Artikkel om medisinsk robotikk i verden. Gjennomgang av tilstanden til robotikk i rehabiliteringsmedisin. Xenex robotisk kvartsenhet

I begynnelsen av 2018 ble det kjent om bruk av roboter som sykepleiere. Prosjektet ble annonsert på et sykehus i Nagoya (Japan), som huser et stort museum dedikert til robotikk.

I februar 2018 vil Nagoya Universitetssykehus lansere fire Toyota-roboter, som skal bli assistenter for medisinsk personell. Spesielt vil dette automatiserte utstyret ha ansvar for å distribuere medisiner til pasienter på avdelinger, levere tester osv. Roboter vil kunne bevege seg både over gulvet og mellom ulike avdelinger, som er plassert i ulike etasjer.

Hver robot har en høyde på 125 cm, en bredde på 50 cm og en dybde på 63 cm. Maksimal bevegelseshastighet er 3,6 km/t, maks vekt på transportert last er 30 kg.

Som Engadget bemerker, er robotene i hovedsak 90-liters bærbare kjøleskap som er utstyrt med radarer og kameraer for å bevege seg rundt et medisinsk anlegg. Robotene kjører rundt folk, og ved en kollisjon beklager de og ber høflig om å få gå videre. Klinikkarbeidere kan ringe roboter til sine lokaler og tildele ruter ved hjelp av nettbrett.


Roboter utvikles i fellesskap av spesialister Universitetsklinikken Nagoya og avdelinger av Toyota Industries (produserer bildeler og elektronikk). Prøvekjøringen av enhetene vil finne sted i nattskift- i tidsrommet 17.00 til 8.00, da går færre i etasjene. Hvis de testes vellykket, kan robotene distribueres til andre sykehus.

Bruker roboter på sykehjem i Japan

I november 2017 ble det kjent at roboter ble testet på flere tusen sykehjem i Japan. Kunstig intelligens og mekaniske assistenter hjelper personalet med å ta seg av eldre mennesker og erstatter sistnevnte med samtalepartnere.

I følge japanske myndigheters prognoser vil markedet for roboter som erstatter medisinske arbeidere for å ta seg av pasienter nå 54,3 milliarder yen (omtrent 480 millioner dollar) innen 2020, en tredobling sammenlignet med 2015. Kostnadene her er mye lavere sammenlignet med roboter som brukes i fabrikker og tjenester.

En av grunnene til et slikt etterslep i etterspørselen etter automatisert utstyr som tar vare på folks helse, er de høye kostnadene. Til tross for nok høy level Bor i Japan har ikke alle pensjonister råd til å kjøpe en robot.

Japan gir subsidier til robotutviklere. Frynsegoder leveres ved levering av utstyr til medisinske rehabiliteringssentre for eldre og funksjonshemmede. Innen november 2017 vil rundt 5 tusen slike institusjoner bruke roboter.

De brukes til å kommunisere med pasienter, utføre fysioterapi, gå i sykehuskorridorer for å overvåke nødsituasjoner, og Sonys Aibo-robothund erstatter fullstendig et kjæledyr.

På sykehjem brukes systemer i økende grad for å hjelpe pleiepersonalet med å ta seg av eldre mennesker, for eksempel å løfte og flytte lamme mennesker rundt på gulvet.

Roboter vil ennå ikke helt kunne erstatte folk i sosiale institusjoner, men de lar personalet fokusere på kommunikasjon og andre oppgaver som krever mer involvering, og overlater husarbeid i hendene på dingser. I tillegg fant en landsomfattende studie at omtrent en tredjedel av japanske innbyggere som bruker roboter, endte opp med å bli mer aktive og uavhengige, bemerker The Economist.

IDC-prognose for bruk av roboter i medisin

Innen 2020 vil sykehus i økende grad bruke roboter. Både klinisk bruk og automatisering av enkle oppgaver med deres hjelp er planlagt, rapporterer Healthcare IT News, som siterer en 2017 IDC-studie.


En IDC-undersøkelse av sykehus med 200 eller flere senger vurderte planer om å introdusere roboter og droner. Nesten en tredjedel av de spurte sa at de allerede bruker roboter. Denne praksisen vil vanlig forekomst for helseinstitusjoner, når sykehus og klinikker forstår hvordan introduksjonen av roboter kan bidra til å automatisere prosesser, redusere kostnader og forbedre kvaliteten på helsetjenester. IDC anslår at roboter vil bli utbredt på amerikanske sykehus innen ett til tre år.

Interessant nok, i motsetning til roboter, som allerede har penetrert helsesektoren, er ubemannede luftfartøyer (UAV) ennå ikke brukt av medisinske institusjoner. Uansett hadde ingen av sykehusene som deltok i IDC-undersøkelsen slik erfaring.

Analytikere er imidlertid sikre på at droner også vil finne bruk i helsevesenet de neste tre til fem årene.

Hvordan droner kan være nyttige for å gi medisinsk behandling ble kjent i juni 2017 fra erfaring fra svenske forskere. Ved hjelp av eksperimentelle UAV-flyvninger har eksperter vist at droner kan levere en automatisert ekstern defibrillator til en pasient 17 minutter raskere enn en vanlig ambulanse.

I dag har robotteknologier gjort store fremskritt, takket være at konseptet med å behandle mennesker har endret seg betydelig. Basert på antallet forskningsgrupper som nå er engasjert i produksjon av roboter, planlegges det enorme fremskritt innen medisin, spesielt sammenlignet med suksessene for åtte år siden.

De første vellykkede aktivitetene fant sted i 2006, da forskeren Sylvain Martel samlet en forskningsgruppe og skapte en liten robot, unik på den tiden, hvis dimensjoner knapt var større enn ballen fra en vanlig penn. Denne kunstige organismen ble plassert i halspulsåren levende gris, hvor han med hell beveget seg langs gitte poeng. Siden den gang har roboter innen medisin funnet sin nisje og fortsetter å utvikle seg aktivt. Og hvis erfaringene fra de siste årene er noen indikasjon, beveger disse teknologiene seg med stormskritt.

Fordeler med roboter

Hovedmålet med å lage slike "assistenter" er å bevege seg ikke bare gjennom de største menneskelige arteriene, men også å motta data fra områder med trange blodårer. Takket være dette vil bruken av roboter i medisin gjøre det mulig å utføre ganske komplekse operasjoner uten traumatisk intervensjon. Dermed er risikoen for dødelighet fra for aggressiv anestesi eller på grunn av pasienten som lider av allergisk reaksjon for ett eller annet medikament.

Dette er imidlertid ikke den eneste fordelen med å bruke roboter i medisin. For eksempel kan slike teknologier bidra til å behandle kreft. Faktum er at mikroroboter er i stand til å levere medisiner direkte til kilden ondartet formasjon. I motsetning til kjemoterapi, når aggressive medisiner sprer seg gjennom pasientens kropp og forårsaker uopprettelige konsekvenser, vil denne metoden ikke forårsake et sterkt slag mot pasientens kropp. immunforsvar person.

Moderne roboter innen medisin er i stand til å takle en stor liste med oppgaver. Men selv i dag gjenstår det mange spørsmål om hvordan man kan få en så liten kunstig organisme til å bevege seg gjennom blodet eller spore plasseringen. Men noen moderne utviklinger gjør det mulig å takle de tildelte oppgavene. La oss se nærmere på dem.

"Bio-rakett"

Disse robotmedisinske assistentene er en slags titaniumkjerner innelukket i aluminiumsskall. Dessuten overstiger ikke størrelsen deres 20 mikron. Når aluminiumsskallet kommer i kontakt med vann, starter en reaksjon, hvor det dannes hydrogen på overflaten av kjernen. Det er dette stoffet som får mikrostrukturen til å bevege seg med en hastighet som tilsvarer 150 av dens diametre per sekund. Dette tilsvarer at en person på 2 meter kan svømme 300 meter på samme tid. Den kjemiske motoren til denne unike roboten brukes i medisin takket være tilsetningen av et spesielt stoff - gallium. Denne komponenten reduserer dannelsen av oksidavsetninger. Takket være dette kan mikroroboten jobbe i ca. 5 minutter med en maksimal gangreserve på 900 mm (med forbehold om å være i vann).

Et eksternt magnetfelt brukes til å rette den mikroskopiske enheten i en gitt retning. Dermed er "bioraketten" anvendelig for å levere medisiner til et bestemt punkt i menneskekroppen.

Muskuløse roboter

Dette er en ganske interessant gren av robotikk. Muskelroboter i medisin brukes til stimulering muskelceller. Slike mikroskopiske enheter opererer gjennom elektriske impulser som de overfører. Robotene i seg selv er en slags pigger laget av hydrogel. De fungerer etter samme prinsipp som hos pattedyr. For eksempel, hvis vi snakker om menneskekroppen, begynner musklene å trekke seg sammen takket være senene. Når det gjelder en mikrorobot, skjer denne prosessen på grunn av en elektrisk ladning.

Da Vinci

Leonardo-roboten har blitt spesielt populær innen medisin. Den ble opprettet for å erstatte kirurger i fremtiden. I dag er denne uavhengige mekanismen som veier 500 kg, utstyrt med fire "armer", i stand til å takle et stort beløp oppgaver. Dens tre lemmer er utstyrt med miniatyrinstrumenter for å utføre komplekse operasjoner. På den fjerde "armen" er det et lite videokamera.

Bildet viser best hvordan slike roboter fungerer i medisin. Da Vinci er i stand til å operere gjennom de minste snittene, hvis bredde ikke er mer enn noen få centimeter. Takket være dette, etter operasjonen sitter ikke pasienten igjen med stygge arr.

Mens Leonardo opererer, sitter en medisinsk arbeider i et stykke unna ham og styrer fjernkontrollen. Takket være en moderne joystick kan legen utføre de mest komplekse manipulasjonene med nøyaktig presisjon. Alle handlinger overføres til robotens lemmer, som gjentar bevegelsene til fingrene.

Det er også verdt å merke seg at "hendene" til enheten er litt forskjellige fra menneskelige hender ved at manipulatorene er i stand til å operere i forskjellige moduser. I tillegg blir ikke de kunstige "fingrene" slitne og kan fryse øyeblikkelig hvis operatøren ved et uhell slipper kontrollpanelet. Legen kan kontrollere bevegelsene hans ved hjelp av kraftige okularer som lar ham forstørre bildet 12 ganger.

"Kirobo"

Denne interessante roboten ble designet spesielt for astronauter som opplever psykologisk press mens de er så langt fra hjemmeplaneten. Den humanoide maskinen er liten i størrelse. Høyden hennes er bare 34 cm, men dette er nok. Roboten er i stand til å opprettholde en full samtale, svare på spørsmål og imitere "live" kommunikasjon. Det eneste problemet ny utvikling er at han foreløpig kommuniserer utelukkende på japansk.

Roboten skiller menneskelig tale perfekt fra andre lyder. I tillegg er han i stand til å gjenkjenne personer som han allerede har kommunisert med før. Han kan bestemme stemningen basert på ansiktsuttrykk og kan generelt gjøre mange ting. Om nødvendig kan han til og med klemme.

Noen forskere mener at disse intelligente robotene ikke er nødvendige i medisin. Imidlertid kan de godt finne anvendelse i psykoterapi.

"PARO"

Denne assistenten jobber som kjæledyrterapeut. Eksternt ble den laget i form av Det ytre skallet til roboten er laget av mykt materiale som ligner den naturlige hvite huden til et ekte dyr. Innvendig er den fylt med alle slags sensorer (berøring, temperatur, lys, posisjon, lyd osv.). Denne fullverdige kunstige intelligensen er fullstendig klar over hvor den er og er i stand til å svare på navnet som er tildelt den. En unik robot med et rørende ansikt skiller mellom frekkhet og hengivenhet.

I dag er denne interessante roboten allerede mye brukt til å behandle ulike kategorier av pasienter. Du kan klappe ham, klemme ham, chatte med ham eller bare snakke om opplevelsene dine. I fremtiden vil disse robotene bli sendt til sykehjem, barnehager og rehabiliteringssentre for å hjelpe mennesker som lider av psykiske plager. Veldig ofte i postoperativ periode pasienter trenger støtte, men det er umulig å holde dyr i medisinske institusjoner, så en slik kunstig intelligens vil være et reelt gjennombrudd innen gjenopprettende medisin.

"Hospi"

Denne roboten er designet for å erstatte farmasøyter. Dette vil hjelpe medisinsk personell betydelig å spare tid på å søke etter de nødvendige medisinene og levere dem innenfor murene til sykehus. I det store og hele er denne assistenten et robotisert førstehjelpssett, hvis høyde er 130 cm. Roboten er i stand til å bære vekt opp til 20 kg, noe som er nok til å bevege seg rundt på sykehuset et stort nummer av en rekke medikamenter og prøver. Ved flytting er Hospi i stand til å unngå hindringer, slik at risikoen for at den skal kollidere med sykehuspersonell eller besøkende reduseres til nesten null.

"RP Vita"

Denne roboten er i stand til å gi hjelp til veiledning på avstand. Den virtuelle "assistenten" lar den behandlende legen fullføre en runde i løpet av få minutter. I tillegg, takket være roboten, blir det mulig å overvåke tilstanden alvorlig syke pasienter krever spesiell oppmerksomhet hele dagen og natten.

Høyden på teknologiens mirakel er 1,5 meter. Et system med spesielle lyd- og lasersensorer er installert inne i roboten, på grunn av hvilket ruten til enheten plottes. Den er også utstyrt med en skjerm hvor ansiktet til den behandlende legen vil vises. Takket være dette simuleres full kommunikasjon med pasienter, som fullt ut føler tilstedeværelsen til en medisinsk ansatt. RP Vita er også utstyrt med moderne diagnoseverktøy. En bærbar PC eller nettbrett er tilstrekkelig for å betjene enheten.

"Hal"

Denne roboten er et spesialisert eksoskjelett, takket være hvilket lammede mennesker vil kunne bevege seg fullt ut.

Utstyrssensorer festes til pasientens hud og begynner å lese styrken til impulsene som kommer fra visse muskler. Hvis en node ikke fungerer fullt ut, aktiveres eksoskjelettet, og organene mottar kostnadene som er nødvendige for arbeidet.

I dag presenteres roboten i to modifikasjoner: et helt skjelett eller bare for ben.

"Watson"

Denne superdatamaskinen er utstyrt med 90 servere med fire prosessorer, hver med åtte kjerner. Robotens RAM er seksten terabyte. "Watson" er en onkolog som er i stand til å stille diagnoser innen en kort tid. Enheten er utstyrt med utmerket kunstig intelligens, takket være at han raskt kan lese informasjon og trekke de nødvendige konklusjonene. Roboten behandler opptil 600 000 medisinske oppslagsverk og andre dokumenter som er nødvendige for diagnose i løpet av få minutter. Legen må bare laste pasientens sykdommer inn i minnet og få en sannsynlig diagnose. I tillegg kan "Watson" stilles spørsmål, men foreløpig kun i skriftlig form.

Endelig

Basert på raskt utviklende teknologier er det lett å konkludere med at roboter innen medisin vil være uunnværlige i fremtiden. De vil tillate medisinske institusjoner å flytte til et nytt nivå for diagnostisering og behandling av de mest komplekse sykdommene. Dette gjelder også psykiske pasienter.

Lysbilde 2

Medisinsk robotikk

For gjenopprettende medisin og rehabilitering Roboter for livsstøtte Roboter for diagnostikk, terapi, kirurgi Aktive biokontrollerte proteser, eksoskjeletter Akupressur og klassisk massasje, stoler Aktive og passive bevegelser av lemmer i ledd Minimalt invasiv for diagnostikk og kirurgi Røntgenbestråler nanorobot Telekontroll via Internett Overføring, transport Levering av medisiner Overføringsverktøy for kirurgguiden Tjeneste for eldre Automatrom

Lysbilde 3

Robot “Lokomat” for å utføre lembevegelser i hofte-, kne- og ankelledd.

Lysbilde 4

aktiv protese kneledd Aktive proteser og eksoskjeletter

Lysbilde 5

proteser aktive passive protozoer trekkraft Myotonisk bioelektrisk Uten tilbakemelding Med feedback trekkraft

Lysbilde 6

robot Unimate Puma 560 Den første kirurgiske roboten UnimatePuma 560 ble laget på slutten av 1980-tallet i Amerika. Denne roboten var egentlig en stor hånd med to klørte vedheng som kunne bevege seg mot hverandre. Bevegelsesområde - 36 tommer. Roboten hadde et ganske begrenset bevegelsesområde og ble brukt i nevrokirurgi for å holde instrumenter under stereotaktisk biopsi.

Lysbilde 7

I 1998 dukket den aktive roboten ZEUS opp, designet for ekstern endoskopisk kirurgi. Parallelt med ZEUS ble det laget et annet lignende system, kalt DA VINCI. ZEVS

Lysbilde 8

HEXAPOD

  • Lysbilde 9

    En robot kalt "Da Vinci"

    Lysbilde 10

    Da Vinci-roboten er en avansert kirurgisk robot, den mest brukte i verden. Roboten drives av en kirurg og er utstyrt med fire "armer" - en hånd tar bilder og tre hender opererer - disse hendene har en maksimal grad av frihet og mobilitet, bedre enn den menneskelige hånden. Disse hendene settes inn i det kirurgiske rommet på kroppen gjennom de tynneste snittene og gir kirurgen ikke bare ekstra hender for operasjon, men også mer perfekt bevegelsesfrihet sammenlignet med konvensjonell kirurgi. Kirurgen styrer operasjonen fra sitt kontrollpanel, plassert i nærheten av pasienten som opereres og hvorfra han flytter operasjonshendene og styrer alt som skjer på operasjonsstuen.

    Lysbilde 11

    Fordeler med å bruke denne enheten ​ Roboten gir kirurgen en maksimal grad av frihet og bedre mobilitet og gir ham dermed muligheten til å utføre bevegelser som menneskelig hånd ute av stand til å prestere. Robotens hånd er sterkere og mer stabil enn menneskehånden. Bildet som kameraet sender til kirurgen er et forstørret tredimensjonalt bilde, som gjør det lettere å fastslå skadestedet og dens behandling. Kirurgi er mindre invasiv enn konvensjonell kirurgi, siden snittene er bukveggen Betydelig mindre snitt enn konvensjonell kirurgi Restitusjonsprosessen er raskere og antall sykehusdager er kortere. Blødning fra det opererte området er minimal og den tidlige postoperative perioden er spesielt kort

    Lysbilde 12

    Utførte operasjoner * Gjenoppretting mitralklaffen* Myokard revaskularisering * Ablasjon av hjertevev * Installasjon av epikardiell pacemaker for biventrikulær resynkronisering * Gastrisk bypass * Nissen fundoplikasjon * Hysterektomi og myomektomi * Spinalkirurgi, skiveerstatning * Tymektomi - fjerningskirurgi thymus kjertel * Lungelobektomi* Esofagektomi * Mediastinal tumorreseksjon * Radikal prostatektomi * Pyeloplastikk * Blærefjerning * Radikal nefrektomi og nyrereseksjon * Ureteral reimplantasjon

    Lysbilde 13

    Se alle lysbildene

    Kazan-staten

    Teknisk universitet

    Sammendrag om emnet:

    Robotikk i medisin

    Fullført av en gruppeelev

    Nigmatullin A.R.

    Kazan 2010.


    Introduksjon

    1. Typer medisinske roboter

    Konklusjon


    Introduksjon

    I en tid med rask utvikling av vitenskap og teknologi, dukker mange forskjellige innovasjoner opp i de fleste ulike områder. Supermarkedshyllene er fylt med eksotisk mat, og klær fra de nyeste materialene, og enda lenger i elektronikkhypermarkeder, er det umulig å holde tritt med utviklingen av nye oppfinnelser. Alt kjent og gammelt blir raskt erstattet av noe ekstraordinært og nytt, som ikke er lett å venne seg til. Men hvis det ikke var noen fremgang, ville folk ikke vite mange mysterier som ennå ikke er avslørt, og naturen skjuler dem nøye for oss. Til tross for alt dette, takket være den høye profesjonaliteten til moderne fysikere, utføres utviklingen uten stans på forskjellige felt. Den vanlige mann var neppe forundret over spørsmålet om hva nytt kunne bringes inn i denne allerede uendelig siviliserte og progressive verden. For eksempel kan vi betrakte vår verden slik den var for hundre år siden. Det fantes ingen TVer, ingen datamaskiner, ingen husholdningsapparater, uten noe til det moderne mennesket det var rett og slett umulig å klare seg i hverdagen selv for 10 år siden, da Mobil de kom akkurat ut og var store og svært ineffektive, noe som også gjelder datautstyr. Vitenskap beveger verden fremover, og på ethvert område av menneskelig aktivitet er det nødvendig med noen innovasjoner. I dette eksemplet vil jeg som et visst aspekt velge medisinfeltet, eller snarere dets tekniske potensial. Medisin står heller ikke stille, nye og komplekse enheter ser ut til å støtte menneskeliv, et eksempel på dette kan være mange enheter, for eksempel en enhet for kunstig ventilasjon lunger, eller kunstig nyreapparat, etc. Det har dukket opp miniatyrblodsukkermålere, elektroniske puls- og blodtrykksmålere, og denne listen kan utvides mange ganger. Mer spesifikt vil jeg dvele ved eksemplet med introduksjonen av robotikk i medisinsk industri. Ulike roboter har blitt skapt av mennesker siden omtrent slutten av det 20. århundre; i løpet av den siste tiden har de blitt betydelig forbedret og modernisert. For øyeblikket er det roboter - assistenter, militære utviklinger av roboter, rom, husholdning og selvfølgelig medisinske. Deretter er det verdt å se nærmere på hvilke typer roboter og hvilke applikasjoner som finnes for øyeblikket.


    Typer medisinske roboter

    En av de mest kjente og berømte prestasjonene i nyere tid var en robot kalt "Da Vinci", som, som du kanskje gjetter, ble oppkalt etter den store ingeniøren, kunstneren og vitenskapsmannen Leonardo Da Vinci. Det nye produktet lar kirurger utføre de mest komplekse operasjonene uten å berøre pasienten og med minimal skade på vevet hans. En robot som kan brukes innen kardiologi, gynekologi, urologi og generell kirurgi, ble demonstrert av University of Arizona Medical Center og Department of Surgery.

    Under en operasjon med da Vinci er kirurgen lokalisert et par meter fra operasjonsbordet ved en datamaskin, på monitoren som vises et tredimensjonalt bilde av organet som opereres. Legen kontrollerer det tynne kirurgiske instrumenter, penetrerer pasientens kropp gjennom små hull. Disse fjernstyrte instrumentene kan brukes til presise operasjoner på små og vanskelig tilgjengelige områder av kroppen.

    Bevis på de ekstraordinære egenskapene til da Vinci var verdens første fullstendig endoskopiske bypass, sist utført på Columbia Presbyterian medisinsk senter i NYC. Den unike operasjonen ble utført av senterets direktør for robotisk hjertekirurgi, Michael Argenziano, og lederen for avdelingen for hjerte- og thoraxkirurgi, Dr. Craig Smith. Samtidig brukte de kun tre små hull – to til manipulatorer og ett til et videokamera. Bare en person som minst én gang har observert en "tradisjonell" operasjon på åpent hjerte.

    Handlingene til teamet som "åpner" pasientens bryst, gjør et uutslettelig inntrykk på nykommeren (på et journalistisk oppdrag måtte jeg en gang spille denne rollen). Jeg husker fortsatt gåsehuden over hele kroppen fra det forferdelige skriket fra en sirkelsag som kuttet brystbenet og det enorme såret der hendene mine i blodige gummihansker suset rundt.

    I USA er bypass- eller koronararterie-bypass-transplantasjon den vanligste åpne hjerteoperasjonen. Hvert år gjennomgår 375 tusen mennesker denne prosedyren her. Den utbredte introduksjonen av da Vinci kan lette deres skjebne betydelig, og hjelpe pasienter til å komme seg raskere etter operasjonen og bli utskrevet fra sykehus tidligere.

    Sjefkirurgen ved Arizona-senteret der da Vinci testes, Dr. Alan Hamilton, er generelt sikker på at robotikk vil revolusjonere kirurgi. Så langt har denne revolusjonen så vidt begynt, men i ... kinoen "da Vinci" har allerede gjort en stor sprut. Den kirurgiske roboten spilte en rolle i den siste James Bond-filmen, Die Another Day.

    Filmen åpner med et nærbilde av tre mekaniske armer som streifer rundt i kroppen til en fanget 007. "Kirurger og spioner er like ved at de streber etter å utføre oppgavene sine uten for mye oppstyr og ved å bruke den nyeste teknologien," sa en talsmann for Imperial College London, der «Da Vinci» jobber nå. – James Bond-filmer har alltid fascinert meg med deres demonstrasjon av enestående tekniske nyvinninger. Men jeg hadde aldri trodd at avdelingen jeg leder en dag skulle samarbeide med Bond-produsenter.»

    "Da Vinci" er bare ett eksempel på utviklingen av en ny gren innen medisin.

    Andre roboter brukes i en rekke operasjoner, inkludert hjernekirurgi. Så langt er disse enhetene ganske tungvinte, men leger håper på utseendet til miniatyrassistenter. I fjor sommer bygde for eksempel energiavdelingen til amerikanske Sandia National Laboratory i Albuquerque allerede verdens minste robot, én centimeter høy. Og det britiske selskapet Nanotechnology Development utvikler en liten Fractal Surgeon, som uavhengig vil sette sammen fra enda mindre blokker inne i menneskekroppen, utføre de nødvendige handlingene der og demontere seg selv.

    Nå har roboten blitt utstyrt med de mest avanserte "øynene" i verden (som det fremgår av selskapets pressemelding). Han hadde tredimensjonalt syn før, men først nå oppnådde han høy klarhet.

    Den nye versjonen lar to kirurger overvåke operasjonen samtidig.En av dem kan både bistå og lære ferdigheter av seniorkolleger. Arbeidsskjermen kan vise ikke bare bildet fra kameraene, men også to ekstra parametere, for eksempel ultralyd og EKG-data.

    Den flerarmede da Vinci lar deg operere med stor presisjon, og derfor med minimal intervensjon i pasientens kropp. Som et resultat skjer utvinning fra operasjon raskere enn vanlig (foto 2009 Intuitive Surgical)

    Nok en interessant nyhet. Ansatte ved Vanderbilt University (USA) kom opp med konseptet med et nytt automatisk kognitivt system, TriageBot. Bilene skal settes sammen medisinsk informasjon, foreta grunnleggende diagnostiske målinger og til slutt stille foreløpige diagnoser mens folk tar seg av mer presserende problemer. Som et resultat vil pasienter vente mindre, og spesialister vil puste lettere og redusere antallet feil betraktelig."Nylige fremskritt innen design av humanoide roboter, sensorteknologier og kognitiv kontrollarkitektur har gjort et slikt system mulig," understreker prosjektsamarbeidet. forfatter Mitch Wilkes.I USA blir ca. 40 % akuttmottakspasienter innlagt under livstruende tilstander. Legene må gi dem prioritert oppmerksomhet. Roboter kan ta seg av de resterende 60%. Hvis prosjektet lykkes, vil det om fem år være elektroniske terminaler som de som er installert på flyplasser i nærheten av innsjekkingsskranken, samt spesielle "smarte" stoler og mobile roboter. innleggelse må pasienten først registrere seg. I det foreslåtte systemet vil ledsager kunne legge inn alle nødvendige data gjennom en berøringsskjermterminal. Talemeldinger er mulig. I dette tilfellet vil maskinen kunne gjenkjenne tilstedeværelsen av kritisk informasjon (for eksempel akutte brystsmerter) og informere legen om det slik at pasienten kan behandles så snart som mulig. Forøvrig sendes pasienten til venterommet Det utarbeides en mer detaljert diagnoseplan for pasienten i henhold til denne innledende informasjonen. I det foreslåtte systemet kan de enkleste prosedyrene gjøres allerede i venterommet, på en spesiell stol som skal måle blodtrykk, puls, oksygenmetning, respirasjonsfrekvens, høyde og vekt I tillegg vil mobile assistenter med jevne mellomrom sjekke tilstanden til pasienter på venterommet, spesielt oppmerksomme på blodtrykk, puls og eventuelt smerteintensitet. Hvis det oppdages kritiske endringer, er roboten pålagt å informere det menneskelige personalet Det siste elementet i TriageBot-systemet er administratoren, som overvåker maskinene, sørger for kommunikasjon med sykehusdatabasen og fungerer som et mellomledd mellom automasjon og leger En serie. av studier er planlagt utført, hvor det nøyaktige settet vil bli bestemt funksjoner av roboter og deres utseende. Samtidig utvikles prototyper.

    For mer nøyaktige og praktiske beregninger har forskere laget en fantastisk robotfarmasøyt. Det elektronisk-mekaniske vidunderet som opererer i den store kjelleren på Presbyterian Hospital i Albuquerque, New Mexico, heter Rosie. "Forelderen" til denne kraftige mekaniske enheten, som beveger seg langs en fire meter lang skinne i et rom med mørk glass, er en ny avdeling av Intel Corporation - Intel Community Solutions, som bruker selskapets prestasjoner til å løse sosiale problemer.

    Kazan-staten

    Teknisk universitet

    Sammendrag om emnet:

    Robotikk i medisin

    Fullført av en gruppeelev

    Nigmatullin A.R.

    Kazan 2010.


    Introduksjon

    1. Typer medisinske roboter

    Konklusjon


    Introduksjon

    I en tid med rask utvikling av vitenskap og teknologi dukker det opp mange forskjellige innovasjoner på en rekke felt. Supermarkedshyllene er fylt med eksotisk mat, klær laget av de nyeste materialene dukker opp i kjøpesentre, og enda lenger i elektronikkhypermarkeder er det umulig å holde tritt med utviklingen av nye oppfinnelser. Alt kjent og gammelt blir raskt erstattet av noe ekstraordinært og nytt, som ikke er lett å venne seg til. Men hvis det ikke var noen fremgang, ville folk ikke vite mange mysterier som ennå ikke er avslørt, og naturen skjuler dem nøye for oss. Til tross for alt dette, takket være den høye profesjonaliteten til moderne fysikere, utføres utviklingen uten stans på forskjellige felt. Den vanlige mann var neppe forundret over spørsmålet om hva nytt kunne bringes inn i denne allerede uendelig siviliserte og progressive verden. For eksempel kan vi betrakte vår verden slik den var for hundre år siden. Det fantes ingen fjernsyn, ingen datamaskiner, ingen husholdningsapparater, som et moderne menneske rett og slett ikke kunne klare seg uten i hverdagen selv for 10 år siden, da mobiltelefoner nettopp hadde kommet ut og var store og svært lite funksjonelle, noe som også gjelder datautstyr . Vitenskap beveger verden fremover, og på ethvert område av menneskelig aktivitet er det nødvendig med noen innovasjoner. I dette eksemplet vil jeg som et visst aspekt velge medisinfeltet, eller snarere dets tekniske potensial. Medisinen står heller ikke stille, nye og komplekse apparater dukker opp for menneskelig livsstøtte, et eksempel på dette kan være mange apparater, for eksempel en maskin for kunstig ventilasjon av lungene, eller en kunstig nyremaskin, etc. Det har dukket opp miniatyrblodsukkermålere, elektroniske puls- og blodtrykksmålere, og denne listen kan utvides mange ganger. Mer spesifikt vil jeg dvele ved eksemplet med introduksjonen av robotikk i medisinsk industri. Ulike roboter har blitt skapt av mennesker siden omtrent slutten av det 20. århundre; i løpet av den siste tiden har de blitt betydelig forbedret og modernisert. For øyeblikket er det roboter - assistenter, militære utviklinger av roboter, rom, husholdning og selvfølgelig medisinske. Deretter er det verdt å se nærmere på hvilke typer roboter og hvilke applikasjoner som finnes for øyeblikket.


    Typer medisinske roboter

    En av de mest kjente og berømte prestasjonene i nyere tid var en robot kalt "Da Vinci", som, som du kanskje gjetter, ble oppkalt etter den store ingeniøren, kunstneren og vitenskapsmannen Leonardo Da Vinci. Det nye produktet lar kirurger utføre de mest komplekse operasjonene uten å berøre pasienten og med minimal skade på vevet hans. Roboten, som kan brukes innen kardiologi, gynekologi, urologi og generell kirurgi, ble demonstrert av University of Arizona Medical Center og Department of Surgery.

    Under en operasjon med da Vinci er kirurgen lokalisert et par meter fra operasjonsbordet ved en datamaskin, på monitoren som vises et tredimensjonalt bilde av organet som opereres. Legen opererer tynne kirurgiske instrumenter som trenger inn i pasientens kropp gjennom små hull. Disse fjernstyrte instrumentene kan brukes til presise operasjoner på små og vanskelig tilgjengelige områder av kroppen.

    Bevis på de ekstraordinære egenskapene til da Vinci var verdens første fullstendig endoskopiske bypass, sist utført ved Columbia Presbyterian Medical Center i New York. Den unike operasjonen ble utført av senterets direktør for robotisk hjertekirurgi, Michael Argenziano, og lederen for avdelingen for hjerte- og thoraxkirurgi, Dr. Craig Smith. Samtidig brukte de kun tre små hull – to til manipulatorer og ett til et videokamera. Bare en person som minst én gang har observert "tradisjonell" åpen hjertekirurgi kan forstå hva dette betyr.

    Handlingene til teamet som "åpner" pasientens bryst, gjør et uutslettelig inntrykk på nykommeren (på et journalistisk oppdrag måtte jeg en gang spille denne rollen). Jeg husker fortsatt gåsehuden over hele kroppen fra det forferdelige skriket fra en sirkelsag som kuttet brystbenet og det enorme såret der hendene mine i blodige gummihansker suset rundt.

    I USA er bypass- eller koronararterie-bypass-transplantasjon den vanligste åpne hjerteoperasjonen. Hvert år gjennomgår 375 tusen mennesker denne prosedyren her. Den utbredte introduksjonen av da Vinci kan lette deres skjebne betydelig, og hjelpe pasienter til å komme seg raskere etter operasjonen og bli utskrevet fra sykehus tidligere.

    Sjefkirurgen ved Arizona-senteret der da Vinci testes, Dr. Alan Hamilton, er generelt sikker på at robotikk vil revolusjonere kirurgi. Så langt har denne revolusjonen så vidt begynt, men i ... kinoen "da Vinci" har allerede gjort en stor sprut. Den kirurgiske roboten spilte en rolle i den siste James Bond-filmen, Die Another Day.

    Filmen åpner med et nærbilde av tre mekaniske armer som streifer rundt i kroppen til en fanget 007. "Kirurger og spioner er like ved at de streber etter å utføre oppgavene sine uten for mye oppstyr og ved å bruke den nyeste teknologien," sa en talsmann for Imperial College London, der «Da Vinci» jobber nå. – James Bond-filmer har alltid fascinert meg med deres demonstrasjon av enestående tekniske nyvinninger. Men jeg hadde aldri trodd at avdelingen jeg leder en dag skulle samarbeide med Bond-produsenter.»

    "Da Vinci" er bare ett eksempel på utviklingen av en ny gren innen medisin.

    Andre roboter brukes i en rekke operasjoner, inkludert hjernekirurgi. Så langt er disse enhetene ganske tungvinte, men leger håper på utseendet til miniatyrassistenter. I fjor sommer bygde for eksempel energiavdelingen til amerikanske Sandia National Laboratory i Albuquerque allerede verdens minste robot, én centimeter høy. Og det britiske selskapet Nanotechnology Development utvikler en liten Fractal Surgeon, som uavhengig vil sette sammen fra enda mindre blokker inne i menneskekroppen, utføre de nødvendige handlingene der og demontere seg selv.

    Nå har roboten blitt utstyrt med de mest avanserte "øynene" i verden (som det fremgår av selskapets pressemelding). Han hadde tredimensjonalt syn før, men først nå oppnådde han høy klarhet.

    Den nye versjonen lar to kirurger overvåke operasjonen samtidig.En av dem kan både bistå og lære ferdigheter av seniorkolleger. Arbeidsskjermen kan vise ikke bare bildet fra kameraene, men også to ekstra parametere, for eksempel ultralyd og EKG-data.

    Den flerarmede da Vinci lar deg operere med stor presisjon, og derfor med minimal intervensjon i pasientens kropp. Som et resultat skjer utvinning fra operasjon raskere enn vanlig (foto 2009 Intuitive Surgical)

    Nok en interessant nyhet. Ansatte ved Vanderbilt University (USA) kom opp med konseptet med et nytt automatisk kognitivt system, TriageBot. Maskinene vil samle inn medisinsk informasjon, gjøre grunnleggende diagnostiske målinger og til slutt stille foreløpige diagnoser mens mennesker tar seg av mer presserende problemer. Som et resultat vil pasienter vente mindre, og spesialister vil puste lettere og redusere antallet feil betraktelig."Nylige fremskritt innen design av humanoide roboter, sensorteknologier og kognitiv kontrollarkitektur har gjort et slikt system mulig," understreker prosjektsamarbeidet. forfatter Mitch Wilkes.I USA blir ca. 40 % akuttmottakspasienter innlagt under livstruende tilstander. Legene må gi dem prioritert oppmerksomhet. Roboter kan ta seg av de resterende 60%. Hvis prosjektet lykkes, vil det om fem år være elektroniske terminaler som de som er installert på flyplasser i nærheten av innsjekkingsskranken, samt spesielle "smarte" stoler og mobile roboter. innleggelse må pasienten først registrere seg. I det foreslåtte systemet vil ledsager kunne legge inn alle nødvendige data gjennom en berøringsskjermterminal. Talemeldinger er mulig. I dette tilfellet vil maskinen kunne gjenkjenne tilstedeværelsen av kritisk informasjon (for eksempel akutte brystsmerter) og informere legen om det slik at pasienten kan behandles så snart som mulig. Forøvrig sendes pasienten til venterommet Det utarbeides en mer detaljert diagnoseplan for pasienten i henhold til denne innledende informasjonen. I det foreslåtte systemet kan de enkleste prosedyrene gjøres allerede i venterommet, på en spesiell stol som skal måle blodtrykk, puls, oksygenmetning, respirasjonsfrekvens, høyde og vekt I tillegg vil mobile assistenter med jevne mellomrom sjekke tilstanden til pasienter på venterommet, spesielt oppmerksomme på blodtrykk, puls og eventuelt smerteintensitet. Hvis det oppdages kritiske endringer, er roboten pålagt å informere det menneskelige personalet Det siste elementet i TriageBot-systemet er administratoren, som overvåker maskinene, sørger for kommunikasjon med sykehusdatabasen og fungerer som et mellomledd mellom automasjon og leger En serie. av studier er planlagt utført, hvor det nøyaktige settet vil bli bestemt funksjoner av roboter og deres utseende. Samtidig utvikles prototyper.

    For mer nøyaktige og praktiske beregninger har forskere laget en fantastisk robotfarmasøyt. Det elektronisk-mekaniske vidunderet som opererer i den store kjelleren på Presbyterian Hospital i Albuquerque, New Mexico, heter Rosie. "Forelderen" til denne kraftige mekaniske enheten, som beveger seg langs en fire meter lang skinne i et rom med mørk glass, er en ny avdeling av Intel Corporation - Intel Community Solutions, som bruker selskapets prestasjoner til å løse sosiale problemer.

    Rosies oppgave er å forberede og distribuere hundrevis av medisiner. Han jobber døgnet rundt, tar praktisk talt ingen pauser og gjør ingen feil. I løpet av to og et halvt års tjeneste i sykehusapoteket var det ikke et eneste tilfelle hvor en pasient fikk tilsendt feil medisin. Rosies nøyaktighetsgrad er 99,7 prosent, noe som betyr at sorteringen og doseringen av foreskrevne legemidler aldri er forskjellig fra de som er spesifisert i legenes resepter.

    Dessuten hjalp Rosie med å oppdage mange feil i tide. Rosie vil aldri sende utløpt medisin til en pasient. Nøkkelen til nøyaktigheten er de statlige kvalitetskontrollstandardene innebygd i maskinens elektroniske hjerne. I mellomtiden, ifølge data Nasjonalt institutt helse i Washington dør rundt 50 tusen mennesker hvert år på grunn av medisineringsfeil i landet. Men sammensetning og distribusjon av medisiner er ikke det eneste problemet Presbyterian Hospital har løst med Rosies hjelp. Før han dukket opp var det veldig vanskelig å overvåke utleveringen av narkotiske stoffer: ansatte brukte mye tid på å telle piller slik at ingen av dem ble borte. I dag frigjorde roboten Rosie dem fra dette rutinearbeidet.

    Men det er ikke alt. Ved hjelp av en mekanisk "arm" samler Rosie, som glir langs skinnen, små poser med piller som henger langs veggene, som hver har en unik strekkode. Deretter legger han dem i forseglede konvolutter og sender dem til pasienter.

    To assistentroboter ble også født – en barnepikerobot som tar seg av syke mennesker, spesielt de som lider av Alzheimers sykdom, og en fysioterapeutrobot som lar personer som har fått hjerneslag, tilpasse seg raskere.

    Amerikanske pasienter med Alzheimers sykdom fikk nylig en assistent som gjør det lettere for dem å kommunisere med leger og pårørende. Utstyrt med kamera, skjerm og alt nødvendig for trådløs kommunikasjon via Internett, lar Companion-roboten legen kontakte pasienten som er på en spesialisert klinikk. Roboten brukes også til å lære opp personalet, hjelpe pasienter med mobilitetsproblemer og kommunisere mellom pasienter og barn. Merkelig nok svarte pasientene, som vanligvis er motvillige til å akseptere noe nytt, den mekaniske samtalepartneren ganske bra: de pekte på ham, lo og prøvde til og med å snakke med ham.

    Ifølge Yulin Wang, administrerende direktør i selskapet som skapte maskinen, InTouch Health, kan bruk av roboter i omsorgen for eldre lindre problemet med en aldrende nasjon. I forhold når antallet pensjonister i landet innen 2010 vil øke til 40, og innen 2030 til 70 millioner, er dette svært viktig. I mellomtiden planlegger selskapet å leie ut robotene sine til sykehjem. I fremtiden planlegger selskapet å lage roboter som kan drive frem en rullestol.

    Et virkelig skritt inn i fremtiden ble tatt av ingeniører fra Massachusetts Institute of Technology, som erstattet en fysioterapeut med en robot. Som du vet, glemmer folk som har fått hjerneslag i lang tid det vanlige livet sitt. I løpet av mange måneder og til og med år lærer de å gå igjen, holde en skje i hendene og utføre de dagligdagse handlingene de aldri en gang hadde tenkt på før. Nå kan ikke bare leger, men også roboter hjelpe dem.

    Vi snakker om fysioterapiøkter som er nødvendige for å gjenopprette koordinering av håndbevegelser. I dag trener pasienter vanligvis med leger som viser dem passende øvelser. På rehabiliteringsavdelingen til Boston City Hospital, hvor en ny enhet blir testet, blir en person som blir frisk etter et slag bedt om å bruke en joystick for å bevege seg gitt bane liten markør. Hvis en person ikke kan gjøre dette, vil en datastyrt joystick ved hjelp av innebygde elektriske motorer automatisk flytte hånden til ønsket posisjon.

    Legene var fornøyd med ytelsen til det nye produktet. I motsetning til et menneske kan en robot utføre de samme bevegelsene tusenvis av ganger om dagen uten å bli sliten. Når det gjelder legene selv, bør de ikke være redde for arbeidsledighet: bare i stedet for å sitte i timevis med pasienter, vil de kunne utvikle nye, mer effektive treningsprogrammer.

    Siden medisin er et ganske bredt vitenskapsfelt, kunne det ikke ha skjedd uten inngrep fra moderne nanoteknologi. Her er hva du bør merke deg i denne delen.

    Bakterier som flimrer tilfeldig under mikroskopet fryser plutselig på plass. Så begynner de, som etter avtale, å stille seg i en jevn linje. I løpet av sekunder tar mikrober plass i kolonnen, og deretter begynner hele formasjonen å bevege seg - bakteriene, som på kommando, svinger synkront til venstre.

    Mikrobielle bevegelser er faktisk kontrollert. Dette gjøres av forskeren som sitter ved konsollen - professor ved Polytechnic School of Montreal Sylvain Martel. Installasjonen laget av en kanadisk forsker kontrollerer bevegelsen av bakterier ved hjelp av et magnetfelt med en nøyaktighet på tusendeler av en millimeter. Nylig viste en forsker enheten hans i aksjon. 5000 bakterier flyttet koordinert mikroskopiske polymerblokker i en dråpe vann og satte dem sammen til en miniatyrstruktur.

    Dette er bare begynnelsen på testene. I nær fremtid kan slik "arbeidskraft" brukes med større fordel - i medisin. I mange år nå har laboratorier rundt om i verden forsøkt å lage MIKROBOTER som kan utføre ulike operasjoner inne i kroppen til pasienter. Ingeniørene har ennå ikke kommet lenger enn de enkleste prototypene. Nå har forskere muligheten til å ta en løsning - mikroorganismer erstatter komplekse og ineffektive enheter.

    Strukturen reist av bakterier kan bare sees under et mikroskop. Det ligner en egyptisk pyramide. Likheten er ikke tilfeldig. "Pyramider er et av menneskets første skritt mot å skape virkelig komplekse strukturer," sier Sylvain Martel. "Vi trodde det ville være symbolsk om mikroorganismer utførte akkurat en slik oppgave." Ekte pyramider tok mange år å bygge.Bakterier tok seg av modellen på 15 minutter. Dette til tross for at byggeklossene var mye større enn «arbeiderne» selv.

    Mikroorganismene jobbet sammen. Under et mikroskop så 5000 bakterier ut som en solid mørk sky. Denne svermen henger over en av "klossene". I neste sekund begynner mikrobene sakte men sikkert å skyve blokken til stedet spesifisert på tegningen. "Vi tester bare teknologien," sier Martel. "I prinsippet kan det samme gjøres mye raskere."

    Hemmeligheten bak suksess ligger i de enestående evnene til disse mikroorganismene. Kanadiske forskere bruker bakterien Magnetospirillum magnetotacticum i sitt arbeid. "Det viste seg at dette var ekte rekordholdere," forklarer Martel. "De beveger seg en størrelsesorden raskere enn andre bakterier." I tillegg er disse mikroorganismene følsomme for magnetiske felt - de akkumulerer jernforbindelser i store mengder. Forskerne forstår ennå ikke så godt hvorfor mikrobene selv trenger dette. Men nå er det klart hvordan en person kan bruke en slik funksjon. Ved hjelp av et magnetfelt tvinger Martel bakteriene til å snu seg i ønsket retning. Da beveger de seg selvstendig – de har spesielle flageller som fungerer som skipspropeller.

    De kan bevege seg ikke bare i en dråpe vann under et mikroskop. En kanadisk forsker injiserte bakterier i blodet til laboratorierotter og ved hjelp av et magnetfelt tvang mikrobene til å manøvrere i karene. Det viste seg at bakterier er i stand til å bevege seg selv mot strømmen. Riktignok var de i stand til å overvinne strømmen bare i små kapillærer, hvor blodet sirkulerte sakte. I store arterier ble "svømmerne" håpløst ført bort - hastigheten på væsken der nådde flere titalls centimeter per sekund. Disse mikrobene er ikke i stand til å formere seg i blodet, så deres tilstedeværelse påvirket ikke helsen til gnagere. Mikroorganismene beveget seg gjennom karene en stund og døde deretter.

    Enhver ingeniør vil misunne effektiviteten til bakteriemotorer. "Hovedproblemet som forhindrer forsøk på å lage medisinske MIKROBOTER er størrelsen deres," sier Vladimir Lobaskin, fysiker ved University College Dublin. "Størrelseskravene til disse enhetene er slik at det er veldig vanskelig å lage en tilstrekkelig kraftig motor for dem." Lobaskin selv er engasjert i teoretiske beregninger av effektiviteten til nettopp slike mikroskopiske motorer. De "tekniske egenskapene" til Martels bakterier gjorde et stort inntrykk på fysikeren: "Dette er et nesten ferdiglaget system for å løse medisinske problemer."

    Det ser ut til at utviklerne av ekte MICROBOTS egentlig ikke har noe å svare på dette. En av de nyeste prototypene ble laget for flere år siden ved Swiss Institute of Robotics for Intelligent Systems. Det er en liten metallspiral som bare kan sees under et veldig kraftig mikroskop. En gang i et vekslende magnetfelt begynner den å rotere og fungere som en propell. Bevegelsesretningen til denne enheten kan også styres ved hjelp av magneter.

    Over tid forventer utviklere å bruke den til å levere medisiner til ulike vev. Menneskekroppen. Så langt har det ikke gått særlig bra. Disse produktene er omtrent ti ganger tregere enn de "levende robotene" som brukes i Canada. Det er ikke nødvendig å snakke om manøvrer i blodårer. Dette er ikke overraskende, er Martel sikker. Gjennom millioner av år har evolusjonen gjort en god jobb med bakterier. Det vil være veldig vanskelig å raskt lage den samme perfekte kunstige enheten.

    Det er grunnen til at bioteknologer fra det koreanske Chungnam National University prøvde å kombinere to motstridende tilnærminger i arbeidet sitt. Prototypen til den medisinske MICROBOT de laget er bygget av en syntetisk polymer og menneskelige hjertemuskelceller - kardiomyocytter. Burene er strukket på en fleksibel plastramme på spesielle ben. Ved å trekke seg sammen setter cellene hele strukturen i bevegelse, og enheten begynner å bevege bena. Utviklerne foreslår at slike roboter i fremtiden vil kunne reise rundt blodårer mann som klamrer seg til veggene. Slike produkter kan fungere i svært lang tid - "cellemotoren" bruker glukose oppløst i blodet som drivstoff.

    "For bare noen få år siden virket snakk om roboter som leverer medisiner til bestemte punkter i kroppen som en fantasi," sier Alexey Snezhko, fysiker ved Argonne National Laboratory (USA). "Det er nå klart at de vil begynne å bli testet på mennesker i nær fremtid."

    Hvordan det vil se ut er allerede klart. I et av de siste eksperimentene introduserte Sylvain Martel og hans kolleger bakterier i kroppen til en rotte med kreft. Og så plasserte de henne på en medisinsk tomograf. Disse enhetene bruker sterk magnetiske feltå konstruere tredimensjonale kart over pasientens kropp. Etter noen mindre modifikasjoner ble installasjonen en kommandopost for mikrober. Med dens hjelp fraktet forskerne bakterier gjennom gnagerens sirkulasjonssystem direkte til svulstområdet. Mikroorganismer leverte en treningsbelastning - et fluorescerende stoff - til det berørte området. Martel planlegger å gjenta eksperimentet snart. Denne gangen vil bakteriene bære et antitumormedisin.

    Nanoteknologer demonstrerte også noen ganske imponerende prøver av elektronisk hud. Elektronisk hud føles berøringen av en sommerfugl for første gang

    Et gitter av de tynneste halvledertrådene, kombinert med elektroder og gummi av PSR-type som endrer ledningsevnen som svar på trykk (over), ble av kaliforniske håndverkere omgjort til en "hudflik" (nedenfor) (illustrasjoner av Kuniharu Takei et al. /Naturmaterialer).

    I denne tegningen av robotens hud tilsvarer hver svart firkant en "piksel", et elementært punkt som er ansvarlig for berøringssansen (illustrasjon av Ali Javey og Kuniharu Takei, UC Berkeley). Forfatterne annonserer følsomheten til huden med en fargerik fantasi: en robot med en slik manipulator kan enkelt håndtere et kyllingegg, uten å miste det eller knuse det (illustrasjon av Ali Javey, Kuniharu Takei/UC Berkeley).

    En annen illustrasjon av følsomheten til Stanford-sensoren: den registrerer berøringen av den peruanske sommerfuglen Chorinea faunus (foto av L.A. Cicero/Stanford University).

    Mange kopier har allerede blitt ødelagt rundt problemet med å lage en robotanalog av det største menneskelige organet. Hovedspørsmålet– hvordan gjenskape utrolig følsomhet hud hvem kan føle brisen fra et forbipasserende insekt? Nylig annonserte to forskergrupper fra California samtidig sine imponerende svar.

    Det første teamet, fra University of California, Berkeley, valgte nanotråder som et nøkkelelement for deres kunstige hud. Som forskerne rapporterer i en pressemelding, dyrket de små germanium- og silisiumfilamenter på en spesiell trommel, og rullet deretter denne valsen over et underlag - en klebende polyimidfilm.

    Som et resultat oppnådde forskere et elastisk materiale, hvis struktur inkluderte nanotråder som fungerer som transistorer.

    På toppen av dem påførte forskerne et isolerende lag med et periodisk mønster av tynne hull, og enda høyere - berøringsfølsom gummi (PSR). Det ble laget ledende broer mellom gummien og nanotrådene ved hjelp av fotolitografi (for dette formålet hull i isolatoren). lag var nødvendig) og til slutt smaksatt sandwich med en tynn aluminiumsfilm - den endelige elektroden. (Forfatterne av systemet presenterte detaljer i en artikkel i Nature Materials.) Et slikt elastisk sett er i stand til å identifisere og nøyaktig lokalisere områder som det påføres trykk på. Denne huden fikk et banalt og forutsigbart navn - e-skin. Ny teknologi lar deg bruke en rekke materialer som underlag, fra plast til gummi, og inkluderer også molekyler av forskjellige stoffer i sammensetningen, for eksempel antibiotika (som kan være veldig viktig). På et eksperimentelt stykke e-skin måler 7 x 7 centimeter, en matrise på 19 x 18 piksler. Hver av dem inneholdt hundrevis av nanopiner. Et slikt system var i stand til å registrere trykk fra 0 til 15 kilopascal.Omtrent disse stressnivåene oppleves av menneskelig hud når du skriver på et tastatur eller holder en liten gjenstand.

    Ali Javey, leder for e-skin-prosjektet i Berkeley (UC Berkeley-bilde)

    Forskere peker på en veldig klar fordel med deres utvikling fremfor analoger. De fleste prosjekter av denne art er avhengige av fleksible organiske materialer som krever høy spenning for å fungere.

    Berkeleys syntetiske lær er det første som er laget av enkrystallinske uorganiske halvledere. Den fungerer med en spenning på bare 5 volt. Men det som er enda mer interessant er at erfaring har vist at e-skin tåler opptil 2000 bøyninger med en radius på 2,5 millimeter uten tap av følsomhet.

    En åpenbar fremtidig anvendelse for slik hud vil være sensitive manipulatorer som er i stand til å håndtere skjøre gjenstander.

    En ultranøyaktig kybernetisk hånd kan i tillegg utstyres med sensorer for varme, radioaktivitet, kjemikalier, belagt med et tynt lag med medisiner og brukes på "fingrene" til robotkirurger eller redningsmenn.

    I det siste tilfellet (når roboter jobber med mennesker), vil det faktum at den elektroniske huden fra Berkeley, i likhet med menneskehud, sanser berøring nesten umiddelbart (innen millisekunder) være svært viktig fra et sikkerhetssynspunkt. I teorien kan den dekke en robotarm eller til og med hele maskinen.

    Over: Professor Zhenan Bao, leder av Stanford-prosjektet. Under: Denne enkle polymerfilmen med aluminiumsledere fungerte som utgangspunkt for konstruksjonen av ny hud (foto av L.A. Cicero/Stanford University, Stefan C.B. Mannsfeld et al./Nature Materials ).

    Den andre utviklingen, opprinnelig fra Stanford University, tar en annen tilnærming. Som forskerne rapporterer i en pressemelding, plasserte de et lag med svært elastisk støpt gummi mellom de to elektrodene.

    En slik film akkumulerer elektriske ladninger som en kondensator. Trykket komprimerer gummien - og dette endrer igjen antallet elektriske ladninger som sandwichen kan lagre, som bestemmes av elektronikken takket være et sett med elektroder.

    Den beskrevne prosessen gjør det mulig å oppdage den minste berøring, noe forskerne har bevist eksperimentelt. De brukte fluer som en "tester".I løpet av eksperimentet merket en firkantet matrise med en side på syv centimeter og en millimeter tykk landingen av insekter som bare veide 20 milligram, og reagerte på berøringene deres i høy hastighet.

    Under et mikroskop ser matrisen ut som et felt med spisse pyramider. I slikt materiale kan disse pyramidene variere fra hundretusener til 25 millioner per kvadratcentimeter, avhengig av den nødvendige romlige oppløsningen.

    Denne teknikken (i stedet for å bruke et kontinuerlig lag av gummi) var nødvendig, siden det monolittiske materialet, som det viste seg, mistet sine egenskaper når det ble komprimert - nøyaktigheten av ladningsregistreringen ble redusert. Og den ledige plassen rundt de mikroskopiske pyramidene gjør at de enkelt kan deformere og gjenopprette sin opprinnelige form etter å ha fjernet lasten.

    Fleksibiliteten og styrken til Stanford elektroniske hud viste seg å være svært høy. Den kan ikke strekkes, men den kan bøyes ved å vikle den for eksempel rundt en robots arm.

    Derfor ser forskerne igjen kirurgiske roboter som bruksområder for deres utvikling. Men ikke bare. Kunstig hud kan bli grunnlaget for elektroniske bandasjer, sier amerikanske forskere, i stand til å signalisere når den strammes for løst eller farlig stramt. Og slike sensorer kunne nøyaktig registrere graden av håndkomprimering av rattet, og advare sjåføren i tide om at han sovner.

    Begge lag hevder at de vil fortsette å utvikle dette området for eksperimentering. Så fremtidens roboter vil tilsynelatende fortsatt motta hud som er nær menneskelig hud. Og selv om den ser merkbart annerledes ut enn vår, vil dens følsomhet gi ny mening til konseptet med en android-robot.

    En oppsiktsvekkende uttalelse ble gitt av et selskap som produserer skjermkort for datamaskiner. Før vi hadde tid til å skrive om den første kirurgiske operasjonen som ble utført utelukkende av "hendene" til roboter, forberedte NVIDIA en annen "bombe" fra medisinens verden. På California GTC 2010-konferansen ga grafikkbrikkeprodusenten uttrykk for en veldig dristig idé - å utføre hjerteoperasjoner... uten å stoppe hjertet og åpne brystet!

    Robotkirurgen vil utføre operasjonen ved hjelp av manipulatorer koblet til hjertet gjennom små hull i pasientens bryst. On-the-fly bildeteknologi digitaliserer det bankende hjertet, og presenterer kirurgen for en 3D-modell som han kan navigere på samme måte som om han så på hjertet gjennom en åpen kiste. Den største vanskeligheten er at hjertet lager en stor antall bevegelser på kort tid – men ifølge utviklerne er kraften til moderne datasystemer basert på NVIDIA GPUer nok til å visualisere orgelet, synkronisere bevegelsene til robotens instrumenter med hjerteslag. På grunn av dette skapes effekten av immobilitet - kirurgen bryr seg ikke om hjertet "står" eller fungerer, fordi robotens manipulatorer gjør lignende bevegelser og kompenserer for slaget!

    Foreløpig består all informasjon om denne utrolige teknologien av en kort videodemonstrasjon, men vi venter spent på mer informasjon fra NVIDIA. Hvem skulle trodd at en skjermkortprodusent planla å revolusjonere kirurgi...

    Og japanske håndverkere slutter aldri å forbløffe med hyggelige nye produkter. Ny robotbjørn bærer mennesker i armene

    Japanerne slo seg til ro med det "gunstige bildet av en bamse", og trodde at en humanoid robot bare ville skremme pasienter (foto av RIKEN, Tokai Rubber Industries)

    Japan Institute of Physical and Chemical Research (BMC RIKEN) og Tokai Rubber Industries (TRI) avduket i går en "bjørnelignende" robot designet for å hjelpe sykepleiere på sykehus. Den nye maskinen bærer bokstavelig talt pasienter i armene.

    RIBA (RobotforInteractiveBodyAssistance) er en forbedret versjon av Android RI-MAN.

    <...>Sammenlignet med forgjengeren har RIBA gjort betydelige fremskritt.

    Som RI-MAN er nybegynneren i stand til å forsiktig løfte en person fra en seng eller rullestol, bære ham i armene, for eksempel til toalettet, og deretter bringe ham tilbake og like forsiktig legge ham i sengen eller legge ham i sengen. en barnevogn. Men hvis RI-MAN bare fraktet dukker som veier 18,5 kg fast i en bestemt posisjon, frakter RIBA allerede levende mennesker som veier opptil 61 kilo.

    Høyden på "bjørnen" er 140 centimeter (RI-MAN - 158 cm), og den veier 180 kilo med batterier (forgjengeren - 100 kg). RIBA gjenkjenner ansikter og stemmer, utfører talekommandoer, navigerer etter innsamlede video- og lyddata, som den behandler 15 ganger raskere enn RI-MAN, og reagerer "fleksibelt" på de minste endringer i miljøet.

    Armene til den nye roboten har syv frihetsgrader, hodet har en (senere blir det tre), og midjen har to grader.Kroppen er dekket med et nytt mykt materiale utviklet av TRI, som polyuretanskum. Motorene er ganske stillegående (53,4 dB), og de rundstrålende hjulene lar kjøretøyet manøvrere på trange steder.

    Vel, selvfølgelig, det er ingen steder i medisinen uten proteser. Derfor er det også her forskere og ingeniører som utrettelig utvikler nye enheter. Nemlig Laboratory of Applied Physics oppkalt etter. D. Hopkins presenterte en ny overraskelse. Under den felles gjennomføringen av prosjektet, DARPA og Laboratory of Applied Physics. D. Hopkins (Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, APL) forberedte neste generasjons protesearm, kalt Modular Prosthetic Limb (MPL), for å begynne å teste med mennesker. Ifølge utviklerne vil det kunstige lemmet bli fullstendig kontrollert av hjernen gjennom sensorer implantert i det og til og med gi taktile opplevelser ved å sende elektriske impulser fra eksterne sensorer til det tilsvarende området av hjernebarken. I forrige måned sa APL at de hadde tildelt en kontrakt på 34,5 millioner dollar til DARPA som ville tillate forskerne å teste designet deres på fem individer i løpet av de neste to årene.

    Det forventes at den tredje fasen av testingen - testing med menneskelige deltakere - vil gjøre det mulig å gjøre forbedringer av både nevroprotesekontrollsystemet og algoritmen for å generere tilbakemeldingssignaler. MPL, som gikk gjennom år med prototyping, støtter 22 typer bevegelser, uavhengig kontroll av hver finger og veier det samme som en ekte menneskelig hånd (ca. 4 kilo). Forskerne planlegger å begynne å teste ved å tilpasse protesen til en lam pasient. Nevroproteser implementert så langt er designet for å erstatte amputerte lemmer, mens MPL lar oss dekke et større antall tilfeller, inkludert plager forbundet med svekkelser av normal aktivitet ryggmarg, siden kontrollsignaler "fjernes" direkte fra hjernen. I løpet av forbedringen av utviklingen vil forskere fortsatt måtte løse et betydelig antall vanskeligheter og kompleksiteter, både allerede kjente og de som utvilsomt vil bli identifisert under testprosessen. Blant slike problemer er den korte levetiden til eksisterende nevrale grensesnitt. Silisiumbrikker innebygd i det flytende vevet i kroppen forringes ganske raskt, svikter og må byttes ut omtrent hvert annet år. Tidligere i år kunngjorde DARPA programmet Histology for Interface Stability Over Time, hvis mål er å øke levetiden til nevroimplantater til 70 år. Selv om de viktigste utviklingspartnerne er APL og DARPA, er mange andre institusjoner også involvert i forskningen prosess. For eksempel har University of Pittsburgh allerede fullført arbeidet med å implantere aper med implantater som lar dem kontrollere robotarmer, California Institute of Technology vil hjelpe til med å utvikle utformingen av et hjerne-datamaskin-grensesnitt, og University of Chicago vil delta i implementering av et taktilt sensorsystem.

    Assistentroboter vil gradvis bli introdusert, hvis oppgave vil være å hjelpe leger direkte; disse modellene brukes allerede i noen utenlandske medisinske klinikker. Yurina, en robot fra det japanske selskapet Japan Logic Machine som kan bære sengeliggende pasienter som en sykehusgurney, bare mye mer jevnt.

    Det som er enda mer interessant er at Yurina kan forvandles til en rullestol som styres av berøringsskjerm, kontroller eller stemme. Roboten er flink nok til å navigere i trange korridorer, noe som gjør den til en veldig god assistent for ekte leger. Separat er det verdt å nevne videodemonstrasjonen, som absolutt er verdt å se med lyden på. Hva som ledet regissørene av videoen da de fulgte videoen med så illevarslende musikk, vil vi aldri vite - men kombinasjonen av en "god robot" og et helt upassende lydspor vil definitivt gi deg en dose sunn latter.

    Oppfinnelsen av robotrullestoler var gode nyheter; ved hjelp av spesielle sensorer er det mye mer praktisk å kontrollere denne stolen, men det nye produktet krever noen forbedringer, som vil bli implementert i nær fremtid.

    En av de mest ha en fin dag i livet til en hundeoppdretter kan betraktes som slik når det firbeinte kjæledyret mestrer fullstendig å følge eieren og vil følge ham alltid og overalt, uten å kreve konstant trekking i båndet. Og takket være innsatsen til et team av forskere fra Saitama University, kan et lignende konsept nå brukes på... rullestoler.

    Robotstolen har et kamera og en avstandssensor om bord, ved hjelp av disse sporer systemet posisjonen til skuldrene til en person som går ved siden av stolen. Takket være disse enhetene "forstår" stolen i hvilken retning personen beveger seg, og gjentar veien deretter. For personen som sitter i en stol er denne bevegelsesmetoden mer behagelig, siden rullestolen beveger seg jevnt, i stedet for å bli skjøvet fremover av en ledsager.

    Robotstolen er også i stand til å unngå hindringer, men til en viss grad. Ideen er utvilsomt god, men den krever litt forbedring. Se for deg denne situasjonen: en person sitter i en stol, og en assistent snakker animert med noen og gestikulerer (henholdsvis gjør bevegelser med overkroppen, skuldrene og armene). Vil stolen virkelig "gli" fra side til side hele tiden, og gjenta bevegelsene til assistentens skuldre? Skaperne har definitivt litt arbeid å gjøre.


    Konklusjon

    Betydningen av roboter som assistenter for mennesker.

    Robotassistenter spiller en stor rolle i moderne medisin. Denne industrien er fortsatt ganske ung og er i det innledende utviklingsstadiet, men til tross for dette har noen utviklinger allerede blitt introdusert over hele verden, de opererer med suksess og gir uerstattelig hjelp til ansatte ved medisinske institusjoner. Hovedproblemet etter min mening er at hvis i utviklede land med en stabil positiv økonomi vil disse innovasjonene bli introdusert umiddelbart etter den offisielle masserobotiseringen, så i utviklingsland vil de komme mye senere, og i tredje verdens land vil denne utviklingen være veldig sent og kommer garantert ikke til å være der i nær fremtid.det kommer disse unike utviklinger. Faktum er at alle disse produktene er veldig dyre, og å kjøpe dem vil kreve betydelig finansiering, som ikke alle land har råd til. Derfor er det i fremtiden nødvendig å reise spørsmålet om å redusere kostnadene for dette utstyret innenfor rimelighetens grenser, ved hjelp av visse konferanser og møter med regjeringssjefer.

  • Laster inn...Laster inn...