement dans une goutte d'eau sous un microscope. Un scientifique canadien a injecté des bactéries dans le sang de rats de laboratoire et, à l'aide d'un champ magnétique, a forcé les microbes à manœuvrer dans les vaisseaux. Il s'est avéré que les bactéries sont capables de se déplacer même à contre-courant. Certes, ils n'ont réussi à surmonter le flux que dans de petits capillaires, où le sang circulait lentement. Dans les grandes artères, les "nageurs" étaient désespérément emportés - la vitesse du fluide y atteignait plusieurs dizaines de centimètres par seconde. Ces microbes ne sont pas capables de se multiplier dans le sang, par conséquent, leur présence n'a pas affecté la santé des rongeurs. Les micro-organismes se sont déplacés dans les vaisseaux pendant un certain temps, puis sont morts.

    L'efficacité des moteurs bactériens fera l'envie de tout ingénieur. "Le principal problème auquel les tentatives de création de MICROBOTS médicaux sont contrecarrés est leur taille", explique Vladimir Lobaskin, physicien à l'University College Dublin. "Les exigences de taille pour ces appareils sont telles qu'il leur est très difficile de créer un moteur suffisamment puissant." Lobaskin lui-même est engagé dans des calculs théoriques de l'efficacité de tels moteurs microscopiques. Les "caractéristiques techniques" de la bactérie de Martel ont fait une grande impression sur le physicien : "C'est un système presque prêt à l'emploi pour résoudre des problèmes médicaux."

    Il semble que les développeurs des vrais MICROBOTS n'aient vraiment rien à répondre. L'un des prototypes les plus récents a été créé il y a plusieurs années à l'Institut suisse de robotique et de systèmes intelligents. C'est une minuscule spirale de métal qui ne peut être vue qu'avec un microscope très puissant. Une fois dans un champ magnétique alternatif, il se met à tourner et à fonctionner comme une hélice. Le sens de déplacement de cet appareil peut également être contrôlé à l'aide d'aimants.

    Au fil du temps, les développeurs prévoient de l'utiliser pour administrer des médicaments à divers tissus. corps humain... Jusqu'à présent, cela ne fonctionne pas très bien. Ces produits sont environ dix fois plus lents que les « robots vivants » avec lesquels ils travaillent au Canada. Il n'est même pas nécessaire de parler de manœuvres dans les vaisseaux sanguins. Ce n'est pas surprenant, Martel en est sûr. Pendant des millions d'années, l'évolution a fait du bon travail de superbes bactéries. Il sera très difficile de créer rapidement le même appareil artificiel parfait.

    C'est pour cette raison que les kubiotechnologistes de l'Université nationale coréenne de Chunnam ont tenté de combiner deux approches opposées dans leur travail. L'imiprototype créé du MICROROBOT médical est construit à partir d'un polymère synthétique et de cellules du muscle cardiaque humain - les cardiomyocytes. Les cages sont tendues sur un cadre en plastique flexible avec des pieds spéciaux. En se contractant, les cellules mettent en mouvement toute la structure, et l'appareil commence à toucher ses pattes. Les développeurs supposent qu'à l'avenir, de tels robots pourront se déplacer vaisseaux sanguins homme accroché aux murs. De tels produits pourront fonctionner très longtemps - le "moteur cellulaire" utilise le glucose dissous dans le sang comme carburant.

    « Il y a quelques années à peine, les conversations sur les orobots délivrant des médicaments à certains endroits du corps semblaient relever du fantasme », explique Alexei Snezhko, physicien au Laboratoire national d'Argonne (États-Unis). "Maintenant, il est clair que dans un avenir très proche, ils commenceront à être testés sur des humains."

    À quoi cela ressemblera est clair maintenant. Dans une expérience récente, Silvan Martel et ses collègues ont injecté un rat atteint d'un cancer dans le corps. Et puis ils l'ont placée dans un tomographe médical. Ces appareils utilisent de solides champs magnétiques pour construire des cartes tridimensionnelles du corps du patient. Après une refonte mineure, l'installation est devenue un poste de commandement pour les microbes. Avec son aide, les scientifiques ont conduit des bactéries à travers le système circulatoire d'un rongeur directement dans la zone de la tumeur. Les micro-organismes ont fourni une charge d'entraînement à la zone touchée - une substance fluorescente. Martel prévoit de répéter l'expérience bientôt. Cette fois, les bactéries porteront le médicament anticancéreux.

    Les nanotechnologues ont également démontré des échantillons assez impressionnants de peau électronique. E-skin a ressenti le toucher d'un papillon pour la première fois

    Un réseau des filaments semi-conducteurs les plus fins, combiné à des électrodes et changeant en réponse à la conductivité de la pression avec du caoutchouc PSR (ci-dessus), a été transformé par des artisans californiens en un « lambeau de peau » (ci-dessous) (illustrations de Kuniharu Takei et al./Nature Materials ).

    Dans ce dessin de la peau du robot, chaque carré noir correspond à un "pixel", point élémentaire responsable du toucher (illustration d'Ali Javey et Kuniharu Takei, UC Berkeley).Les auteurs mettent en avant la sensibilité de la peau avec un fantasme coloré : un robot doté d'un tel manipulateur pourrait facilement manipuler un œuf de poule sans le faire tomber ni l'écraser (illustration d'Ali Javey, Kuniharu Takei / UC Berkeley).

    Autre illustration de la sensibilité du capteur Stanford : il détecte le toucher du papillon péruvien Chhorinea faunus (photo L.A. Cicero / Stanford University).

    De nombreuses copies ont déjà été brisées autour du problème de la création d'un analogue robotique du plus grand organe humain. Question principale- comment reproduire une sensibilité incroyable la peau qui peut sentir la brise d'un insecte volant ? Récemment, deux groupes de recherche californiens ont simultanément annoncé leurs réponses impressionnantes.

    La première équipe, de l'Université de Californie à Berkeley, a choisi les nanofils comme élément clé de leur cuir artificiel. Selon les scientifiques dans un communiqué de presse, ils ont fait pousser de minuscules filaments de germanium et de silicium sur un tambour spécial, puis les ont roulés sur un substrat - un film de polyimide adhésif.

    En conséquence, les scientifiques ont obtenu un matériau élastique dont la structure comprenait des nanofils jouant le rôle de transistors.

    Au-dessus d'eux, les chercheurs ont appliqué une couche isolante avec un motif périodique de trous minces, et encore plus haut - du caoutchouc sensible au toucher (PSR). Des ponts conducteurs ont été amenés entre le caoutchouc et les nanofils en utilisant la photolithographie (pour cela, les trous dans l'isolant couche étaient nécessaires) et, enfin, un sandwich saupoudré d'un mince film d'aluminium - l'électrode finale. (Les auteurs du système ont présenté les détails dans Nature Materials.) Un tel ensemble élastique est capable d'identifier et de localiser avec précision les zones sur lesquelles la pression est appliquée.Le nom de cette peau est banal et prévisible - e-skin. Nouvelle technologie vous permet d'utiliser une variété de matériaux comme substrat, du plastique au caoutchouc, ainsi que d'inclure des molécules de diverses substances, par exemple des antibiotiques (qui peuvent être très importants).Sur une éprouvette de peau électronique mesurant 7 x 7 centimètres, une matrice de 19 x 18 pixels. Chacun d'eux contenait des centaines de nanopodes. Un tel système était capable d'enregistrer des pressions de 0 à 15 kilopascals, similaires aux niveaux de stress subis par la peau humaine lors de la frappe sur un clavier ou de la tenue d'un petit objet.

    Ali Javey, responsable du projet e-skin à Berkeley (photo UC Berkeley)

    Les scientifiques soulignent un avantage très net de leur développement par rapport aux analogues. La plupart des projets de ce type reposent sur des matériaux organiques flexibles qui nécessitent des tensions élevées pour fonctionner.

    Le cuir synthétique Berkeley est le premier fabriqué à base de semi-conducteurs inorganiques monocristallins. Il fonctionne à seulement 5 volts. Mais ce qui est encore plus intéressant, l'expérience a montré que l'e-skin peut supporter jusqu'à 2000 courbures avec un rayon de 2,5 millimètres sans perte de sensibilité.

    Les manipulateurs sensibles capables de manipuler des objets fragiles peuvent être considérés comme un domaine d'application évident pour un tel cuir à l'avenir.

    Une main cybernétique ultra prudente peut en outre être équipée de capteurs de chaleur, de radioactivité, de produits chimiques, recouverte d'une fine couche de médicaments et utilisée sur les "doigts" des chirurgiens robotiques ou des sauveteurs.

    Dans ce dernier cas (lorsque les robots travaillent avec des humains), le fait que la peau électronique de Berkeley, comme la peau humaine, ressente un toucher presque instantanément (en quelques millisecondes) sera très important d'un point de vue sécurité. En théorie, il pourrait recouvrir complètement le bras du robot ou même l'ensemble de la machine.

    Ci-dessus : Professeur Zhenan Bao, chef du projet Stanford En bas : Ce simple film polymère avec des conducteurs en aluminium a servi de point de départ pour la nouvelle peau (Photo de L.A. Cicero / Stanford University, Stefan C. B. Mannsfeld et al./Nature Materials).

    Le deuxième développement, originaire de l'Université de Stanford, adopte une approche différente. Selon les scientifiques dans un communiqué de presse, ils ont placé une couche de caoutchouc moulé hautement élastique entre les deux électrodes.

    Un tel film accumule des charges électriques comme un condensateur. La pression comprime le caoutchouc - et cela, à son tour, modifie le nombre de charges électriques que le sandwich peut stocker, qui est déterminé par l'électronique grâce au jeu d'électrodes.

    Le processus décrit vous permet de détecter le toucher le plus léger, ce que les scientifiques ont prouvé par expérience. Ils ont utilisé des mouches comme "testeur".

    Au microscope, la matrice ressemble à un champ parsemé de pyramides pointues. Dans un tel matériau, ces pyramides peuvent aller de centaines de milliers à 25 millions par centimètre carré, selon la résolution spatiale requise.

    Une telle technique (au lieu d'utiliser une couche continue de caoutchouc) était nécessaire, car il s'est avéré que le matériau monolithique perdait ses propriétés lorsqu'il était comprimé - la précision de l'enregistrement des charges diminuait. Et l'espace libre autour des pyramides microscopiques leur permet de se déformer facilement et de retrouver leur forme d'origine après avoir retiré la charge.

    La flexibilité et la durabilité du cuir électronique Stanford se sont avérées très élevées. Il ne peut pas être étiré, mais il est tout à fait possible de le plier en l'enveloppant, par exemple, un bras de robot.

    Par conséquent, les scientifiques voient à nouveau les robots chirurgicaux comme des domaines d'application pour leur développement. Mais pas seulement. Le cuir artificiel pourrait devenir la base de bandages électroniques, soutiennent des chercheurs américains, capables de donner un signal lorsqu'il est trop faiblement ou dangereusement serré. Et de tels capteurs pourraient enregistrer avec précision le degré de compression par les mains du volant, avertissant le conducteur à temps qu'il s'endort.

    Les deux équipes affirment qu'elles continueront à développer cette direction d'expérimentation. Ainsi, les robots du futur auront très probablement une peau dont les capacités sont proches de celles d'un humain. Et laissez-le extérieurement être sensiblement différent du nôtre - sa sensibilité donnera un nouveau sens au concept de robot androïde.

    Une déclaration sensationnelle a été faite par une entreprise produisant des cartes vidéo pour ordinateurs. A peine avions-nous écrit sur la première opération chirurgicale réalisée exclusivement par des mains robotiques, que Nvidia a préparé une autre « bombe » issue du monde de la médecine. Lors de la conférence California GTC 2010, le fabricant de puces graphiques a annoncé une idée très audacieuse : pratiquer une chirurgie cardiaque... sans arrêt cardiaque ni ouverture du thorax !

    Un chirurgien robotique effectuera l'opération à l'aide de manipulateurs amenés au cœur à travers de petits trous dans la poitrine du patient. La technologie d'imagerie à la volée numérise le cœur qui bat, montrant au chirurgien un modèle tridimensionnel qui peut être utilisé pour s'orienter exactement comme s'il regardait le cœur à travers une poitrine ouverte.Le principal problème est que le cœur bouge beaucoup dans un peu de temps - mais, selon les développeurs, la puissance des systèmes informatiques modernes basés sur les GPU NVIDIA sera suffisante pour visualiser l'orgue, synchronisant les mouvements des instruments du robot avec le rythme cardiaque. De ce fait, l'effet d'immobilité est créé - cela ne fait aucune différence pour le chirurgien que le cœur soit "debout" ou en fonctionnement, car les manipulateurs du robot effectuent des mouvements similaires, compensant les battements!

    Jusqu'à présent, toutes les informations sur cette technologie incroyable consistent en une courte vidéo de démonstration, mais nous attendons avec impatience plus d'informations de NVIDIA. Qui aurait pensé qu'une société de cartes vidéo prévoyait de révolutionner la chirurgie ...

    Et les artisans japonais ne cessent de surprendre avec des nouveautés agréables. Un nouvel ours robot porte des gens dans ses bras

    Les Japonais ont opté pour une "image favorable d'un ours en peluche", estimant qu'un robot humanoïde ne ferait qu'effrayer les patients (photo de RIKEN, Tokai Rubber Industries)

    L'Institut japonais de recherche physique et chimique (BMC RIKEN) et la société Tokyo Rubber Industries (TRI) ont dévoilé hier un robot "en forme d'ours" conçu pour aider les infirmières dans les hôpitaux. La nouvelle machine porte littéralement des patients dans ses bras.

    RIBA (RobotforInteractiveBodyAssistance) est une version améliorée de l'androïde RI-MAN.

    <...>Par rapport à son prédécesseur, le RIBA a fait des progrès significatifs.

    Comme RI-MAN, un débutant est capable de soulever doucement une personne d'un lit ou d'un fauteuil roulant, de la porter sur ses mains, par exemple, jusqu'aux toilettes, puis de la ramener et de la mettre tout aussi doucement au lit ou de s'asseoir une poussette. Mais si RI-MAN ne transportait que des poupées pesant 18,5 kg fixées dans une certaine position, RIBA transporte déjà des personnes vivantes pesant jusqu'à 61 kilos.

    La hauteur de "l'ours" est de 140 centimètres (RI-MAN - 158 cm), et avec les batteries, il pèse 180 kilogrammes (le prédécesseur fait 100 kg). RIBA reconnaît les visages et les voix, exécute des commandes vocales, navigue dans les données vidéo et audio collectées, qui traite 15 fois plus rapidement que RI-MAN, et réagit « de manière flexible » aux moindres changements dans l'environnement.

    Les bras du nouveau robot ont sept degrés de liberté, la tête - un (plus tard il y en aura trois), la taille - deux degrés.Le corps est recouvert d'un nouveau matériau souple développé par TRI, comme la mousse de polyuréthane. Les moteurs fonctionnent assez silencieusement (53,4 dB) et les roues omnidirectionnelles permettent à la voiture de manœuvrer dans des espaces restreints.

    Eh bien, bien sûr, sans prothèses en médecine nulle part. Par conséquent, ici aussi, il y a des scientifiques et des ingénieurs qui développent sans relâche de nouveaux appareils. A savoir, le Laboratoire de Physique Appliquée. D. Hopkins a présenté une nouvelle surprise. Lors de la mise en œuvre conjointe du projet DARPA et du Laboratoire de Physique Appliquée. D. Hopkins (Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, APL) a préparé pour le début des tests avec la participation humaine la prochaine génération de la main prothétique, appelée le membre prothétique modulaire (MPL). Tel que conçu par les développeurs, le membre artificiel sera complètement contrôlé par le cerveau grâce à des capteurs implantés dans celui-ci et fournira même des sensations tactiles en envoyant des impulsions électriques de capteurs externes à la zone correspondante du cortex cérébral. Le mois dernier, APL a annoncé un contrat de 34,5 millions de dollars avec la DARPA, qui devrait permettre aux chercheurs de tester leur développement sur cinq individus au cours des deux prochaines années.

    On s'attend à ce que la troisième phase des tests - des essais avec participation humaine - conduise à des améliorations à la fois du système de contrôle de la neuroprothèse et de l'algorithme de génération de signaux de rétroaction. Le MPL, qui a traversé de nombreuses années de prototypage, prend en charge 22 types de mouvements, un contrôle indépendant de chaque doigt et pèse le même poids qu'une vraie main humaine (environ 4 kilogrammes). Les chercheurs prévoient de commencer les tests en équipant un patient paralysé d'une prothèse. Les neuroprothèses mises en place jusqu'à présent ont été conçues pour remplacer les membres amputés, tandis que le MPL permet de couvrir un plus grand nombre de cas, y compris les affections liées à une activité normale altérée. moelle épinière, puisque les signaux de contrôle sont "supprimés" directement du cerveau. Au cours de l'amélioration du développement, les chercheurs doivent encore résoudre un nombre considérable de difficultés et de difficultés, à la fois déjà connues et celles qui seront sans aucun doute identifiées lors du processus de test. Parmi ces problèmes se trouve la courte durée de vie des neurointerfaces qui existent aujourd'hui. Les copeaux de silicium incrustés dans les tissus liquides du corps sont détruits de manière assez intensive, tombent en panne et doivent être remplacés environ tous les deux ans. Plus tôt cette année, la DARPA a annoncé le programme Histology for Interface Stability Over Time, qui vise à augmenter la durée de vie des neuroimplants à 70. Bien que l'APL et la DARPA soient les principaux partenaires de développement, de nombreuses autres institutions sont également impliquées dans le processus de recherche. Par exemple, l'Université de Pittsburgh a déjà terminé des travaux sur l'implantation d'implants chez des singes pour contrôler les bras du robot, le California Institute of Technology aidera à développer la conception de l'interface cerveau-ordinateur, et l'Université de Chicago participera à la mise en œuvre d'un système tactile système de capteurs.

    Des robots assistants seront progressivement introduits, dont la tâche sera d'aider directement les médecins, ces modèles sont déjà utilisés dans certaines cliniques de médecine étrangère. Yurina, un robot japonais Logic Machine capable de transporter patients alités comme une civière d'hôpital, mais beaucoup plus lisse.

    Encore plus intéressant, Yurina peut se transformer en fauteuil roulant contrôlé par un écran tactile, une manette ou la voix. Le robot est suffisamment agile pour naviguer dans des couloirs étroits, ce qui en fait un très bon assistant pour les vrais médecins.Séparément, il convient de mentionner la démo vidéo, qui vaut vraiment la peine d'être regardée avec le son activé. Ce qui a guidé les réalisateurs de la vidéo, accompagnant la séquence vidéo d'une musique aussi inquiétante, nous ne le saurons jamais - cependant, la combinaison d'un "genre robot" et d'une bande-son complètement inappropriée vous procurera certainement une portion de rire sain.

    La bonne nouvelle a été l'invention des fauteuils roulants robotisés, il est beaucoup plus pratique de contrôler cette chaise à l'aide de capteurs spéciaux, mais la nouveauté nécessite quelques améliorations, qui seront mises en œuvre dans un avenir proche.

    Un des plus Beaux jours dans la vie d'un éleveur de chiens, cela peut être considéré comme tel lorsque l'animal à quatre pattes maîtrisera parfaitement le suivi du propriétaire et l'accompagnera toujours et partout, sans nécessiter de tiraillement constant avec la laisse. Et grâce aux efforts d'une équipe de scientifiques de l'Université de Saitama, un concept similaire peut désormais être appliqué aux… fauteuils roulants.

    La chaise robotisée embarque une caméra et un capteur de distance, à l'aide desquels le système surveille la position des épaules d'une personne marchant à côté de la chaise. Grâce à ces dispositifs, la chaise "comprend" dans quelle direction la personne se déplace, répétant en conséquence son chemin. Pour une personne assise sur une chaise, ce mode de déplacement s'avère plus agréable, car le fauteuil roulant se déplace en douceur, et n'est pas poussé vers l'avant par un accompagnateur.

    Le robot-chaise est également capable de contourner les obstacles, bien que dans une certaine mesure. L'idée est sans aucun doute bonne, mais elle demande un peu de travail. Imaginez la situation suivante: une personne est assise sur une chaise et l'assistant à ce moment avec quelqu'un parle et fait des gestes animés (respectivement, fait des mouvements avec le torse, les épaules et les bras). La chaise "rampera-t-elle" d'un côté à l'autre tout le temps, en répétant les mouvements des épaules de l'assistant ? Les créateurs ont certainement du travail à faire.


    Conclusion

    La valeur des robots en tant qu'aides pour les humains.

    Les robots assistants jouent un rôle énorme dans la médecine moderne. Cette industrie est encore assez jeune et au stade initial de développement, mais malgré cela, certains développements ont déjà été introduits dans le monde entier, ils fonctionnent avec succès et apportent une assistance irremplaçable aux employés des établissements médicaux. Le problème principal, à mon avis, est que si dans les pays développés avec une économie positive stable ces innovations sont introduites immédiatement après la robotisation de masse officielle, alors dans les pays en développement elles arriveront beaucoup plus tard, et dans les pays du tiers monde ces développements seront très tard et dans un avenir proche, il n'y en aura certainement pas développements uniques... Le fait est que tous ces produits sont très chers et que leur achat nécessitera un financement considérable, que tous les pays ne peuvent pas se permettre. C'est pourquoi, à l'avenir, il est nécessaire de se poser la question de la réduction du coût de cet équipement dans des limites raisonnables, avec l'aide de certaines conférences et réunions de chefs de gouvernement.

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