Orvosi robotika cikk a világban. Áttekintés a robotika helyzetéről a helyreállító gyógyászatban. Xenex kvarc robotgép

2018 elején vált ismertté a robotok ápolóként való alkalmazása. A projektet egy Nagoya-i (Japán) kórházban jelentették be, ahol a robotikának szentelt nagy múzeum található.

2018 februárjában a Nagoya Egyetemi Kórház négy Toyota robotot dob ​​piacra, amelyek az egészségügyi személyzet asszisztenseiként szolgálnak majd. Erre az automatizált berendezésre különösen azt a funkciót bízzák meg, hogy gyógyszereket osztanak ki a betegeknek az osztályokon, teszteket szállítanak ki stb. A robotok mind a padlón, mind a különböző emeleteken található osztályok között mozoghatnak.

Mindegyik robot 125 cm magas, 50 cm széles és 63 cm mély, maximális haladási sebessége 3,6 km/h, a szállított rakomány maximális súlya 30 kg.

Amint azt az Engadget kiadvány megjegyzi, a robotok valójában 90 literes hordozható hűtőszekrények, amelyek radarokkal és kamerákkal vannak felszerelve az egészségügyi létesítmények körüli mozgáshoz. A robotok megkerülik az embereket, és ütközés esetén bocsánatot kérnek, és udvariasan átengedést kérnek. A klinika dolgozói a táblaszámítógépek segítségével a helyükre hívhatják a robotokat, és célpontokat rendelhetnek hozzá.


A robotokat szakemberek közös erőfeszítésével fejlesztik Egyetemi klinika Nagoya és Toyota Industries (autóalkatrészek és elektronikai cikkek gyártása). A készülékek próbaüzemére ben kerül sor Éjszakai műszak- 17:00 és 8:00 óra között, amikor kevesebb ember járja az emeleteket. Sikeres tesztelés esetén a robotok más kórházakban is bevethetők.

A robotok használata idősotthonokban Japánban

2017 novemberében vált ismertté, hogy Japánban több ezer idősotthonban teszteltek robotokat. Mesterséges intelligencia és mechanikus asszisztensek segítik a személyzetet az idősek gondozásában, és ez utóbbiakat beszélgetőpartnerekkel helyettesítik.

A japán kormány előrejelzései szerint a betegellátásban dolgozó egészségügyi dolgozókat helyettesítő robotok piaci mérete 2020-ra eléri az 54,3 milliárd jent (mintegy 480 millió dollárt), ami háromszoros növekedést jelent 2015-höz képest. A költségek jóval alacsonyabbak az üzleti életben és a szolgáltatásokban használt robotokhoz képest.

Az emberek egészségét védő automatizált berendezések iránti kereslet ilyen elmaradásának egyik oka a magas költségek. Annak ellenére, hogy elég magas szint Japánban nem minden nyugdíjas engedheti meg magának, hogy robotot vásároljon.

Japánban támogatást nyújtanak a robotfejlesztőknek. Béres juttatások orvosi eszközök leszállításakor biztosítják rehabilitációs központok idősek és fogyatékkal élők számára. 2017 novemberére ezekből az intézményekből mintegy 5 ezer használ robotot.

Használják őket a betegekkel való kommunikációra, fizikoterápiát folytatnak, a kórházi folyosók megkerülésével figyelik a vészhelyzeteket, és a Sony Aibo robotkutyája teljesen helyettesíti a házi kedvenceket.

Az idősotthonokban egyre szaporodnak azok a rendszerek, amelyek segítik az ápolókat az idősek gondozásában, mint például a bénult emberek felemelése és mozgatása a padlón.

A robotok még nem tudják teljesen helyettesíteni az embereket a szociális intézményekben, de lehetővé teszik az alkalmazottak számára, hogy a kommunikációra és más, nagyobb részvételt igénylő feladatokra összpontosítsanak, így a háztartási feladatok a kütyük gondozásában maradnak. Ráadásul, amint azt egy országos tanulmány kimutatta, a robotokat használó japánok körülbelül egyharmada idővel aktívabbá és függetlenebbé vált – jegyzi meg a The Economist.

Az IDC előrejelzése a robotok felhasználására az orvostudományban

2020-ra a kórházak aktívabban használják majd a robotokat. A Healthcare IT News egy 2017-es IDC-tanulmányra hivatkozva mind a klinikai felhasználást, mind az egyszerű feladatok segítségével történő automatizálást tervezik.


A 200 vagy több ágyas kórházak IDC felmérése lehetővé tette a robotok és drónok bevezetésére vonatkozó tervek értékelését. A válaszadók csaknem harmada nyilatkozott úgy, hogy már használ robotokat. Ez a gyakorlat lesz gyakori előfordulás Az egészségügyi intézmények számára, amint a kórházak és klinikák megértik, hogy a robotok bevezetése hogyan segítheti a folyamatok automatizálását, a költségek csökkentését és az egészségügyi szolgáltatások minőségének javítását. Az IDC becslése szerint egy-három éven belül a robotok mindenütt jelen lesznek az amerikai kórházakban.

Érdekes módon az egészségügyi szektorba már behatolt robotokkal ellentétben a pilóta nélküli légi járműveket (UAV) még nem használják a kórházak. Ha valami, az IDC felmérésben részt vevő kórházak egyike sem tapasztalta ezt.

Ennek ellenére az elemzők meg vannak győződve arról, hogy a következő három-öt évben a drónok az egészségügyben is alkalmazásra fognak találni.

Svéd tudósok tapasztalataiból derült ki 2017 júniusában, hogy a drónok mennyire lehetnek hasznosak az orvosi ellátásban. Kísérleti UAV repülésekkel a szakértők bebizonyították, hogy a drónok képesek egy automatikus külső defibrillátort 17 perccel gyorsabban eljuttatni a kívánt ponthoz, hogy segítsenek a betegen, mint egy hagyományos mentőautó esetében.

Mára a robottechnológia nagyot lépett előre, aminek köszönhetően az emberek kezelésének koncepciója jelentősen megváltozott. Annak alapján, hogy hány kutatócsoport jelenleg robotokat gyárt, óriási előrelépés történt az orvostudományban, különösen a nyolc évvel ezelőtti sikerekhez képest.

Az első sikeres eseményekre 2006-ban került sor, amikor Sylvan Martel tudós kutatócsoportot gyűjtött össze, és megalkotott egy apró, akkoriban egyedülálló robotot, amelynek méretei alig haladták meg egy közönséges toll golyóját. Ezt a mesterséges organizmust helyezték el nyaki ütőérélő malac, ahol sikeresen navigált a megadott pontokon. Azóta a robotok az orvostudományban elfoglalták a rést, és továbbra is aktívan fejlődnek. És az elmúlt évek tapasztalataiból ítélve ezek a technológiák hatalmas lépésekkel haladnak előre.

A robotok előnyei

Az ilyen "segítők" létrehozásának fő célja, hogy ne csak a legnagyobb emberi artériák mentén mozogjanak, hanem a szűk erekkel rendelkező területekről is kapjanak adatokat. Ennek köszönhetően a robotok alkalmazása az orvostudományban lehetővé teszi meglehetősen összetett műveletek elvégzését traumatikus beavatkozás nélkül. Így a túl agresszív érzéstelenítés vagy a szenvedő beteg halálának kockázata allergiás reakció egy adott gyógyszerhez.

A robotok orvosi alkalmazásának azonban nem ez az egyetlen előnye. Például az ilyen technológiák segíthetnek a rák kezelésében. A helyzet az, hogy a mikrorobotok képesek közvetlenül a fókuszba juttatni a gyógyszereket rosszindulatú képződés... A kemoterápiával ellentétben, amikor az agresszív gyógyszerek szétterjednek a páciens testében, és helyrehozhatatlan következményeket okoznak, ez a módszer nem mér súlyos csapást az immunrendszert személy.

A modern robotok az orvostudományban sokféle feladat elvégzésére képesek. Azonban még ma is sok kérdés merül fel azzal kapcsolatban, hogyan lehet egy ilyen kis mesterséges szervezetet a véren keresztül mozgatni, vagy nyomon követni a helyét. De néhány modern fejlesztés lehetővé teszi, hogy megbirkózzon a feladatokkal. Tekintsük őket részletesebben.

"Bio rakéták"

Ezek a robotizált orvosi asszisztensek egyfajta titán magok, amelyek alumíniumhéjba vannak burkolva. Sőt, méretük nem haladja meg a 20 mikront. Amikor az alumínium héj vízzel érintkezik, reakció indul meg, melynek során a mag felületén hidrogén képződik. Ez az anyag az, ami a mikroszerkezetet másodpercenként 150 átmérőjével egyenlő sebességgel mozgatja. Ez egyenértékű azzal, hogy egy 2 méter magas ember képes 300 métert úszni ugyanannyi idő alatt. Ennek az egyedülálló robotnak a vegyi motorját az orvostudományban használják egy speciális anyag - gallium - hozzáadásának köszönhetően. Ez az összetevő csökkenti az oxidlerakódások képződésének sebességét. Ennek köszönhetően a mikrorobot körülbelül 5 percig tud dolgozni 900 mm-es maximális teljesítménytartalékkal (a vízben való tartózkodástól függően).

Külső mágneses mezőt használnak a mikroszkopikus aggregátum adott irányba történő irányítására. Így a "biorakéta" a gyógyszereknek az emberi test egy meghatározott pontjára történő szállítására alkalmazható.

Izom robotok

Ez a robotika meglehetősen érdekes területe. Az izmos robotokat az orvostudományban serkentésre használják izomsejtek... Az ilyen mikroszkopikus aggregátumok elektromos impulzusok révén működnek, amelyeket továbbítanak. Maguk a robotok egyfajta hidrogélből készült gerincek. Ugyanazon az elven működnek, mint az emlősöknél. Például, ha az emberi testről beszélünk, akkor az izmok az inaknak köszönhetően összehúzódnak. A mikrorobot esetében ez a folyamat elektromos töltés hatására megy végbe.

Da Vinci

A "Leonardo" robot az orvostudományban különösen népszerűvé vált. Azért hozták létre, hogy a jövőben helyettesítsék a sebészek. Ma ez a független, 500 kg tömegű, négy „karral” felszerelt mechanizmus képes megbirkózni vele Hatalmas mennyiségű feladatokat. Három végtagja miniatűr műszerekkel van felszerelve a legbonyolultabb műveletek elvégzésére. A negyedik "kézben" egy apró videokamera található.

A fotó bemutatja, hogyan működnek az ilyen robotok a legjobban az orvostudományban. A Da Vinci a legkisebb bemetszéseken keresztül is képes működni, amelyek legfeljebb néhány centiméter szélesek. Ennek köszönhetően a műtét után a páciensnek nincsenek csúnya hegei.

"Leonardo" munkája során tőle bizonyos távolságra egy egészségügyi dolgozó ül, aki a konzolt üzemelteti. A modern joystick-nek köszönhetően az orvos a legbonyolultabb manipulációkat is pontos pontossággal tudja elvégezni. Minden művelet átkerül a robot végtagjaira, amely megismétli az ujjak mozgását.

Azt is érdemes megjegyezni, hogy az egység "kezei" kissé eltérnek az emberi kezektől, mivel a manipulátorok módban működnek. Ráadásul a mesterséges "ujjak" nem fáradnak el, és azonnal lefagyhatnak, ha a kezelő véletlenül elengedi a kezelőpanelt. Az orvos nagy teljesítményű okulárokkal tudja irányítani mozgását, amely akár 12-szeresre is nagyítja a képet.

"Kirobo"

Ezt az érdekes robotot kifejezetten azoknak az űrhajósoknak tervezték, akik pszichológiai nyomás alatt vannak, mivel olyan távol vannak szülőbolygójuktól. A humanoid gép kicsi méretű. Magassága mindössze 34 cm, de ez bőven elég. A robot képes teljes értékű beszélgetést folytatni, válaszolni a kérdésekre és szimulálni az "élő" kommunikációt. Az egyetlen probléma új fejlesztés abban rejlik, hogy eddig kizárólag japánul kommunikál.

A robot tökéletesen megkülönbözteti az emberi beszédet más hangoktól. Ezen kívül képes felismerni azokat az embereket, akikkel korábban már kommunikált. Meg tudja határozni a hangulatot az arckifejezések alapján, és általában sok mindenre képes. Még ölelni is tud, ha kell.

Egyes tudósok úgy vélik, hogy ezekre az intelligens robotokra nincs szükség az orvostudományban. A pszichoterápiában azonban alkalmazást találhatnak.

"PARO"

Ez az asszisztens zooterapeutaként dolgozik. Külsőleg úgy hozták létre, hogy a robot külső héja puha anyagból készült, amely egy valódi állat természetes fehér bőrére emlékeztet. Belsejében tele van mindenféle érzékelővel (érintés, hőmérséklet, fény, pozíció, hang stb.). Ez a teljes értékű mesterséges intelligencia tökéletesen tisztában van azzal, hogy hol van, és képes reagálni a hozzá rendelt névre. Egy egyedi, imádnivaló arcú robot megkülönbözteti a durvaságot és a szeretetteljes hozzáállást.

Manapság ezt az érdekes robotot már széles körben használják különböző kategóriájú betegek kezelésére. Megsimogathatod, megölelheted, beszélgethetsz vele, vagy egyszerűen beszélhetsz az érzéseidről. A jövőben ezeket a robotokat idősotthonokba, óvodákba és rehabilitációs központokba küldik, hogy segítsenek a pszichés szorongásban szenvedőknek. Nagyon gyakran be posztoperatív időszak a betegek támogatásra szorulnak, de egészségügyi intézményekben nem lehet állatot tartani, így ez a mesterséges intelligencia igazi áttörést jelent majd a helyreállító gyógyászatban.

"Hospi"

Ezt a robotot a gyógyszerészek helyettesítésére tervezték. Ezzel az egészségügyi személyzet jelentősen megtakaríthatja a szükséges gyógyszerek megtalálását és a kórházak falain belüli szállítását. Ez az asszisztens nagyjából egy robotizált elsősegélynyújtó készlet, amelynek magassága 130 cm. A robot akár 20 kg-os súlyt is képes elviselni, ez elég a kórházban való mozgáshoz. nagyszámú gyógyszerek és minták széles választéka. Mozgás közben a „Hospi” képes megkerülni az akadályokat, így a személyzettel vagy a kórházlátogatókkal való ütközés kockázata szinte nullára csökken.

"RP Vita"

Ez a robot képes segítséget nyújtani a távoli tanácsadásban. A virtuális "asszisztens" lehetővé teszi a kezelőorvos számára, hogy percek alatt körbejárjon. Ezenkívül a robotnak köszönhetően lehetővé válik az állapot monitorozása súlyos beteg betegek nappal és éjszaka különös figyelmet igényel.

A technika csodájának magassága 1,5 méter. A robot belsejében egy speciális hang- és lézerszenzorokból álló rendszer van felszerelve, melynek köszönhetően az egység útvonala épül ki. Fel van szerelve egy képernyővel is, amelyen a kezelőorvos arca látható. Ennek köszönhetően a teljes értékű kommunikációt imitálják a betegekkel, akik teljes mértékben érzik a tisztiorvos jelenlétét. Az RP Vita modern diagnosztikai eszközökkel is fel van szerelve. Egy laptop vagy tablet elegendő a készülékkel való munkához.

Hal

Ez a robot egy speciális exoskeleton, amelynek köszönhetően a bénult emberek teljes mértékben képesek lesznek mozogni.

A berendezés érzékelőit a betegek bőrére rögzítik, és elkezdik leolvasni az egyes izmokból érkező impulzusok erősségét. Ha valamelyik csomópont nem működik teljesen, akkor az exoskeleton aktiválódik, és a szervek megkapják a munkájukhoz szükséges töltéseket.

Ma a robotot két változatban mutatják be: egész csontváz vagy csak lábak számára.

"Watson"

Ez a szuperszámítógép egyszerre 90 szerverrel van felszerelve négy processzorral, amelyek mindegyike nyolc maggal rendelkezik. A robot RAM-ja tizenhat terabájt. Watson egy onkológus, aki képes diagnosztizálni egy kis idő... Az egység kiváló mesterséges intelligencia, aminek köszönhetően képes gyorsan elolvasni az információkat és levonni a szükséges következtetéseket. A robot akár 600 000 orvosi kézikönyvet és egyéb, a diagnosztikához szükséges dokumentumot dolgoz fel percek alatt. Az orvos feladata, hogy betöltse a beteg betegségét az emlékezetbe, és megkapja a valószínű diagnózist. Ezen kívül "Watson"-nak lehet kérdéseket feltenni, csak eddig kizárólag írásban.

Végül

A gyorsan fejlődő technológiák alapján könnyen levonható az a következtetés, hogy a robotok az orvostudományban pótolhatatlanok lesznek a jövőben. Lehetővé teszik az egészségügyi intézmények számára, hogy a legösszetettebb betegségek diagnosztizálásának és kezelésének új szintjére lépjenek. Ez vonatkozik az elmebetegekre is.

2. dia

Orvosi robotika

Helyreállító gyógyászathoz és rehabilitációhoz Robotok életfenntartáshoz Robotok diagnosztikához, terápiához, sebészethez Aktív biokontrollált protézisek, exoskeletonok Pont és klasszikus masszázs, fotelek A végtagok aktív és passzív mozgása az ízületekben Minimálisan invazív diagnosztikához és műtéthez Röntgen besugárzó nanorobot Televezérlés az interneten keresztül Gyógyszerek átadása, szállítása Szállító műszerek a sebészvezetőnek Idősek szolgálata Automata szoba

3. dia

"Lokomat" robot végtagmozgások végrehajtására a csípő-, térd- és bokaízületekben.

4. dia

aktív protézis térdízület Aktív protézisek és exoskeletonok

5. dia

aktív passzív protozoa vontatás myotonic bioelektromos Visszacsatolás nélkül Visszacsatolásos vontatással

6. dia

Unimate Puma 560 robot Az első sebészeti robotot, az UnimatePuma 560-at az 1980-as évek végén hozták létre Amerikában. Ez a robot valójában egy nagy kéz volt, két karmos folyamattal, amelyek egymáshoz képest forogni tudtak. A mozgási tartomány 36 hüvelyk. A robotnak meglehetősen korlátozott mozgási tartománya volt, és az idegsebészetben használták műszerek tartására a sztereotaxiás biopszia során.

7. dia

1998-ban megjelent az aktív ZEUS robot, amelyet távoli endoszkópos műtétekhez terveztek. A ZEUS-szal párhuzamosan egy másik hasonló rendszer jött létre, DA VINCI néven. ZEUSZ

8. dia

HEXAPOD

  • 9. dia

    A "Da Vinci" nevű robot

    10. dia

    A Da Vinci Robot a világ legfejlettebb sebészeti robotja. A robotot egy orvos - sebész indítja mozgásba, és négy "karral" van felszerelve - egy kéz fényképez és három kéz működik - ezek a kezek a maximális szabadságot és mobilitást biztosítják, jobban, mint egy emberi kéz. Ezek a kezek a legfinomabb bemetszéseken keresztül kerülnek be a testen a műtőtérbe, és nem csak további kezeket biztosítanak a sebésznek a műtéthez, hanem a hagyományos sebészethez képest tökéletesebb mozgásszabadságot is. Az orvos-sebész a műtétet a műtött beteg közelében elhelyezett vezérlőpultjáról irányítja, amelyről a műtőkezeket mozgásba hozza, és irányít mindent, ami a műtőben történik.

    11. dia

    A készülék használatának előnyei A robot maximális szabadságot és jobb mobilitást biztosít a sebész számára, ezáltal lehetőséget ad olyan mozgások elvégzésére, emberi kéz nem képes teljesíteni. A robotkar erősebb és stabilabb, mint az emberi kar A kamera által a sebésznek továbbított kép egy felnagyított háromdimenziós kép, amely megkönnyíti a sérülés helyének meghatározását és kezelését. A műtét kevésbé invazív, mint a hagyományos műtét, mivel a bemetszések vannak hasfal szignifikánsan kevesebb, mint a hagyományos sebészeti bemetszéseknél Gyorsabb a felépülési folyamat és kevesebb a kórházi tartózkodási napok száma. A műtött terület vérzése minimális és a korai posztoperatív időszak különösen rövid

    12. dia

    Elvégzett műveletek * Helyreállítás mitrális billentyű* Szívizom revaszkularizáció * Szívszövet abláció * Epicardialis pacemaker telepítése biventricularis reszinkronizáláshoz * Gyomor bypass * Nissen fundoplikáció * Hysterectomia és myomectomia * Gerincműtétek, porckorongcsere * Thymectomia - eltávolítási műtét csecsemőmirigy * Tüdő lobectomia* Esophagoectomia * Mediastinalis tumor reszekció * Radikális prostatectomia * Pieloplasztika * Hólyag eltávolítás * Radikális nephrectomia és vese reszekció * Ureter reimplantáció

    13. dia

    Az összes dia megtekintése

    Kazan állam

    Műszaki Egyetem

    Absztrakt a témában:

    Robotika az orvostudományban

    A csoport egyik tanulója fejezte be

    A. R. Nigmatullin

    Kazan 2010.


    Bevezetés

    1. Az orvosi robotok típusai

    Következtetés


    Bevezetés

    A tudomány és a technológia rohamos fejlődésének korszakában sokféle újítás jelenik meg leginkább különböző területeken... A szupermarketek polcai tele vannak egzotikus ételekkel, ruhákkal a legújabb anyagok, és még tovább az elektronikai hipermarketekben lehetetlen lépést tartani az új találmányok fejlődésével. A megszokott régit rohamosan felváltja a rendkívüli, az új, amit nem is olyan könnyű megszokni. De ha nem történt volna előrelépés, akkor az emberek nem ismertek volna sok olyan rejtélyt, amelyet még nem tártak fel, és a természet gondosan elrejti előlünk. Mindezek ellenére a modern fizikusok magas szakmai felkészültségének köszönhetően folyamatosan zajlanak a fejlesztések különböző területeken. A hétköznapi embert aligha foglalkoztatta a kérdés, mi újat lehet bevinni ebbe az amúgy is végtelenül civilizált és haladó világba. Vegyük például a világunkat olyannak, amilyen még száz évvel ezelőtt is volt. Nem volt se tévé, se számítógép, se háztartási gép, ami nélkül modern ember a mindennapi életben egyszerűen nem tudtuk megtenni még 10 évvel ezelőtt sem Mobiltelefonok csak most jelentek meg, és nehézkesek és nagyon kevéssé funkcionáltak, ami a számítástechnikát illeti. A tudomány viszi előre a világot, és minden újításra szükség van az emberi élet bármely területén. Ebben a példában konkrét szempontként - az orvostudomány területét, vagy inkább annak technikai lehetőségeit - szeretném kiválasztani. Az orvostudomány sem áll meg, az emberi élet fenntartására újabb kifinomult eszközök jelennek meg, erre számos eszköz lehet példa, pl. mesterséges szellőztetés tüdő, vagy művese-készülék stb. Megjelentek miniatűr vércukormérők, elektronikus pulzus- és nyomásmérők, ez a lista sokszor kiegészíthető. Pontosabban a robotika orvosi iparba való bevezetésének példáján szeretnék elidőzni. Körülbelül a 20. század vége óta hoztak létre emberek különféle robotokat, amelyek az idők során jelentősen javultak és modernizálódtak. Jelenleg vannak robotok - asszisztensek, robotok katonai fejlesztése, űr, háztartás és természetesen orvosi. Ezt követően érdemes közelebbről megvizsgálni, hogy adott időpontban milyen típusú robotok és milyen alkalmazásra léteznek.


    Az orvosi robotok típusai

    Az utóbbi idők egyik leghíresebb és legünnepeltebb vívmánya a "Da Vinci" nevű robot lett, amely, ahogy sejthető, a nagy mérnökről, művészről és tudósról, Leonardo Da Vinciről kapta a nevét. Az újdonság lehetővé teszi a sebészek számára, hogy a legbonyolultabb műveleteket a páciens érintése nélkül, a szöveteinek minimális károsodása mellett végezzék el. A kardiológiában, nőgyógyászatban, urológiában, ill Általános műtét, mutatta be az Arizonai Állami Egyetem Orvosi Központja és Sebészeti Osztálya.

    A "da Vinci"-vel végzett műtét során a sebész néhány méterre van a műtőasztaltól a számítógépnél, amelynek monitorán a műtött szerv háromdimenziós képe látható. Az orvos irányítja a finomat sebészeti eszközök kis lyukakon keresztül behatol a páciens testébe. Ezekkel a távirányítós műszerekkel precíz műveleteket végezhetünk a test kis és nehezen elérhető területein.

    Da Vinci rendkívüli képességeinek bizonyítéka volt a világ első teljesen endoszkópos bypass-ja, amelyet a közelmúltban hajtottak végre a Columbia Presbyterianban. Egészségközpont New Yorkban. Egyedülálló műtétet hajtott végre a robot szívsebészeti központ igazgatója, Michael Argenziano és a szív-mellkasi sebészeti osztály vezetője, Dr. Craig Smith. Azonban csak három kis lyukat használtak – kettőt a manipulátorokhoz és egyet a videokamerához. Értse meg, mit jelent ez, csak az tudja, aki legalább egyszer megfigyelt egy "hagyományos" műveletet nyitott szívvel.

    A csapat tevékenysége, a páciens mellkasának „felnyitása”, kitörölhetetlen benyomást kelt az újoncban (újságírói megbízásból egykor nekem kellett ezt a szerepet betöltenem). Még mindig emlékszem a kúszásokra az egész testemben a szegycsontot metsző körfűrész iszonyatos nyikorgásától és egy hatalmas sebtől, amelyben véres gumikesztyűs kezek szorgoskodtak.

    Az Egyesült Államokban a bypass vagy koszorúér bypass műtét a leggyakoribb nyitott szívműtét. Évente 375 ezren esnek át itt ezen az eljáráson. A "da Vinci" széles körben történő bevezetése jelentősen megkönnyítheti sorsukat, elősegítve a betegek gyorsabb felépülését a műtét után, valamint a kórházakból való korábbi hazabocsátást.

    Az arizonai központ sebésze, ahol a Da Vincit tesztelik, Dr. Alan Hamilton általában bízik abban, hogy a robotika forradalmasítja a műtétet. Eddig ez a forradalom még csak most kezdődik, de a ... moziban "da Vinci" már feltűnt. A sebészeti robot szerepet játszott a legújabb James Bond-filmben, a Die Another Day-ben.

    A film elején három mechanikus kéz közeli képét mutatják be, amelyek az elfogott 007-es ügynök teste fölött tapogatóznak. „A sebészek és a kémek hasonlítanak egymásra, mivel arra törekednek, hogy felesleges nyűg és igénybevétel nélkül végezzék el feladataikat. a legújabb technológia” – mondta az Imperial College London szóvivője, ahol jelenleg a „da Vinci” dolgozik. - A James Bond-filmek mindig is lenyűgöztek a példátlan technikai újítások bemutatásával. De soha nem gondoltam volna, hogy egy nap az általam vezetett részleg együtt fog működni James Bond producerekkel.”

    A Da Vinci csak egy példa az orvostudomány új iparágának fejlődésére.

    Más robotokat sokféle műveletben használnak, beleértve az agysebészetet is. Egyelőre ezek az eszközök meglehetősen körülményesek, de az orvosok miniatűr asszisztensekben reménykednek. Tavaly nyáron például az amerikai Sandia National Laboratory albuquerque-i energetikai osztálya már megépítette a világ legkisebb, egy centiméter magas robotját. A brit Nanotechnology Development vállalat pedig a Fractal Surgeon morzsát fejleszti, amely önállóan, az emberi test belsejében lévő, még kisebb tömbökből áll össze, ott elvégzi a szükséges műveleteket, és szétszereli magát.

    Most a robot a világ legfejlettebb "szemeivel" van felszerelve (amint azt a cég sajtóközleménye is bizonyítja). Korábban is volt háromdimenziós látása, de a nagy felbontást csak most érte el.

    Az új verzió lehetővé teszi, hogy egyszerre két sebész figyelje a műtétet, akik közül az egyik tud segíteni és tanulni is tud vezető kollégáitól. A működő kijelző nemcsak a kamerák képét tudja megjeleníteni, hanem két további paramétert is, például ultrahang- és EKG-adatokat.

    A többkarú da Vinci nagy pontosságú működést tesz lehetővé, így minimális beavatkozással a páciens testébe. Ennek eredményeként a műtét utáni felépülés a szokásosnál gyorsabb (fotó: 2009 Intuitive Surgical)

    Még egy érdekes hír. A Vanderbilt Egyetem (USA) kutatói bemutatták egy új automatikus kognitív rendszer, a TriageBot koncepcióját. Az autók gyűjteni fognak orvosi információ, alapvető diagnosztikai méréseket és végső soron próbadiagnózisokat készítenek, miközben az emberek sokkal sürgetőbb problémákkal foglalkoznak. Ennek eredményeként a betegek kevesebbet fognak várni, a szakemberek pedig szabadabban lélegeznek, és jelentősen csökkentik a hibák számát.” „A humanoid robotok tervezésében, a szenzoros technológiában és a kognitív vezérlés architektúrájában elért legújabb fejlemények lehetővé tették egy ilyen rendszer létrehozását” – hangsúlyozza. Mitch Wilkes projekt társszerzője Az Egyesült Államokban a sürgősségi osztályokon a betegek mintegy 40%-a kerül életveszélyes állapotban. Az orvosoknak elsőbbséget kell adni nekik. A maradék 60%-ot a robotok vehetik át, ha a projekt sikeresnek bizonyul, öt év múlva a check-in pult közelében megjelennek a repülőterekhez hasonló elektronikus terminálok, valamint speciális „okos” székek és mobil robotok. felvételkor a betegnek először regisztrálnia kell. A javasolt rendszerben a kísérő egy érintőképernyős terminálon keresztül minden szükséges adatot megadhat majd. Hangutasítások lehetségesek. Ebben az esetben az automata képes lesz felismerni a kritikus információk jelenlétét (például akut mellkasi fájdalom), és tájékoztatni erről az orvost, hogy a beteg mielőbb kezelhető legyen. Ha nem, akkor a pácienst a váróterembe irányítják, melynek alapján részletesebb betegdiagnosztikai tervet készítenek. A javasolt rendszerben a legegyszerűbb eljárások már a váróban, egy speciális széken elvégezhetők, amely vérnyomást, pulzust, vér oxigéntelítettséget, légzésszámot, magasságot és súlyt mér, emellett mobil asszisztensek időszakosan ellenőrizni fogják az állapotot. betegek várószobájában, különös figyelmet fordítva a vérnyomásra, a pulzusszámra, esetleg a fájdalom intenzitására. Kritikus változás esetén a robotnak tájékoztatnia kell a humán személyzetet A TriageBot rendszer utolsó eleme az adminisztrátor, aki felügyeli a gépeket, kommunikációt biztosít a kórházi adatbázissal és közvetítőként szolgál az automatika és az egészségügyi személyzet között. A tervek szerint egy vizsgálatsorozatot végeznek, melynek során meghatározzák a robotok funkcióit és azok pontos készletét kinézet... Ezzel párhuzamosan fejlesztik a prototípusokat.

    A pontosabb és kényelmesebb számítások érdekében a tudósok egy csodálatos robotot, gyógyszerészt hoztak létre. Az új-mexikói Albuquerque-i Presbiteriánus Kórház nagy alagsorában működő elektromechanikus csoda, a Rosie nevet kapta. Ennek a nagy teljesítményű mechanikus egységnek a „szülője” egy négyméteres sínen egy sötét üvegszobában halad az Intel új részlege, az Intel Community Solutions, amely a vállalat vívmányait használja fel társadalmi problémák megoldására.

    Kazan állam

    Műszaki Egyetem

    Absztrakt a témában:

    Robotika az orvostudományban

    A csoport egyik tanulója fejezte be

    A. R. Nigmatullin

    Kazan 2010.


    Bevezetés

    1. Az orvosi robotok típusai

    Következtetés


    Bevezetés

    A tudomány és a technológia rohamos fejlődésének korszakában számos újítás jelenik meg különböző területeken. A szupermarketek polcai megtelnek egzotikus ételekkel, a legújabb anyagokból készült ruhák megjelennek a bevásárlóközpontokban, sőt tovább az elektronikai hipermarketekben sem lehet lépést tartani az új találmányok fejlődésével. A megszokott régit rohamosan felváltja a rendkívüli, az új, amit nem is olyan könnyű megszokni. De ha nem történt volna előrelépés, akkor az emberek nem ismertek volna sok olyan rejtélyt, amelyet még nem tártak fel, és a természet gondosan elrejti előlünk. Mindezek ellenére a modern fizikusok magas szakmai felkészültségének köszönhetően folyamatosan zajlanak a fejlesztések különböző területeken. A hétköznapi embert aligha foglalkoztatta a kérdés, mi újat lehet bevinni ebbe az amúgy is végtelenül civilizált és haladó világba. Vegyük például a világunkat olyannak, amilyen még száz évvel ezelőtt is volt. Nem voltak tévék, számítógépek, háztartási gépek, amelyek nélkül a modern ember a mindennapi életben egyszerűen nem tudott meglenni még 10 évvel ezelőtt sem, amikor a mobiltelefonok csak megjelentek, és terjedelmesek voltak, és nagyon kevéssé működtek, mint a számítógépes berendezések. A tudomány viszi előre a világot, és minden újításra szükség van az emberi élet bármely területén. Ebben a példában konkrét szempontként - az orvostudomány területét, vagy inkább annak technikai lehetőségeit - szeretném kiválasztani. Az orvostudomány sem áll meg, az emberi életfenntartásra újabb kifinomult eszközök jelennek meg, erre számos eszköz lehet példa, például mesterséges tüdőlélegeztető készülék, vagy művese-készülék stb. Megjelentek miniatűr vércukormérők, elektronikus pulzus- és nyomásmérők, ez a lista sokszor kiegészíthető. Pontosabban a robotika orvosi iparba való bevezetésének példáján szeretnék elidőzni. Körülbelül a 20. század vége óta hoztak létre emberek különféle robotokat, amelyek az idők során jelentősen javultak és modernizálódtak. Jelenleg vannak robotok - asszisztensek, robotok katonai fejlesztése, űr, háztartás és természetesen orvosi. Ezt követően érdemes közelebbről megvizsgálni, hogy adott időpontban milyen típusú robotok és milyen alkalmazásra léteznek.


    Az orvosi robotok típusai

    Az utóbbi idők egyik leghíresebb és legünnepeltebb vívmánya a "Da Vinci" nevű robot lett, amely, ahogy sejthető, a nagy mérnökről, művészről és tudósról, Leonardo Da Vinciről kapta a nevét. Az újdonság lehetővé teszi a sebészek számára, hogy a legbonyolultabb műveleteket a páciens érintése nélkül, a szöveteinek minimális károsodása mellett végezzék el. A kardiológiában, nőgyógyászatban, urológiában és általános sebészetben használható robotot az Arizonai Állami Egyetem Orvosi Központja és Sebészeti Osztálya mutatta be.

    A "da Vinci"-vel végzett műtét során a sebész néhány méterre van a műtőasztaltól a számítógépnél, amelynek monitorán a műtött szerv háromdimenziós képe látható. Az orvos vékony sebészeti eszközöket vezérel, amelyek kis lyukakon keresztül hatolnak be a páciens testébe. Ezekkel a távirányítós műszerekkel precíz műveleteket végezhetünk a test kis és nehezen elérhető területein.

    A világ első teljesen endoszkópos bypass-ja, amelyet nemrégiben hajtottak végre a New York-i Columbia Presbyterian Medical Centerben, Da Vinci rendkívüli képességeinek bizonyítéka. Egyedülálló műtétet hajtott végre a robot szívsebészeti központ igazgatója, Michael Argenziano és a szív-mellkasi sebészeti osztály vezetője, Dr. Craig Smith. Azonban csak három kis lyukat használtak – kettőt a manipulátorokhoz és egyet a videokamerához. Értse, mit jelent ez, csak az tudja, aki legalább egyszer megnézte a "hagyományos" nyitott szívműtétet.

    A csapat tevékenysége, a páciens mellkasának „felnyitása”, kitörölhetetlen benyomást kelt az újoncban (újságírói megbízásból egykor nekem kellett ezt a szerepet betöltenem). Még mindig emlékszem a kúszásokra az egész testemben a szegycsontot metsző körfűrész iszonyatos nyikorgásától és egy hatalmas sebtől, amelyben véres gumikesztyűs kezek szorgoskodtak.

    Az Egyesült Államokban a bypass vagy koszorúér bypass műtét a leggyakoribb nyitott szívműtét. Évente 375 ezren esnek át itt ezen az eljáráson. A "da Vinci" széles körben történő bevezetése jelentősen megkönnyítheti sorsukat, elősegítve a betegek gyorsabb felépülését a műtét után, valamint a kórházakból való korábbi hazabocsátást.

    Az arizonai központ sebésze, ahol a Da Vincit tesztelik, Dr. Alan Hamilton általában bízik abban, hogy a robotika forradalmasítja a műtétet. Eddig ez a forradalom még csak most kezdődik, de a ... moziban "da Vinci" már feltűnt. A sebészeti robot szerepet játszott a legújabb James Bond-filmben, a Die Another Day-ben.

    A film elején három mechanikus kéz közeli képét mutatják be, amelyek az elfogott 007-es ügynök teste fölött tapogatóznak. „A sebészek és a kémek hasonlítanak egymásra, mivel arra törekednek, hogy felesleges nyűg és igénybevétel nélkül végezzék el feladataikat. a legújabb technológia” – mondta az Imperial College London szóvivője, ahol jelenleg a „da Vinci” dolgozik. - A James Bond-filmek mindig is lenyűgöztek a példátlan technikai újítások bemutatásával. De soha nem gondoltam volna, hogy egy nap az általam vezetett részleg együtt fog működni James Bond producerekkel.”

    A Da Vinci csak egy példa az orvostudomány új iparágának fejlődésére.

    Más robotokat sokféle műveletben használnak, beleértve az agysebészetet is. Egyelőre ezek az eszközök meglehetősen körülményesek, de az orvosok miniatűr asszisztensekben reménykednek. Tavaly nyáron például az amerikai Sandia National Laboratory albuquerque-i energetikai osztálya már megépítette a világ legkisebb, egy centiméter magas robotját. A brit Nanotechnology Development vállalat pedig a Fractal Surgeon morzsát fejleszti, amely önállóan, az emberi test belsejében lévő, még kisebb tömbökből áll össze, ott elvégzi a szükséges műveleteket, és szétszereli magát.

    Most a robot a világ legfejlettebb "szemeivel" van felszerelve (amint azt a cég sajtóközleménye is bizonyítja). Korábban is volt háromdimenziós látása, de a nagy felbontást csak most érte el.

    Az új verzió lehetővé teszi, hogy egyszerre két sebész figyelje a műtétet, akik közül az egyik tud segíteni és tanulni is tud vezető kollégáitól. A működő kijelző nemcsak a kamerák képét tudja megjeleníteni, hanem két további paramétert is, például ultrahang- és EKG-adatokat.

    A többkarú da Vinci nagy pontosságú működést tesz lehetővé, így minimális beavatkozással a páciens testébe. Ennek eredményeként a műtét utáni felépülés a szokásosnál gyorsabb (fotó: 2009 Intuitive Surgical)

    Még egy érdekes hír. A Vanderbilt Egyetem (USA) kutatói bemutatták egy új automatikus kognitív rendszer, a TriageBot koncepcióját. A gépek orvosi információkat gyűjtenek, alapvető diagnosztikai méréseket hajtanak végre, és végső soron ideiglenes diagnózisokat állítanak fel, miközben az emberek a sürgetőbb problémákkal foglalkoznak. Ennek eredményeként a betegek kevesebbet fognak várni, a szakemberek pedig szabadabban lélegeznek, és jelentősen csökkentik a hibák számát.” „A humanoid robotok tervezésében, a szenzoros technológiában és a kognitív vezérlés architektúrájában elért legújabb fejlemények lehetővé tették egy ilyen rendszer létrehozását” – hangsúlyozza. Mitch Wilkes projekt társszerzője Az Egyesült Államokban a sürgősségi osztályokon a betegek mintegy 40%-a kerül életveszélyes állapotban. Az orvosoknak elsőbbséget kell adni nekik. A maradék 60%-ot a robotok vehetik át, ha a projekt sikeresnek bizonyul, öt év múlva a check-in pult közelében megjelennek a repülőterekhez hasonló elektronikus terminálok, valamint speciális „okos” székek és mobil robotok. felvételkor a betegnek először regisztrálnia kell. A javasolt rendszerben a kísérő egy érintőképernyős terminálon keresztül minden szükséges adatot megadhat majd. Hangutasítások lehetségesek. Ebben az esetben az automata képes lesz felismerni a kritikus információk jelenlétét (például akut mellkasi fájdalom), és tájékoztatni erről az orvost, hogy a beteg mielőbb kezelhető legyen. Ha nem, akkor a pácienst a váróterembe irányítják, melynek alapján részletesebb betegdiagnosztikai tervet készítenek. A javasolt rendszerben a legegyszerűbb eljárások már a váróban, egy speciális széken elvégezhetők, amely vérnyomást, pulzust, vér oxigéntelítettséget, légzésszámot, magasságot és súlyt mér, emellett mobil asszisztensek időszakosan ellenőrizni fogják az állapotot. betegek várószobájában, különös figyelmet fordítva a vérnyomásra, a pulzusszámra, esetleg a fájdalom intenzitására. Kritikus változás esetén a robotnak tájékoztatnia kell a humán személyzetet A TriageBot rendszer utolsó eleme az adminisztrátor, aki felügyeli a gépeket, kommunikációt biztosít a kórházi adatbázissal és közvetítőként szolgál az automatika és az egészségügyi személyzet között. A tervek szerint egy vizsgálatsorozatot végeznek, melynek során meghatározzák a robotok funkcióit és megjelenését. Ezzel párhuzamosan fejlesztik a prototípusokat.

    A pontosabb és kényelmesebb számítások érdekében a tudósok egy csodálatos robotot, gyógyszerészt hoztak létre. Az új-mexikói Albuquerque-i Presbiteriánus Kórház nagy alagsorában működő elektromechanikus csoda, a Rosie nevet kapta. Ennek a nagy teljesítményű mechanikus egységnek a „szülője” egy négyméteres sínen egy sötét üvegszobában halad az Intel új részlege, az Intel Community Solutions, amely a vállalat vívmányait használja fel társadalmi problémák megoldására.

    Rosie feladata több száz drog előkészítése és szétosztása. Éjjel-nappal dolgozik, gyakorlatilag nem tart szünetet, és ugyanakkor egyáltalán nem hibázik. A kórházi patikában eltöltött két és fél év alatt egyetlen olyan eset sem fordult elő, hogy rossz gyógyszert küldtek volna a betegnek. Rosie pontossági rátája 99,7 százalék, ami azt jelenti, hogy a vényköteles gyógyszerek válogatása és adagolása soha nem tér el az orvosi recepteken feltüntetettektől.

    Ráadásul Rosie segített sok hibát időben azonosítani. Rosie soha nem küldene lejárt gyógyszert beteg embernek. Pontosságának kulcsa a gép elektronikus agyába ágyazott állami minőség-ellenőrzési szabvány. Eközben az adatok szerint Nemzeti Intézet Egészségügy Washingtonban az országban előforduló gyógyszerhibák miatt évente mintegy 50 ezer ember hal meg. De a gyógyszerkészítés és -terjesztés nem az egyetlen probléma, amelyet a Presbiteriánus Kórház Rosie segítségével megoldott. Megjelenése előtt nagyon nehéz volt nyomon követni a kábítószerek felszabadulását: az alkalmazottak sok időt töltöttek a tabletták számlálásával, hogy egyikük se maradjon nyomon. Ma Rosie robot szabadította meg őket ettől a rutinmunkától.

    De ez még nem minden. Rosie egy mechanikus „kézzel” végigcsúszik a sínen, és összegyűjti a falak mentén függő kis tablettákat, amelyek mindegyike egyedi vonalkóddal rendelkezik. Majd lezárt borítékokba helyezi és elküldi a betegeknek.

    Két asszisztens robot is született - egy dadarobot, amely betegeket, különösen Alzheimer-kórban szenvedőket ápol, és egy gyógytornász robot, amely lehetővé teszi a stroke-on átesett emberek gyorsabb alkalmazkodását.

    A közelmúltban Alzheimer-kórban szenvedő amerikai betegek kaptak egy asszisztenst, aki megkönnyíti az orvosokkal és rokonaikkal való kommunikációt. A kamerával, képernyővel és mindennel, ami a vezeték nélküli internetes kommunikációhoz szükséges, a Companion robot lehetővé teszi az orvos számára, hogy kapcsolatba lépjen a pácienssel, aki egy speciális klinikán van. A robotot a személyzet képzésére, a mozgási problémákkal küzdő betegek segítésére, valamint a betegek és gyerekek közötti kommunikációra is használják. Furcsa módon a betegek, akik általában nem szívesen fogadnak minden újat, elég jól bántak a mechanikus beszélgetőtárssal: mutogattak rá, nevettek, beszélni is próbáltak vele.

    Yulin Wang, a gépet létrehozó InTouch Health ügyvezető igazgatója szerint a robotok alkalmazása az idősek gondozásában enyhítheti az elöregedő nemzet problémáját. Olyan körülmények között, amikor 2010-re 40-re, 2030-ra pedig 70 millióra nő a nyugdíjasok száma az országban, ez nagyon fontos. Eközben a cég bérbe adja robotjait idősotthonoknak. A jövőben a cég olyan robotok létrehozását tervezi, amelyek képesek mozgatni egy kerekesszéket.

    Valódi lépést tettek a jövő felé az MIT mérnökei, a fizikai terapeutát robotra cserélve. Mint tudják, az agyvérzésen átesett emberek hosszú időre megfeledkeznek megszokott életükről. Hosszú hónapokig, sőt évekig újra megtanulnak járni, kanalat tartani a kezükben, elvégezni azokat a mindennapi tevékenységeket, amelyekre korábban nem is gondoltak. Most már nem csak orvosok, hanem robotok is segíthetnek rajtuk.

    A kézmozgások koordinációjának helyreállításához szükséges fizioterápiás foglalkozásokról beszélünk. Jelenleg a betegek általában orvosokkal dolgoznak, akik megmutatják nekik a megfelelő gyakorlatokat. A Boston City Hospital rehabilitációs osztályán, ahol az új telepítést tesztelik, egy agyvérzésből lábadozót invitálnak a képernyőre egy joystick segítségével. adott pálya kis kurzor. Ha valaki ezt nem tudja megtenni, egy számítógép által vezérelt joystick a beépített villanymotorok segítségével magától mozgatja a kezét a kívánt pozícióba.

    Az orvosok elégedettek voltak az újdonság munkájával. Az emberrel ellentétben egy robot naponta több ezer alkalommal képes ugyanazokat a mozdulatokat végrehajtani anélkül, hogy elfáradna. Ami magukat az orvosokat illeti, nem kell félniük a munkanélküliségtől: ahelyett, hogy órákat ülnének a betegekkel, új, hatékonyabb képzési programokat dolgozhatnak ki.

    Mivel az orvostudomány meglehetősen kiterjedt tudományterület, nem nélkülözte a modern nanotechnológia beavatkozását. Íme, mit kell megjegyezni ebben a részben.

    A mikroszkóp alatt szabálytalanul repkedő baktériumok hirtelen a helyükre fagynak. Aztán, mint megegyezés szerint, elkezdenek egyenes vonalban felsorakozni. A mikrobák pillanatok alatt elfoglalják helyüket az oszlopban, majd az egész formáció mozogni kezd - a baktériumok, mintha parancsra kapnának, egyszerre balra fordulnak.

    A mikrobiális mozgásokat valóban szabályozzák. Ezt a konzolnál ülő tudós végzi – a montreali Ecole Polytechnique professzora, Sylvan Martel. A kanadai tudós által készített installáció ezredmilliméteres pontossággal mágneses tér segítségével irányítja a baktériumok mozgását. Nemrég egy kutató működés közben mutatta meg készülékét. 5000 baktérium koordinált módon mikroszkopikus polimer blokkokat mozgatott egy csepp vízben, és miniatűr szerkezetet készített belőlük.

    Ez csak a teszt kezdete. A közeljövőben egy ilyen „munkaerő” nagyobb haszonnal használható - az orvostudományban. A laboratóriumok világszerte évek óta próbálnak olyan MIKROBOTOK létrehozását, amelyek különféle műveleteket végezhetnek a páciens testében. A dolgok nem mentek tovább a mérnökök legegyszerűbb prototípusainál. A tudósoknak most lehetőségük van egy körutat megtenni – a mikroorganizmusok felváltják a bonyolult és nem hatékony eszközöket.

    A baktériumok által felállított szerkezet csak mikroszkóp alatt látható. Egyiptomi piramisra hasonlít. A hasonlóságok nem véletlenek. „A piramisok az egyik első lépés, amelyet az ember megtesz, hogy valóban összetett szerkezeteket hozzon létre” – mondja Silvan Martel. "Úgy gondoltuk, szimbolikus lenne, ha a mikroorganizmusok ilyen feladatot látnának el." Valódi piramisok épültek az évek során, és a baktériumok 15 perc alatt elkészítették a modellt. Ez annak ellenére van így, hogy az építőkockák sokkal nagyobbak voltak, mint maguk a "munkások".

    A mikroorganizmusok együtt dolgoztak. A mikroszkóp alatt 5000 baktérium úgy nézett ki, mint egy tömör, sötét felhő. Ez a raj az egyik "tégla" fölött lóg. A következő másodpercben a mikrobák lassan, de biztosan elkezdik a blokkot a rajzon megadott helyre tolni. „Eddig csak teszteljük a technológiát” – mondja Martel. – Elvileg sokkal gyorsabban meg tudod csinálni ugyanazokat a dolgokat.

    A siker titka e mikroorganizmusok kiemelkedő képességeiben rejlik. Kanadai tudósok a Magnetospirillum magnetotacticum baktériumot használják munkájuk során. „Igazi rekordereknek bizonyultak” – magyarázza Martel. "Nagyságrenddel gyorsabban mozognak, mint más baktériumok." Ezenkívül ezek a mikroorganizmusok érzékenyek a mágneses mezőkre - nagy mennyiségben halmozzák fel a vasvegyületeket. A tudósok még nem nagyon értik, hogy maguknak a mikrobáknak miért van erre szükségük. De most már világos, hogy egy személy hogyan használhatja ezt a funkciót. Mágneses mező segítségével a Martel a megfelelő irányba fordítja a baktériumokat. Ezután önállóan mozognak - speciális zászlókkal rendelkeznek, amelyek úgy működnek, mint a hajók propellerei.

    Nem csak egy csepp vízben tudnak mozogni mikroszkóp alatt. Egy kanadai tudós baktériumokat fecskendezett laboratóriumi patkányok vérébe, és mágneses mező segítségével kényszerítette a mikrobákat, hogy az edényekben manőverezzenek. Kiderült, hogy a baktériumok még az árammal szemben is képesek mozogni. Igaz, csak kis hajszálerekben sikerült leküzdeniük az áramlást, ahol lassan keringett a vér. A nagy artériákban az "úszók" reménytelenül elszálltak - ott a folyadék sebessége elérte a másodpercenkénti több tíz centimétert. Ezek a mikrobák nem képesek a vérben szaporodni, ezért jelenlétük nem befolyásolta a rágcsálók egészségét. A mikroorganizmusok egy ideig mozogtak az edényeken, majd elpusztultak.

    A bakteriális motorok hatékonyságát minden mérnök irigyelni fogja. "A fő probléma, amelyet az orvosi MIKROBOTOK létrehozására irányuló kísérletek meghiúsítanak, a méretük" - mondja Vladimir Lobaskin, a Dublini Egyetem fizikusa. "Az ilyen eszközök méretigénye olyan, hogy nagyon nehéz elég erős motort létrehozni." Maga Lobaskin éppen az ilyen mikroszkopikus motorok hatékonyságának elméleti számításaival foglalkozik. A Martel-baktériumok "technikai jellemzői" nagy benyomást tettek a fizikusra: "Ez egy szinte kész rendszer az orvosi problémák megoldására."

    Úgy tűnik, hogy az igazi MICROBOTOK fejlesztőinek tényleg nincs mit válaszolniuk. Az egyik legújabb prototípus néhány évvel ezelőtt készült a Svájci Robotikai és Intelligens Rendszerek Intézetben. Ez egy apró fémspirál, amely csak nagyon erős mikroszkóp alatt látható. Változó mágneses térbe kerülve forogni kezd, és úgy működik, mint egy propeller. Ennek az eszköznek a mozgási iránya mágnesekkel is szabályozható.

    Idővel a fejlesztők arra számítanak, hogy felhasználják a gyógyszerek különböző szövetekbe való eljuttatására. emberi test... Egyelőre nem működik túl jól. Ezek a termékek körülbelül tízszer lassabbak, mint azok az „élő robotok”, amelyekkel Kanadában dolgoznak. Még az erekben végzett manőverekről sem kell beszélni. Ez nem meglepő, Martel biztos benne. Évmilliókon keresztül az evolúció jó munkát végzett a kiváló baktériumokkal. Nagyon nehéz lesz gyorsan létrehozni ugyanazt a tökéletes mesterséges eszközt.

    Ez az oka annak, hogy a Koreai Nemzeti Chunnam Egyetem kubiotechnológusai két egymással ellentétes megközelítést próbáltak ötvözni munkájukban. Az orvosi MICROROBOT megalkotott imiprototípusa szintetikus polimerből és emberi szívizomsejtekből - kardiomiocitákból - épül fel. A ketrecek speciális lábakkal ellátott, rugalmas műanyag keretre vannak feszítve. Összehúzódásával a sejtek mozgásba hozzák az egész szerkezetet, és a készülék elkezdi érinteni a lábait. A fejlesztők azt feltételezik, hogy a jövőben az ilyen robotok képesek lesznek utazni véredény ember kapaszkodott a falakba. Az ilyen termékek nagyon hosszú ideig képesek működni - a "sejtmotor" a vérben oldott glükózt használja üzemanyagként.

    „Csak néhány évvel ezelőtt fantáziának tűntek a beszélgetések olyan orobotokról, amelyek gyógyszereket juttattak a test bizonyos pontjaira” – mondja Alekszej Sznezhko, az Argonne National Laboratory (USA) fizikusa. "Most már világos, hogy a közeljövőben elkezdik embereken is tesztelni."

    Hogy fog kinézni, az már világos. Egy nemrégiben végzett kísérletben Silvan Martel és munkatársai egy rákos patkányt fecskendeztek a szervezetbe. Aztán orvosi tomográfba helyezték. Ezek a készülékek erős mágneses mezők a páciens testének háromdimenziós térképeinek elkészítéséhez. Kisebb átalakítás után a létesítmény a mikrobák parancsnoki helye lett. Segítségével a tudósok a baktériumokat egy rágcsáló keringési rendszerén keresztül közvetlenül a daganat területére vezették. A mikroorganizmusok edzésterhelést adtak az érintett területre - fluoreszkáló anyag. Martel azt tervezi, hogy hamarosan megismétli a kísérletet. Ezúttal a baktériumok hordozzák a rákellenes gyógyszert.

    A nanotechnológusok meglehetősen lenyűgöző mintákat is bemutattak az e-bőrből. Az E-skin először érezte meg egy pillangó érintését

    A legfinomabb félvezető szálakból álló rácsot, amelyet elektródákkal kombináltak, és a nyomás vezetőképessége a PSR gumival (fent) változott, a kaliforniai kézművesek "bőrlebenyvé" (lent) alakították (illusztrációi: Kuniharu Takei et al./Nature Materials ).

    A robot bőrét ábrázoló ezen a rajzon minden fekete négyzet egy „pixelnek” felel meg, egy elemi pontnak, amely az érintésért felelős (illusztráció: Ali Javey és Kuniharu Takei, UC Berkeley) A szerzők színes fantáziával hirdetik a bőr érzékenységét: egy ilyen manipulátorral rendelkező robot könnyen megbirkózik a csirketojással anélkül, hogy leejtené vagy összetörné (illusztráció: Ali Javey, Kuniharu Takei / UC Berkeley).

    Egy másik szemléltetés a Stanford érzékelő érzékenységéről: érzékeli a Chhorinea faunus perui pillangó érintését (fotó L.A. Cicero / Stanford Egyetem).

    A legnagyobb emberi szerv robotanalógjának létrehozásának problémája körül már sok másolatot törtek fel. Fő kérdés- hogyan lehet reprodukálni a hihetetlen érzékenységet bőr ki érzi a szelet egy repülő rovartól? Nemrég két kaliforniai kutatócsoport egyszerre jelentette be lenyűgöző válaszait.

    A Berkeley-i Kaliforniai Egyetem első csapata a nanohuzalokat választotta műbőrük kulcselemeként. A tudósok egy sajtóközlemény szerint apró germánium- és szilíciumszálakat növesztettek egy speciális dobon, majd egy hordozóra - ragasztós poliimid fóliára hengerelték.

    Ennek eredményeként a tudósok egy rugalmas anyagot kaptak, amelynek szerkezete tranzisztorok szerepét betöltő nanovezetékeket tartalmazott.

    Ezek tetejére a kutatók egy szigetelőréteget alkalmaztak, vékony lyukak periodikus mintázatával, és még magasabb tapintásérzékeny gumit (PSR). rétegre volt szükség), és végül vékony alumínium fóliával meghintjük a szendvicset - a végső elektródát. (A rendszer készítői a Nature Materials-ban mutatták be a részleteket.) Egy ilyen rugalmas készlet képes azonosítani és pontosan lokalizálni azokat a területeket, amelyekre nyomást gyakorolnak, ennek a bőrnek a neve banális és kiszámítható - e-skin. Új technológia lehetővé teszi, hogy különféle anyagokat használjon szubsztrátumként, a műanyagtól a gumiig, valamint különféle anyagok molekuláit, például antibiotikumokat (ami nagyon fontos lehet) Egy 7 x 7 méretű e-skin próbadarabon centiméter, egy 19 x 18-as mátrix illeszkedik a pixelekhez. Mindegyik több száz nanopodát tartalmazott. Egy ilyen rendszer 0 és 15 kilopascal közötti nyomást tudott regisztrálni, hasonlóan ahhoz a stresszhez, amelyet az emberi bőr tapasztal, amikor billentyűzeten gépel vagy egy kis tárgyat tart.

    Ali Javey, a berkeley-i e-skin projekt vezetője (a fotó: UC Berkeley)

    A tudósok rámutatnak a fejlesztésüknek az analógokkal szembeni nagyon határozott előnyére. A legtöbb ilyen jellegű projekt rugalmas szerves anyagokra támaszkodik, amelyek működéséhez nagy feszültségre van szükség.

    A Berkeley szintetikus bőr az első, amely monokristályos szervetlen félvezetők alapján készült. Mindössze 5 volton működik. De ami még érdekesebb: a tapasztalatok azt mutatják, hogy az e-skin akár 2000 hajlítást is kibír 2,5 milliméter sugarú körben érzékenységvesztés nélkül.

    A törékeny tárgyak kezelésére alkalmas érzékeny manipulátorok a jövőben az ilyen bőrök kézenfekvő alkalmazási területei lehetnek.

    A rendkívül óvatos kibernetikus kéz ezenkívül felszerelhető hő-, radioaktivitás-, vegyszer-érzékelőkkel, vékony gyógyszerréteggel bevonva, és a robotsebészek vagy mentők „ujjain” használható.

    Ez utóbbi esetben (amikor a robotok emberekkel dolgoznak) biztonsági szempontból nagyon fontos lesz az a tény, hogy a Berkeley-ből származó elektronikus bőr az emberi bőrhöz hasonlóan szinte azonnal (ezredmásodperceken belül) érzi az érintést. Elméletileg teljesen lefedheti a robotkart vagy akár az egész gépet.

    Fent: Zhenan Bao professzor, a Stanford projekt vezetője Alul: Ez az egyszerű polimer fólia alumínium vezetőkkel szolgált kiindulópontként az új bőr kialakításához (L.A. Cicero / Stanford Egyetem, Stefan C. B. Mannsfeld és munkatársai/Nature Materials fotója).

    A második fejlesztés, amely eredetileg a Stanford Egyetemről származik, más megközelítést alkalmaz. A tudósok egy sajtóközleményben elmondták, hogy a két elektróda közé egy nagyon rugalmas, öntött gumiréteget helyeztek el.

    Egy ilyen film elektromos töltéseket halmoz fel, mint egy kondenzátor. A nyomás összenyomja a gumit – ez pedig megváltoztatja a szendvics által tárolható elektromos töltések számát, amit az elektronika határoz meg az elektródák készletének köszönhetően.

    A leírt eljárás lehetővé teszi a legkönnyebb érintés észlelését, amit a tudósok tapasztalattal bizonyítottak. „Teszterként” legyeket használtak. A kísérlet során egy hét centiméteres oldalú és milliméter vastag négyzetmátrix érzékelte a mindössze 20 milligramm súlyú rovarok landolását, és nagy sebességgel reagált az érintésre.

    Mikroszkóp alatt a mátrix úgy néz ki, mint egy hegyes piramisokkal tarkított mező. Egy ilyen anyagban ezek a piramisok négyzetcentiméterenként százezertől 25 millióig terjedhetnek, a szükséges térbeli felbontástól függően.

    Egy ilyen technikára (az összefüggő gumiréteg használata helyett) szükség volt, mivel a monolit anyag, mint kiderült, összenyomáskor elvesztette tulajdonságait - a töltések regisztrálásának pontossága csökkent. A mikroszkopikus piramisok körüli szabad tér pedig lehetővé teszi számukra, hogy a terhelés eltávolítása után könnyen deformálódjanak és visszaállítsák eredeti alakjukat.

    A Stanford e-bőr rugalmassága és tartóssága nagyon magasnak bizonyult. Nem nyújtható, de meg lehet hajlítani úgy, hogy becsomagoljuk, például egy robotkarral.

    Ezért a tudósok ismét a sebészeti robotokat tekintik fejlesztésük alkalmazási területeinek. De nem csak. Az amerikai kutatók érvelése szerint a mesterséges bőr az elektronikus kötszerek alapja lehet, amely képes jelezni, ha túl gyenge vagy veszélyesen erős. Az ilyen érzékelők pedig pontosan rögzíthetik a kormánykerék kezei által okozott összenyomás mértékét, és időben figyelmeztetik a vezetőt, hogy elalszik.

    Mindkét csapat azt állítja, hogy folytatni fogják a kísérletezés ezen irányának fejlesztését. Így a jövő robotjai nagy valószínűséggel továbbra is olyan bőrt kapnak, amely képességeiben közel áll az emberhez. És hagyja, hogy külsőleg érezhetően különbözzék a miénktől - érzékenysége új értelmet ad az androidos robot fogalmának.

    Szenzációs nyilatkozatot tett egy számítógépekhez videokártyákat gyártó cég. Alig írtunk az első, kizárólag robotkezekkel végzett sebészeti műtétről, amikor az NVIDIA újabb „bombát” készített az orvostudomány világából. A California GTC 2010 konferencián a grafikus chipgyártó egy nagyon merész ötletet jelentett be - szívműtétet végezni... szívleállás vagy a mellkas kinyitása nélkül!

    A műtétet egy robotsebész olyan manipulátorok segítségével végzi, amelyeket a páciens mellkasán lévő kis lyukakon keresztül juttatnak a szívhez. Az on-the-fly képalkotó technológia digitalizálja a dobogó szívet, egy háromdimenziós modellt mutatva a sebésznek, amivel pontosan úgy lehet tájékozódni, mintha nyitott mellkason keresztül néznénk a szívet.A fő probléma az, hogy a szív sokat mozog egy rövid idő – de a fejlesztők szerint az NVIDIA GPU-kra épülő modern számítástechnikai rendszerek ereje elegendő lesz az orgona vizualizálásához, szinkronizálva a robot műszereinek mozgását a szívveréssel. Emiatt a mozdulatlanság hatása jön létre - a sebész számára teljesen mindegy, hogy a szív "áll" vagy dolgozik, mert a robot manipulátorai hasonló mozdulatokat hajtanak végre, kompenzálva a verést!

    Eddig minden információ erről a hihetetlen technológiáról egy rövid videó bemutatóból áll, de várjuk a további információkat az NVIDIA-tól. Ki gondolta volna, hogy egy videokártya-gyártó cég a műtét forradalmasítását tervezi...

    A japán kézművesek pedig nem szűnnek meg ámulatba ejteni a kellemes újdonságokat. Az új robotmedve a karjában hordozza az embereket

    A japánok a "mackó kedvező képéhez" telepedtek le, azt hitték, hogy egy humanoid robot csak megijeszti a betegeket (fotó: RIKEN, Tokai Rubber Industries)

    A Japán Fizikai és Kémiai Kutatóintézet (BMC RIKEN) és a Tokyo Rubber Industries (TRI) vállalat tegnap bemutatott egy "medveszerű" robotot, amelyet a kórházi ápolók segítésére terveztek. Az új gép szó szerint a karjában hordozza a betegeket.

    A RIBA (RobotforInteractiveBodyAssistance) az RI-MAN android továbbfejlesztett változata.

    <...>Elődjéhez képest a RIBA jelentős előrehaladást ért el.

    A RI-MAN-hez hasonlóan a kezdő is képes finoman felemelni az embert az ágyból vagy a tolószékből, kézen fogva vinni, például a WC-re, majd visszavinni, és ugyanolyan finoman ágyba tenni vagy beülni. egy babakocsi. De ha az RI-MAN csak 18,5 kg súlyú babákat szállított egy bizonyos pozícióban, akkor a RIBA már 61 kilóig szállít élő embereket.

    A "medve" magassága 140 centiméter (RI-MAN - 158 cm), az akkumulátorokkal együtt pedig 180 kilogrammot nyom (az előd 100 kg). A RIBA felismeri az arcokat és a hangokat, hangutasításokat hajt végre, navigál az összegyűjtött video- és hangadatok között, amelyek 15-ször gyorsabban dolgoznak fel, mint az RI-MAN, és "rugalmasan" reagál a környezet legapróbb változásaira is.

    Az új robot karjainak hét szabadságfoka van, a feje egy (később három), a derékrésze pedig két fokos.A testét a TRI által kifejlesztett új puha anyag borítja, mint például a poliuretán hab. A motorok meglehetősen csendesen (53,4 dB) járnak, a mindenirányú kerekek pedig lehetővé teszik az autó manőverezését szűk helyeken.

    Hát persze, protetika nélkül az orvostudományban sehol. Ezért itt is vannak tudósok és mérnökök, akik fáradhatatlanul fejlesztenek új eszközöket. Mégpedig az Alkalmazott Fizikai Laboratóriumot. D. Hopkins új meglepetést mutatott be. A DARPA projekt és az Alkalmazott Fizikai Laboratórium közös megvalósítása során. D. Hopkins (Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, APL) előkészítette a protéziskéz következő generációjának, a Modular Prosthetic Limb (MPL) emberi részvétellel történő tesztelésének megkezdését. A fejlesztők elképzelése szerint a mesterséges végtagot teljesen az agy fogja irányítani a bele ültetett szenzorokon keresztül, és még tapintási érzeteket is biztosít azáltal, hogy külső érzékelőktől elektromos impulzusokat küld az agykéreg megfelelő területére. A múlt hónapban az APL bejelentette, hogy 34,5 millió dolláros szerződést köt a DARPA-val, amely lehetővé teszi a kutatók számára, hogy a következő két évben öt személyen teszteljék fejlesztésüket.

    Várhatóan a tesztelés harmadik szakasza - az emberi részvétellel végzett kísérletek - mind a neuroprotézis vezérlőrendszerében, mind a visszacsatolási jelek generálására szolgáló algoritmusban javulni fog. Az MPL, amely több éves prototípusgyártáson ment keresztül, 22 féle mozgást támogat, minden ujj független vezérlését, és súlya megegyezik egy valódi emberi kéz súlyával (kb. 4 kilogramm). A kutatók azt tervezik, hogy a tesztelést egy bénult beteg protézissel való felszerelésével kezdik. Az eddig bevezetett neuroprotéziseket az amputált végtagok pótlására tervezték, míg az MPL nagyobb számú eset lefedését teszi lehetővé, beleértve a normál tevékenység zavarával járó betegségeket is. gerincvelő, hiszen a vezérlőjeleket közvetlenül az agyból „eltávolítják". A fejlesztés fejlesztése során a kutatóknak még jelentős számú, már ismert és a tesztelés során kétségtelenül azonosítható nehézséget és nehézséget kell megoldaniuk. E problémák közé tartozik a ma létező neurointerfészek rövid élettartama. A test folyékony szöveteibe ágyazott szilícium chipek meglehetősen intenzíven tönkremennek, meghibásodnak, és körülbelül kétévente ki kell cserélni. Az év elején a DARPA bejelentette a Hisztológia az interfész stabilitásáért az időn keresztül programot, melynek célja a neuroimplantátumok élettartamának 70 évre emelése.Míg az APL és a DARPA a fő fejlesztési partner, sok más intézmény is részt vesz a kutatási folyamatban. Például a Pittsburgh-i Egyetem már befejezte a robotkarok irányítására szolgáló implantátumok majmokba történő beültetését, a California Institute of Technology segít az agy-számítógép interfész kialakításában, a Chicagói Egyetem pedig részt vesz egy tapintható eszköz megvalósításában. érzékelő rendszer.

    Fokozatosan bevezetik az asszisztens robotokat, amelyek feladata az orvosok közvetlen segítése lesz, ezeket a modelleket a külföldi orvostudomány egyes klinikáin már alkalmazzák. Yurina, a Japan Logic Machine robotja, amely képes hordozni ágyhoz kötött betegek mint egy kórházi torna, csak sokkal simább.

    Még érdekesebb, hogy Yurina tolószékké változhat, amelyet érintőképernyővel, kontrollerrel vagy hanggal vezérelhető. A robot kellően agilis a szűk folyosókon való eligazodáshoz, ami igazán jó asszisztenssé teszi az igazi orvosokat, külön érdemes megemlíteni a videó demót, amit mindenképpen érdemes hanggal is megnézni. Soha nem fogjuk megtudni, hogy mi vezérelte a videó rendezőit, a videósorozatot ennyire baljóslatú zenével kísérve – azonban a "kedves robot" és a teljesen oda nem illő filmzene kombinációja biztosan egy adag egészséges nevetést biztosít majd.

    Jó hír volt a robot kerekesszékek feltalálása, ezt a széket sokkal kényelmesebb speciális szenzorok segítségével irányítani, de az újdonság némi fejlesztést igényel, melyeket a közeljövőben meg is valósítanak.

    Az egyik legtöbb szép napokat a kutyatenyésztő életében annak tekinthető, amikor a négylábú kedvence maradéktalanul elsajátítja a gazdi követését, és mindig és mindenhová elkíséri, anélkül, hogy állandó pórázrángatást igényelne. És hála a Saitama Egyetem tudóscsoportjának erőfeszítéseinek, egy hasonló koncepció már alkalmazható ... kerekesszékekre is.

    A robotszék fedélzetén egy kamerát és egy távolságérzékelőt hordoz, amelyek segítségével a rendszer figyeli a szék mellett sétáló ember vállának helyzetét. Ezeknek az eszközöknek köszönhetően a szék „érti”, hogy az illető milyen irányba mozog, ennek megfelelően megismétli az útját. A széken ülő ember számára ez a mozgásmód kellemesebbnek bizonyul, mivel a kerekesszék simán mozog, és nem tolja előre egy társ.

    A robo-szék az akadályok körül is képes meghajolni, bár bizonyos mértékig. Az ötlet kétségtelenül jó, de némi munkát igényel. Képzelje el a következő helyzetet: egy személy ül egy széken, és az asszisztens ebben az időben valakivel beszél és élénken gesztikulál (illetve a törzsével, a vállával és a karjaival mozog). A szék folyamatosan egyik oldalról a másikra "mászik", megismétli az asszisztens vállának mozdulatait? Az alkotóknak biztosan van tennivalójuk.


    Következtetés

    A robotok értéke az ember segítőiként.

    Az asszisztens robotok óriási szerepet játszanak a modern orvoslásban. Ez az iparág még meglehetősen fiatal és a fejlődés kezdeti szakaszában van, de ennek ellenére néhány fejlesztést már világszerte bevezettek, sikeresen működnek, és pótolhatatlan segítséget jelentenek az egészségügyi intézmények dolgozói számára. A fő probléma szerintem az, hogy ha a stabilan pozitív gazdasággal rendelkező fejlett országokban a hivatalos tömeges robotizáció után azonnal bevezetik ezeket az innovációkat, akkor a fejlődő országokba sokkal később érkeznek meg, a harmadik világ országaiban pedig ezek a fejlesztések későn és a közeljövőben ezek biztosan nem lesznek egyedi fejlesztések... A tény az, hogy ezek a termékek nagyon drágák, és vásárlásukhoz jelentős finanszírozásra lesz szükség, amelyet nem minden ország engedhet meg magának. Ezért a jövőben fel kell vetni ennek a berendezésnek a költségének ésszerű keretek között történő csökkentését, bizonyos konferenciák és kormányfői értekezletek segítségével.

  • Betöltés ...Betöltés ...