Articol de robotică medicală în lume. O privire de ansamblu asupra stării roboticii în medicina restaurativă. Aparat robotizat de cuarț Xenex

La începutul anului 2018, a devenit cunoscut despre utilizarea roboților ca asistente. Proiectul a fost anunțat la un spital din Nagoya (Japonia), care găzduiește un mare muzeu dedicat roboticii.

În februarie 2018, Spitalul Universitar Nagoya va lansa patru roboți Toyota pentru a servi ca asistenți pentru personalul medical. În special, acestui echipament automatizat îi vor fi încredințate funcțiile de distribuire a medicamentelor pacienților din secții, livrare de analize etc. Roboții se vor putea deplasa atât pe podea, cât și între diferite secții care se află pe etaje diferite.

Fiecare robot are 125 cm înălțime, 50 cm lățime și 63 cm adâncime.Viteza maximă de deplasare este de 3,6 km/h, iar greutatea maximă a încărcăturii transportate este de 30 kg.

După cum a menționat publicația Engadget, de fapt, roboții sunt frigidere portabile cu un volum de 90 de litri, care sunt echipate cu radare și camere pentru a se deplasa într-o unitate medicală. Roboții ocolesc oamenii, iar în cazul unei coliziuni, aceștia își cer scuze și cer politicos să treacă. Lucrătorii clinicii pot chema roboții la locul lor și pot atribui puncte de destinație folosind tablete.


Roboții sunt dezvoltați prin eforturile comune ale specialiștilor Clinica universitară Nagoya și Toyota Industries (produce piese auto și electronice). Funcția de testare a dispozitivelor va avea loc în tura de noapte- între orele 17:00 și 8:00, când mai puține persoane merg pe podele. Dacă sunt testați cu succes, roboții pot fi dislocați în alte spitale.

Utilizarea roboților în casele de bătrâni din Japonia

În noiembrie 2017, a devenit cunoscut despre testarea roboților în câteva mii de case de bătrâni din Japonia. Inteligența artificială și asistenții mecanici ajută personalul să aibă grijă de persoanele în vârstă și să le înlocuiască pe aceștia din urmă cu interlocutori.

Potrivit previziunilor guvernului japonez, dimensiunea pieței roboților care înlocuiesc lucrătorii medicali pentru îngrijirea pacienților va ajunge la 54,3 miliarde de yeni (aproximativ 480 de milioane de dolari) până în 2020, o creștere de trei ori față de 2015. Costurile sunt mult mai mici în comparație cu roboții folosiți în afaceri și servicii.

Unul dintre motivele unei astfel de întârzieri în cererea de echipamente automate care au grijă de sănătatea oamenilor este costul ridicat. În ciuda destul nivel inalt viata in Japonia, nu toti pensionarii isi permit sa cumpere un robot.

În Japonia, există subvenții pentru dezvoltatorii de roboți. Beneficiile suplimentare sunt furnizate la livrarea dispozitivelor în domeniul medical centre de reabilitare pentru bătrâni și handicapați. Până în noiembrie 2017, aproximativ 5 mii dintre aceste instituții folosesc roboți.

Sunt folosiți pentru a comunica cu pacienții, pentru a efectua terapie fizică, pentru a ocoli coridoarele spitalelor pentru a monitoriza situațiile de urgență, iar câinele robot Aibo de la Sony înlocuiește cu totul un animal de companie.

În casele de bătrâni, există o proliferare tot mai mare a sistemelor care ajută asistentele să aibă grijă de persoanele în vârstă, cum ar fi ridicarea și mutarea persoanelor paralizate pe podea.

Roboții nu vor putea încă înlocui complet oamenii din instituțiile sociale, dar permit personalului să se concentreze pe comunicare și pe alte sarcini care necesită mai multă implicare, lăsând treburile casnice în grija gadgeturilor. În plus, după cum arată un studiu la nivel național, aproximativ o treime dintre japonezii care folosesc roboți au devenit în cele din urmă mai activi și mai independenți, notează The Economist.

Prognoza IDC pentru utilizarea roboților în medicină

Până în 2020, spitalele vor folosi roboții mai activ. Sunt planificate atât aplicațiile clinice, cât și automatizarea cu ajutorul unor sarcini simple, potrivit Healthcare IT News, care citează un studiu IDC din 2017.


Un sondaj IDC asupra spitalelor cu 200 sau mai multe paturi a permis o evaluare a planurilor pentru introducerea roboților și a dronelor. Aproape o treime dintre respondenți au spus că folosesc deja roboți. Această practică va deveni apariție comună pentru instituțiile medicale, de îndată ce spitalele și clinicile înțeleg cum introducerea roboților poate ajuta la automatizarea proceselor, la reducerea costurilor și la îmbunătățirea calității serviciilor medicale. IDC estimează că omniprezența roboților în spitalele din SUA va avea loc într-o perioadă de unul până la trei ani.

Interesant, spre deosebire de roboții care au pătruns deja în sectorul sănătății, vehiculele aeriene fără pilot (UAV) nu sunt încă folosite de spitale. În orice caz, niciunul dintre spitalele din sondajul IDC nu a avut această experiență.

Cu toate acestea, analiștii sunt convinși că dronele vor găsi aplicații și în domeniul sănătății în următorii trei până la cinci ani.

Cum pot fi utile dronele pentru acordarea de îngrijiri medicale, în iunie 2017, a devenit cunoscut din experiența oamenilor de știință suedezi. Experții au demonstrat prin zboruri experimentale cu UAV că dronele sunt capabile să livreze un defibrilator extern automat la punctul dorit cu 17 minute mai rapid pentru a ajuta pacientul decât este cazul unei ambulanțe convenționale.

Astăzi, tehnologia roboților a făcut pași mari înainte, datorită cărora conceptul de a trata oamenii s-a schimbat semnificativ. Pe baza numărului de grupuri de cercetare care fac acum roboți, există un progres uriaș în medicină, mai ales în comparație cu succesele de acum opt ani.

Primele evenimente de succes au avut loc în 2006, când omul de știință Sylvan Martel a adunat un grup de cercetare și a creat un robot minuscul, unic la acea vreme, ale cărui dimensiuni abia depășeau o minge dintr-un pix obișnuit. Acest organism artificial a fost plasat în artera carotida porc viu, unde a navigat cu succes punctele date. De atunci, roboții din medicină și-au ocupat nișa și continuă să se dezvolte activ. Și judecând după experiența din ultimii câțiva ani, aceste tehnologii se mișcă cu pași uriași.

Beneficiile roboților

Scopul principal al creării unor astfel de „ajutoare” este de a se deplasa nu numai de-a lungul celor mai mari artere umane, ci și de a primi date din zonele cu vase de sânge înguste. Datorită acestui fapt, utilizarea roboților în medicină va face posibilă efectuarea unor operații destul de complexe fără intervenții traumatice. Astfel, riscul decesului din cauza anesteziei prea agresive sau de la pacientul care sufera reactie alergica pentru un anumit medicament.

Cu toate acestea, acesta nu este singurul avantaj al utilizării roboților în medicină. De exemplu, tehnologii ca acestea pot ajuta la tratarea cancerului. Faptul este că microroboții sunt capabili să livreze medicamente direct în centrul atenției formare malignă... Spre deosebire de chimioterapie, când medicamentele agresive se răspândesc în corpul pacientului și provoacă consecințe ireparabile, această metodă nu va da o lovitură puternică. sistemul imunitar persoană.

Roboții moderni din medicină sunt capabili să se ocupe de o gamă largă de sarcini. Cu toate acestea, chiar și astăzi există o mulțime de întrebări despre cum să faci un astfel de mic organism artificial să se miște prin sânge sau să urmărească locația acestuia. Dar unele evoluții moderne fac posibilă rezolvarea sarcinilor atribuite. Să le luăm în considerare mai detaliat.

„Rachete bio”

Acești asistenți medicali robotici sunt un fel de miezuri de titan închise în carcase de aluminiu. Mai mult, dimensiunea lor nu depășește 20 de microni. Când carcasa de aluminiu intră în contact cu apa, începe o reacție, în timpul căreia se formează hidrogen pe suprafața miezului. Această substanță este cea care face ca microstructura să se miște cu o viteză egală cu 150 din diametrele sale pe secundă. Acest lucru echivalează cu faptul că o persoană de 2 metri înălțime este capabilă să înoate 300 de metri în același timp. Motorul chimic al acestui robot unic este folosit în medicină datorită adăugării unei substanțe speciale - galiu. Această componentă reduce rata de formare a depozitelor de oxizi. Datorită acestui lucru, microrobotul poate funcționa aproximativ 5 minute cu o rezervă de putere maximă de 900 mm (cu condiția să fie în apă).

Un câmp magnetic extern este utilizat pentru a direcționa agregatul microscopic într-o direcție dată. Astfel, „bio-racheta” este aplicabilă pentru livrarea medicamentelor într-un punct specific al corpului uman.

Roboți musculari

Acesta este un domeniu destul de interesant al roboticii. Roboții musculari în medicină sunt folosiți pentru a stimula celule musculare... Astfel de agregate microscopice lucrează prin intermediul impulsurilor electrice pe care le transmit. Roboții înșiși sunt un fel de creste din hidrogel. Ele funcționează pe același principiu ca la mamifere. De exemplu, dacă vorbim despre corpul uman, atunci mușchii încep să se contracte datorită tendoanelor. În cazul unui microrobot, acest proces are loc din cauza unei sarcini electrice.

Da Vinci

Robotul „Leonardo” în medicină a câștigat o popularitate deosebită. A fost creat pentru a înlocui chirurgii în viitor. Astăzi, acest mecanism independent cu o greutate de 500 kg, echipat cu patru „brațe”, este capabil să facă față sumă uriașă sarcini. Trei dintre membrele sale sunt echipate cu instrumente miniaturale pentru efectuarea celor mai complexe operații. Pe a patra „mână” este o cameră video mică.

Fotografia demonstrează cum acești roboți funcționează cel mai bine în medicină. Da Vinci este capabil să opereze prin cele mai mici incizii, care nu au mai mult de câțiva centimetri lățime. Datorită acestui fapt, după operație, pacientul nu are cicatrici urâte.

În procesul de lucru al lui „Leonardo” la oarecare distanță de el stă un lucrător medical care operează consola. Datorită joystick-ului modern, medicul poate efectua cele mai complexe manipulări cu o acuratețe maximă. Toate acțiunile sunt transferate la membrele robotului, care repetă mișcările degetelor.

De asemenea, merită remarcat faptul că „mâinile” unității sunt ușor diferite de mâinile umane prin faptul că manipulatorii sunt capabili să funcționeze în moduri. În plus, „degetele” artificiale nu obosesc și pot îngheța instantaneu dacă operatorul eliberează accidental panoul de control. Medicul își poate controla mișcările folosind oculare puternice care pot mări imaginea de până la 12 ori.

"Kirobo"

Acest robot interesant a fost special conceput pentru astronauții care se află sub presiune psihologică, fiind atât de departe de planeta lor natală. Mașina umanoidă este de dimensiuni mici. Înălțimea ei este de doar 34 cm. Cu toate acestea, acest lucru este suficient. Robotul este capabil să mențină o conversație cu drepturi depline, să răspundă la întrebări și să simuleze comunicarea „în direct”. Singura problema noua dezvoltare constă în faptul că până acum comunică exclusiv în japoneză.

Robotul distinge perfect vorbirea umană de alte sunete. În plus, este capabil să recunoască persoane cu care a comunicat deja înainte. El poate determina starea de spirit pe baza expresiilor faciale și, în general, poate face o mulțime de lucruri. Poate chiar să se îmbrățișeze dacă este nevoie.

Unii oameni de știință cred că acești roboți inteligenți nu sunt necesari în medicină. Cu toate acestea, ele pot găsi aplicații în psihoterapie.

"PARO"

Acest asistent lucrează ca zooterapeut. În exterior, a fost creat sub forma carcasei exterioare a robotului, este realizat dintr-un material moale care seamănă cu pielea albă naturală a unui animal adevărat. În interior, este împachetat cu tot felul de senzori (atingere, temperatură, lumină, poziție, sunet și multe altele). Această inteligență artificială cu drepturi depline este perfect conștientă de locul în care se află și este capabilă să răspundă la numele care i-a fost atribuit. Un robot unic cu o față adorabilă distinge între grosolănie și atitudine afectuoasă.

Astăzi, acest robot interesant este deja utilizat pe scară largă pentru a trata diferite categorii de pacienți. Puteți să-l mângâiați, să-l îmbrățișați, să discutați cu el sau pur și simplu să vorbiți despre sentimentele tale. În viitor, acești roboți vor fi trimiși în casele de bătrâni, grădinițe și centre de reabilitare pentru a ajuta persoanele care suferă de suferință psihologică. Foarte des în perioada postoperatorie pacienții au nevoie de sprijin, dar este imposibil să păstrați animalele în unitățile de îngrijire medicală, așa că această inteligență artificială va fi o adevărată descoperire în medicina restaurativă.

„Hospi”

Acest robot este conceput pentru a înlocui farmaciștii. Acest lucru va ajuta personalul medical să economisească semnificativ timp în găsirea medicamentelor necesare și livrarea acestora în zidurile spitalelor. În general, acest asistent este o trusă robotică de prim ajutor, a cărei înălțime este de 130 cm. Robotul este capabil să suporte o greutate de până la 20 kg, ceea ce este suficient pentru a se deplasa prin spital. un numar mare de o mare varietate de medicamente și mostre. Când se deplasează, „Hospi” este capabil să ocolească obstacole, astfel încât riscul de a se ciocni cu personalul sau vizitatorii spitalului este redus la aproape zero.

"RP Vita"

Acest robot este capabil să ofere asistență în consilierea de la distanță. „Asistentul” virtual permite medicului curant să facă o rundă în câteva minute. În plus, datorită robotului, devine posibilă monitorizarea stării pacienti grav bolnavi necesitând o atenţie specială ziua şi noaptea.

Înălțimea miracolului tehnologiei este de 1,5 metri. În interiorul robotului este instalat un sistem de senzori speciali de sunet și laser, datorită căruia se construiește traseul unității. De asemenea, este echipat cu un ecran care va afișa chipul medicului curant. Datorită acestui fapt, este imitată comunicarea cu drepturi depline cu pacienții, care simt pe deplin prezența unui ofițer medical. RP Vita este echipat și cu instrumente moderne de diagnosticare. Un laptop sau o tabletă este suficient pentru a funcționa cu unitatea.

Hal

Acest robot este un exoschelet specializat, datorită căruia persoanele paralizate se vor putea mișca complet.

Senzorii echipamentului sunt fixați pe pielea pacienților și încep să citească puterea impulsurilor care vin de la anumiți mușchi. Dacă vreun nod nu funcționează pe deplin, atunci exoscheletul este activat, iar organele primesc taxele necesare pentru activitatea lor.

Astăzi robotul este prezentat în două versiuni: un schelet întreg sau doar pentru picioare.

"Watson"

Acest supercomputer este echipat cu 90 de servere simultan cu patru procesoare, fiecare dintre ele având opt nuclee. RAM-ul robotului este de șaisprezece terabytes. Watson este un medic oncolog care poate diagnostica pentru un timp scurt... Unitatea este dotata cu excelent inteligență artificială, datorită căruia este capabil să citească rapid informațiile și să tragă concluziile necesare. Robotul procesează până la 600.000 de cărți de referință medicală și alte documente necesare pentru diagnosticare în câteva minute. Ramane ca medicul sa incarce in memorie boala pacientului si sa primeasca un diagnostic probabil. În plus, „Watson” i se pot pune întrebări, doar până acum exclusiv în scris.

In cele din urma

Pe baza tehnologiilor în dezvoltare rapidă, este ușor de concluzionat că roboții din medicină vor fi de neînlocuit în viitor. Acestea vor permite instituțiilor medicale să treacă la un nou nivel de diagnostic și tratament al celor mai complexe boli. Acest lucru este valabil și pentru bolnavii mintal.

Slide 2

Robotica medicala

Pentru medicina restaurativa si reabilitare Roboti pentru sustinerea vietii Roboti pentru diagnostic, terapie, chirurgie Proteze active biocontrolate, exoschelete Masaj punct si clasic, fotolii Miscari active si pasive ale membrelor in articulatii Minim invazive pentru diagnostic si chirurgie Iradiator cu raze X nanorobot Telecontrol prin internet Transfer de medicamente, transport Livrare instrumente pentru ghidul chirurgului Serviciu vârstnici Camera automată

Slide 3

Robot „Lokomat” pentru efectuarea mișcărilor membrelor în articulațiile șoldului, genunchiului și gleznei.

Slide 4

proteză activă articulatia genunchiului Proteze active și exoschelete

Slide 5

activă pasivă tracțiune protozoare miotonic bioelectric Fără feedback Cu tracțiune feedback

Slide 6

Robotul Unimate Puma 560 Primul robot chirurgical, UnimatePuma 560, a fost creat la sfârșitul anilor 1980 în America. Acest robot, de fapt, era o mână mare cu două procese cu gheare care se puteau roti unul față de celălalt. Raza de mișcare este de 36 de inci. Robotul avea o gamă destul de limitată de mișcare și a fost folosit în neurochirurgie pentru a ține instrumente în timpul biopsiei stereotaxice.

Slide 7

În 1998 a apărut robotul activ ZEUS, conceput pentru chirurgia endoscopică la distanță. În paralel cu ZEUS a fost creat un alt sistem similar, numit DA VINCI. ZEUS

Slide 8

HEXAPOD

  • Slide 9

    Un robot numit „Da Vinci”

    Slide 10

    Robotul Da Vinci este cel mai avansat robot chirurgical din lume. Robotul este pus in miscare de catre un medic - chirurg si este dotat cu patru "brate" - o mana face poze si trei maini opereaza - aceste maini au gradul maxim de libertate si mobilitate, mai bune decat o mana de om. Aceste maini sunt introduse in spatiul operator de pe corp prin cele mai fine incizii si ofera chirurgului nu numai maini suplimentare pentru operatie, ci si o libertate de miscare mai perfecta in comparatie cu chirurgia conventionala. Medicul-chirurg controlează operația de pe panoul său de comandă, care se află în apropierea pacientului operat și de la care pune mâinile operator în mișcare și controlează tot ce se întâmplă în sala de operație.

    Slide 11

    Avantajele utilizării acestui dispozitiv Robotul oferă chirurgului un grad maxim de libertate și o mobilitate mai bună și, astfel, îi oferă posibilitatea de a efectua mișcări care mana omului incapabil să efectueze. Brațul robotizat este mai puternic și mai stabil decât brațul uman. Imaginea pe care camera o transmite chirurgului este o imagine tridimensională mărită, care facilitează localizarea și tratarea leziunii. Chirurgia este mai puțin invazivă decât în ​​cazul intervențiilor chirurgicale convenționale, deoarece inciziile sunt perete abdominal semnificativ mai puțin decât inciziile în chirurgia convențională Procesul de recuperare este mai rapid și numărul de zile de spitalizare este mai mic. Sângerarea din zona operată este minimă și perioada postoperatorie timpurie este deosebit de scurtă

    Slide 12

    Operațiuni efectuate * Recuperare valva mitrala* Revascularizare miocardică * Ablația țesutului cardiac * Instalarea unui stimulator epicardic pentru resincronizare biventriculară * Bypass gastric * Fundoplicație Nissen * Histerectomie și miomectomie * Intervenții chirurgicale ale coloanei vertebrale, înlocuire de disc * Timectomie - intervenție chirurgicală de îndepărtare timus * Lobectomie pulmonară* Esofagoectomie * Rezecție tumorală mediastinală * Prostatectomie radicală * Pieloplastie * Îndepărtarea vezicii urinare * Nefrectomie radicală și rezecție renală * Reimplantare ureteral

    Slide 13

    Vizualizați toate diapozitivele

    Statul Kazan

    Universitatea de Tehnologie

    Rezumat pe subiect:

    Robotica în medicină

    Completat de un student al grupului

    A.R. Nigmatullin

    Kazan 2010.


    Introducere

    1. Tipuri de roboți medicali

    Concluzie


    Introducere

    În era dezvoltării rapide a științei și tehnologiei, multe inovații diferite apar în cele mai multe zone diferite... Rafturile supermarketurilor sunt pline cu alimente exotice, haine de la cele mai noi materiale, și chiar mai departe în hipermarketurile de electronice, este imposibil să ții pasul cu dezvoltarea noilor invenții. Tot vechiul familiar este rapid înlocuit cu extraordinarul, noul, cu care nu este atât de ușor să te obișnuiești. Dar dacă nu ar exista progres, atunci oamenii nu ar fi cunoscut multe mistere care nu au fost încă dezvăluite, iar natura ni le ascunde cu grijă. Cu toate acestea, datorită profesionalismului înalt al fizicienilor moderni, dezvoltările în diverse domenii sunt realizate non-stop. O persoană obișnuită era cu greu nedumerită de întrebarea ce nou ar putea fi introdus în această lume deja infinit civilizată și progresivă. De exemplu, luați în considerare lumea noastră, așa cum a fost chiar acum o sută de ani. Nu existau televizoare, computere, electrocasnice, fără de care omul modernîn viața de zi cu zi pur și simplu nu puteam face nici măcar acum 10 ani, când Celulare tocmai a ieșit și au fost greoaie și foarte puțin funcționale, în ceea ce privește tehnologia computerelor. Știința duce lumea înainte și orice inovație este necesară în orice domeniu al vieții umane. În acest exemplu, aș dori să aleg ca aspect specific - domeniul medicinei, sau mai degrabă potențialul tehnic al acestuia. De asemenea, medicina nu stă pe loc, apar dispozitive mai noi sofisticate pentru susținerea vieții umane, un exemplu în acest sens pot fi multe dispozitive, de exemplu, un aparat pentru ventilatie artificiala plămâni, sau un aparat renal artificial etc. Au apărut contoarele de zahăr din sânge în miniatură, pulsurile electronice și tensiometrele, această listă putând fi completată de multe ori. Mai precis, aș dori să mă opresc asupra exemplului introducerii roboticii în industria medicală. Diverși roboți au fost creați de oameni încă de la sfârșitul secolului al XX-lea, de-a lungul timpului au fost îmbunătățiți și modernizați semnificativ. În momentul de față există roboți - asistenți, dezvoltare militară a roboților, spațial, casnic și bineînțeles medical. În continuare, merită să aruncăm o privire mai atentă la ce tipuri de roboți și pentru ce aplicație există la un moment dat.


    Tipuri de roboți medicali

    Una dintre cele mai faimoase și celebrate realizări din ultima vreme a devenit un robot numit „Da Vinci”, care, după cum ați putea ghici, a fost numit după marele inginer, artist și om de știință Leonardo Da Vinci. Noutatea permite chirurgilor să efectueze cele mai complexe operații fără a atinge pacientul și cu afectarea minimă a țesuturilor acestuia. Un robot care poate fi folosit în cardiologie, ginecologie, urologie și Chirurgie generala, a fost demonstrat de Centrul Medical al Universității de Stat din Arizona și Departamentul de Chirurgie.

    În timpul operației cu „da Vinci”, chirurgul se află la câțiva metri de masa de operație la computer, pe monitorul căruia este prezentată o imagine tridimensională a organului operat. Doctorul controlează subtilul instrumente chirurgicale pătrunzând în corpul pacientului prin mici orificii. Aceste instrumente telecomandate pot fi folosite pentru operații precise pe zone mici și greu accesibile ale corpului.

    Dovada capacităților extraordinare ale lui Da Vinci a fost primul bypass complet endoscopic din lume, efectuat recent la Columbia Presbyterian. centru medicalîn New York City. O operație unică a fost efectuată de directorul centrului de chirurgie cardiacă robotică, Michael Argenziano, și de șeful secției de chirurgie cardiotoracică, dr. Craig Smith. Cu toate acestea, au folosit doar trei găuri mici - două pentru manipulatoare și una pentru o cameră video. Înțelegeți ce înseamnă acest lucru, poate fi doar o persoană care a observat cel puțin o dată o operațiune „tradițională”. inima deschisa.

    Acțiunile echipei, „deschiderea” toracelui pacientului, fac o impresie de neșters asupra noului venit (pe o misiune jurnalistică a trebuit cândva să joc acest rol). Îmi amintesc și acum de târâturile de pe tot corpul meu de la țipăitul teribil al unui ferăstrău circular care tăia sternul și de o rană uriașă în care mâinile mele în mănuși de cauciuc însângerate se năpusteau.

    În Statele Unite, bypass-ul sau bypass-ul coronarian este cea mai frecventă intervenție chirurgicală pe cord deschis. 375 de mii de persoane sunt supuse anual acestei proceduri aici. Introducerea pe scară largă a „da Vinci” le-ar putea ușura semnificativ soarta, ajutând pacienții să se recupereze mai repede după operație și să fie externați mai devreme din spitale.

    Chirurgul-șef de la centrul Arizona în care este testat Da Vinci, dr. Alan Hamilton, este în general încrezător că robotica va revoluționa chirurgia. Până acum, această revoluție abia la început, dar în... cinema „da Vinci” a făcut deja zgomot. Robotul chirurgical a jucat un rol în cel mai recent film James Bond, Die Another Day.

    La începutul filmului, este prezentată o vedere de aproape a trei mâini mecanice bâjbând peste corpul agentului capturat 007. „Chirurgii și spionii sunt similari între ei, deoarece se străduiesc să-și îndeplinească sarcinile fără agitație inutilă și folosind cea mai recentă tehnologie”, a spus un purtător de cuvânt al Imperial College London, unde lucrează acum „da Vinci”. - Filmele cu James Bond m-au fascinat întotdeauna cu demonstrarea unor inovații tehnice fără precedent. Dar nu m-am gândit niciodată că într-o zi departamentul pe care îl conduc va colabora cu producătorii James Bond.”

    Da Vinci este doar un exemplu de dezvoltare a unei noi industrii în medicină.

    Alți roboți sunt utilizați într-o mare varietate de operații, inclusiv operații pe creier. Până acum, aceste dispozitive sunt destul de greoaie, dar medicii speră la asistenți în miniatură. Vara trecută, de exemplu, departamentul de energie al Laboratorului Național American Sandia din Albuquerque a construit deja cel mai mic robot din lume, înalt de un centimetru. Și corporația britanică Nanotechnology Development dezvoltă pesmetul Fractal Surgeon, care se va asambla independent din blocuri și mai mici în interiorul corpului uman, va efectua acțiunile necesare acolo și se va dezasambla singur.

    Acum robotul este echipat cu cei mai avansați „ochi” din lume (după cum demonstrează comunicatul de presă al companiei). El a avut viziune tridimensională înainte, dar înaltă definiție a fost obținută abia acum.

    Noua versiune permite doi chirurgi să monitorizeze operația deodată, unul dintre aceștia poate să asiste și să învețe de la colegii seniori. Ecranul de lucru poate afișa nu numai imaginea de la camere, ci și doi parametri suplimentari, de exemplu, ultrasunete și date ECG.

    Da Vinci cu mai multe brațe vă permite să operați cu mare precizie și, prin urmare, cu o intervenție minimă în corpul pacientului. Ca urmare, recuperarea după intervenție chirurgicală este mai rapidă decât de obicei (foto 2009 Intuitive Surgical)

    Încă o veste interesantă. Cercetătorii de la Universitatea Vanderbilt (SUA) au prezentat conceptul unui nou sistem cognitiv automat, TriageBot. Mașinile se vor colecta informatii medicale, faceți măsurători de diagnostic de bază și, în cele din urmă, faceți diagnostice provizorii în timp ce oamenii se confruntă cu probleme mai presante. Drept urmare, pacienții vor aștepta mai puțin, iar specialiștii vor respira mai liber și vor reduce semnificativ numărul de erori.” Progresele recente în proiectarea roboților umanoizi, tehnologia senzorială și arhitectura controlului cognitiv au făcut posibil un astfel de sistem”, – subliniază. co-autor al proiectului Mitch Wilkes.În SUA aproximativ 40% pacienți din secțiile de urgență sunt internați într-o stare care pune viața în pericol. Medicii trebuie să le acorde prioritate. Roboții ar putea prelua restul de 60%.Dacă proiectul se va dovedi de succes, în cinci ani vor apărea terminale electronice, precum cele instalate în aeroporturi, lângă ghișeul de check-in, precum și scaune speciale „inteligente” și roboți mobili. internare, pacientul trebuie mai întâi să se înregistreze. În sistemul propus, însoțitorul va putea introduce toate datele necesare printr-un terminal cu ecran tactil. Sunt posibile solicitări vocale. În acest caz, automatul va fi capabil să recunoască prezența informațiilor critice (de exemplu, durere acută în piept) și să informeze medicul despre aceasta, astfel încât pacientul să poată fi tratat cât mai curând posibil. În caz contrar, pacientul va fi direcționat către sala de așteptare.În conformitate cu aceste informații inițiale este elaborat un plan mai detaliat de diagnosticare a pacientului. În sistemul propus, cele mai simple proceduri pot fi efectuate deja în sala de așteptare, pe un scaun special care va măsura tensiunea arterială, pulsul, saturația de oxigen din sânge, frecvența respiratorie, înălțimea și greutatea În plus, asistenții mobili vor verifica periodic starea. a pacienților în sala de așteptare, acordând o atenție deosebită tensiunii arteriale, frecvenței pulsului și, eventual, intensității durerii. În cazul unei schimbări critice, robotul trebuie să informeze personalul uman Elementul final al sistemului TriageBot este administratorul care monitorizează mașinile, comunică cu baza de date a spitalului și servește ca intermediar între automatizare și personalul medical. este planificată efectuarea unei serii de studii în timpul cărora se va determina setul exact.funcțiile roboților și a acestora. aspect... Prototipurile sunt dezvoltate în paralel.

    Pentru calcule mai precise și mai convenabile, oamenii de știință au creat un robot minunat, un farmacist. Un miracol electro-mecanic care lucrează în subsolul mare al Spitalului Presbiterian din Albuquerque, New Mexico se numește Rosie. „Parintele” acestei unități mecanice puternice, care se deplasează de-a lungul unei șine de patru metri într-o cameră de sticlă întunecată, este noua divizie a Intel - Intel Community Solutions, care folosește realizările companiei pentru a rezolva problemele sociale.

    Statul Kazan

    Universitatea de Tehnologie

    Rezumat pe subiect:

    Robotica în medicină

    Completat de un student al grupului

    A.R. Nigmatullin

    Kazan 2010.


    Introducere

    1. Tipuri de roboți medicali

    Concluzie


    Introducere

    În epoca dezvoltării rapide a științei și tehnologiei, apar multe inovații diferite în diferite domenii. Rafturile supermarketurilor sunt pline cu alimente exotice, hainele realizate din cele mai noi materiale apar în centrele comerciale și, chiar mai departe, în hipermarketurile de electronice, este imposibil să ții pasul cu dezvoltarea noilor invenții. Tot vechiul familiar este rapid înlocuit cu extraordinarul, noul, cu care nu este atât de ușor să te obișnuiești. Dar dacă nu ar exista progres, atunci oamenii nu ar fi cunoscut multe mistere care nu au fost încă dezvăluite, iar natura ni le ascunde cu grijă. Cu toate acestea, datorită profesionalismului înalt al fizicienilor moderni, dezvoltările în diverse domenii sunt realizate non-stop. O persoană obișnuită era cu greu nedumerită de întrebarea ce nou ar putea fi introdus în această lume deja infinit civilizată și progresivă. De exemplu, luați în considerare lumea noastră, așa cum a fost chiar acum o sută de ani. Nu existau televizoare, computere, electrocasnice, fără de care o persoană modernă din viața de zi cu zi pur și simplu nu se putea descurca nici măcar acum 10 ani, când telefoanele mobile tocmai apăreau și erau voluminoase și foarte puțin funcționale, ca și în tehnologia computerelor. Știința duce lumea înainte și orice inovație este necesară în orice domeniu al vieții umane. În acest exemplu, aș dori să aleg ca aspect specific - domeniul medicinei, sau mai degrabă potențialul tehnic al acestuia. De asemenea, medicina nu stă pe loc, apar dispozitive mai noi sofisticate pentru susținerea vieții umane, un exemplu în acest sens pot fi multe dispozitive, de exemplu, un aparat pentru ventilație pulmonară artificială sau un aparat renal artificial etc. Au apărut contoarele de zahăr din sânge în miniatură, pulsurile electronice și tensiometrele, această listă putând fi completată de multe ori. Mai precis, aș dori să mă opresc asupra exemplului introducerii roboticii în industria medicală. Diverși roboți au fost creați de oameni încă de la sfârșitul secolului al XX-lea, de-a lungul timpului au fost îmbunătățiți și modernizați semnificativ. În momentul de față există roboți - asistenți, dezvoltare militară a roboților, spațial, casnic și bineînțeles medical. În continuare, merită să aruncăm o privire mai atentă la ce tipuri de roboți și pentru ce aplicație există la un moment dat.


    Tipuri de roboți medicali

    Una dintre cele mai faimoase și celebrate realizări din ultima vreme a devenit un robot numit „Da Vinci”, care, după cum ați putea ghici, a fost numit după marele inginer, artist și om de știință Leonardo Da Vinci. Noutatea permite chirurgilor să efectueze cele mai complexe operații fără a atinge pacientul și cu afectarea minimă a țesuturilor acestuia. Robotul, care poate fi folosit în cardiologie, ginecologie, urologie și chirurgie generală, a fost demonstrat de Centrul Medical al Universității de Stat din Arizona și Departamentul de Chirurgie.

    În timpul operației cu „da Vinci”, chirurgul se află la câțiva metri de masa de operație la computer, pe monitorul căruia este prezentată o imagine tridimensională a organului operat. Medicul controlează instrumentele chirurgicale subțiri care pătrund în corpul pacientului prin găuri mici. Aceste instrumente telecomandate pot fi folosite pentru operații precise pe zone mici și greu accesibile ale corpului.

    Primul bypass complet endoscopic din lume, efectuat recent la Columbia Presbyterian Medical Center din New York, este dovada capacităților extraordinare ale lui Da Vinci. O operație unică a fost efectuată de directorul centrului de chirurgie cardiacă robotică, Michael Argenziano, și de șeful secției de chirurgie cardiotoracică, dr. Craig Smith. Cu toate acestea, au folosit doar trei găuri mici - două pentru manipulatoare și una pentru o cameră video. Înțelegeți ce înseamnă acest lucru, poate fi doar o persoană care a urmărit cel puțin o dată operația „tradițională” pe cord deschis.

    Acțiunile echipei, „deschiderea” toracelui pacientului, fac o impresie de neșters asupra noului venit (pe o misiune jurnalistică a trebuit cândva să joc acest rol). Îmi amintesc și acum de târâturile de pe tot corpul meu de la țipăitul teribil al unui ferăstrău circular care tăia sternul și de o rană uriașă în care mâinile mele în mănuși de cauciuc însângerate se năpusteau.

    În Statele Unite, bypass-ul sau bypass-ul coronarian este cea mai frecventă intervenție chirurgicală pe cord deschis. 375 de mii de persoane sunt supuse anual acestei proceduri aici. Introducerea pe scară largă a „da Vinci” le-ar putea ușura semnificativ soarta, ajutând pacienții să se recupereze mai repede după operație și să fie externați mai devreme din spitale.

    Chirurgul-șef de la centrul Arizona în care este testat Da Vinci, dr. Alan Hamilton, este în general încrezător că robotica va revoluționa chirurgia. Până acum, această revoluție abia la început, dar în... cinema „da Vinci” a făcut deja zgomot. Robotul chirurgical a jucat un rol în cel mai recent film James Bond, Die Another Day.

    La începutul filmului, este prezentată o vedere de aproape a trei mâini mecanice bâjbând peste corpul agentului capturat 007. „Chirurgii și spionii sunt similari între ei, deoarece se străduiesc să-și îndeplinească sarcinile fără agitație inutilă și folosind cea mai recentă tehnologie”, a spus un purtător de cuvânt al Imperial College London, unde lucrează acum „da Vinci”. - Filmele cu James Bond m-au fascinat întotdeauna cu demonstrarea unor inovații tehnice fără precedent. Dar nu m-am gândit niciodată că într-o zi departamentul pe care îl conduc va colabora cu producătorii James Bond.”

    Da Vinci este doar un exemplu de dezvoltare a unei noi industrii în medicină.

    Alți roboți sunt utilizați într-o mare varietate de operații, inclusiv operații pe creier. Până acum, aceste dispozitive sunt destul de greoaie, dar medicii speră la asistenți în miniatură. Vara trecută, de exemplu, departamentul de energie al Laboratorului Național American Sandia din Albuquerque a construit deja cel mai mic robot din lume, înalt de un centimetru. Și corporația britanică Nanotechnology Development dezvoltă pesmetul Fractal Surgeon, care se va asambla independent din blocuri și mai mici în interiorul corpului uman, va efectua acțiunile necesare acolo și se va dezasambla singur.

    Acum robotul este echipat cu cei mai avansați „ochi” din lume (după cum demonstrează comunicatul de presă al companiei). El a avut viziune tridimensională înainte, dar înaltă definiție a fost obținută abia acum.

    Noua versiune permite doi chirurgi să monitorizeze operația deodată, unul dintre aceștia poate să asiste și să învețe de la colegii seniori. Ecranul de lucru poate afișa nu numai imaginea de la camere, ci și doi parametri suplimentari, de exemplu, ultrasunete și date ECG.

    Da Vinci cu mai multe brațe vă permite să operați cu mare precizie și, prin urmare, cu o intervenție minimă în corpul pacientului. Ca urmare, recuperarea după intervenție chirurgicală este mai rapidă decât de obicei (foto 2009 Intuitive Surgical)

    Încă o veste interesantă. Cercetătorii de la Universitatea Vanderbilt (SUA) au prezentat conceptul unui nou sistem cognitiv automat, TriageBot. Aparatele vor colecta informații medicale, vor efectua măsurători de diagnostic de bază și, în cele din urmă, vor face diagnostice provizorii, în timp ce oamenii se confruntă cu probleme mai presante. Drept urmare, pacienții vor aștepta mai puțin, iar specialiștii vor respira mai liber și vor reduce semnificativ numărul de erori.” Progresele recente în proiectarea roboților umanoizi, tehnologia senzorială și arhitectura controlului cognitiv au făcut posibil un astfel de sistem”, – subliniază. co-autor al proiectului Mitch Wilkes.În SUA aproximativ 40% pacienți din secțiile de urgență sunt internați într-o stare care pune viața în pericol. Medicii trebuie să le acorde prioritate. Roboții ar putea prelua restul de 60%.Dacă proiectul se va dovedi de succes, în cinci ani vor apărea terminale electronice, precum cele instalate în aeroporturi, lângă ghișeul de check-in, precum și scaune speciale „inteligente” și roboți mobili. internare, pacientul trebuie mai întâi să se înregistreze. În sistemul propus, însoțitorul va putea introduce toate datele necesare printr-un terminal cu ecran tactil. Sunt posibile solicitări vocale. În acest caz, automatul va fi capabil să recunoască prezența informațiilor critice (de exemplu, durere acută în piept) și să informeze medicul despre aceasta, astfel încât pacientul să poată fi tratat cât mai curând posibil. În caz contrar, pacientul va fi direcționat către sala de așteptare.În conformitate cu aceste informații inițiale este elaborat un plan mai detaliat de diagnosticare a pacientului. În sistemul propus, cele mai simple proceduri pot fi efectuate deja în sala de așteptare, pe un scaun special care va măsura tensiunea arterială, pulsul, saturația de oxigen din sânge, frecvența respiratorie, înălțimea și greutatea În plus, asistenții mobili vor verifica periodic starea. a pacienților în sala de așteptare, acordând o atenție deosebită tensiunii arteriale, frecvenței pulsului și, eventual, intensității durerii. În cazul unei schimbări critice, robotul trebuie să informeze personalul uman Elementul final al sistemului TriageBot este administratorul care monitorizează mașinile, comunică cu baza de date a spitalului și servește ca intermediar între automatizare și personalul medical. este planificată efectuarea unei serii de studii în cadrul cărora se va determina setul exact.funcţiile roboţilor şi aspectul lor. Prototipurile sunt dezvoltate în paralel.

    Pentru calcule mai precise și mai convenabile, oamenii de știință au creat un robot minunat, un farmacist. Un miracol electro-mecanic care lucrează în subsolul mare al Spitalului Presbiterian din Albuquerque, New Mexico se numește Rosie. „Parintele” acestei unități mecanice puternice, care se deplasează de-a lungul unei șine de patru metri într-o cameră de sticlă întunecată, este noua divizie a Intel - Intel Community Solutions, care folosește realizările companiei pentru a rezolva problemele sociale.

    Treaba lui Rosie este să pregătească și să distribuie sute de droguri. Lucrează non-stop, practic nu face pauze și în același timp nu greșește deloc. În doi ani și jumătate de serviciu în farmacia spitalului, nu a existat niciun caz în care unui pacient i s-a trimis un medicament greșit. Rata de acuratețe a lui Rosie este de 99,7 la sută, ceea ce înseamnă că sortarea și dozarea medicamentelor eliberate pe bază de rețetă nu diferă niciodată de cele indicate pe rețetele medicilor.

    Mai mult, Rosie a ajutat la identificarea multor erori în timp util. Rosie nu ar trimite niciodată un medicament expirat unei persoane bolnave. Cheia acurateței sale sunt standardele de control al calității de stat încorporate în creierul electronic al mașinii. Între timp, conform datelor Institutul National Sănătatea la Washington din cauza erorilor cu medicamentele din țară, aproximativ 50 de mii de oameni mor în fiecare an. Dar pregătirea și distribuirea medicamentelor nu este singura problemă pe care Spitalul Presbiterian a rezolvat-o cu ajutorul lui Rosie. Înainte de apariția sa, era foarte greu să ținem evidența eliberării medicamentelor: angajații petreceau mult timp numărând pastilele, astfel încât niciunul dintre ele să nu rămână necunoscut. Astăzi robotul Rosie i-a eliberat de această muncă de rutină.

    Dar asta nu este tot. Cu o „mână” mecanică, Rosie alunecă de-a lungul șinei și adună mici pliculețe de pastile care atârnă de-a lungul pereților, fiecare având un cod de bare unic. Apoi le pune în plicuri sigilate și le trimite pacienților.

    S-au născut și doi roboți asistenți - un robot dădacă care are grijă de persoanele bolnave, în special de cei care suferă de boala Alzheimer, și un robot kinetoterapeut, care permite persoanelor care au suferit un AVC să se adapteze mai repede.

    Recent, pacienții americani cu boala Alzheimer au primit un asistent care le facilitează comunicarea cu medicii și rudele. Dotat cu camera, ecran si tot ce este necesar pentru comunicarea wireless prin Internet, robotul Companion permite medicului sa contacteze pacientul care se afla intr-o clinica de specialitate. Robotul este, de asemenea, folosit pentru a instrui personalul, pentru a ajuta pacienții cu probleme de mobilitate și pentru a comunica între pacienți și copii. În mod ciudat, pacienții, care de obicei sunt reticenți în a accepta totul nou, l-au tratat destul de bine pe interlocutorul mecanic: l-au arătat cu degetul, au râs, chiar au încercat să-i vorbească.

    Yulin Wang, directorul executiv al InTouch Health, care a creat aparatul, a declarat că utilizarea roboților în îngrijirea persoanelor în vârstă ar putea atenua problema unei națiuni îmbătrânite. În condițiile în care până în 2010 numărul pensionarilor din țară va crește la 40, iar până în 2030 - la 70 de milioane, acest lucru este foarte important. Între timp, firma își va închiria roboții caselor de bătrâni. În viitor, compania plănuiește să creeze roboți care pot propulsa un scaun cu rotile.

    Un adevărat pas în viitor a fost făcut de inginerii de la MIT, înlocuind un kinetoterapeut cu un robot. După cum știți, persoanele care au suferit un accident vascular cerebral uită mult timp de viața lor obișnuită. Multe luni și chiar ani, ei învață din nou să meargă, să țină o lingură în mâini, să facă acele acțiuni cotidiene la care nici măcar nu s-au gândit înainte. Acum pot fi ajutați nu numai de medici, ci și de roboți.

    Vorbim despre sedinte de kinetoterapie necesare restabilirii coordonarii miscarilor mainilor. Acum, pacienții lucrează de obicei cu medici care le arată exercițiile adecvate. În secția de reabilitare a Spitalului din Boston City, unde noua instalație este testată, un convalescent de un accident vascular cerebral este invitat să se deplaseze pe ecran cu ajutorul unui joystick. traiectorie dată cursor mic. Dacă o persoană nu poate face acest lucru, un joystick controlat de computer cu ajutorul motoarelor electrice încorporate își va muta singur mâna în poziția dorită.

    Medicii au fost mulțumiți de munca noutății. Spre deosebire de un om, un robot poate efectua aceleași mișcări de mii de ori pe zi fără a obosi. În ceea ce privește medicii înșiși, aceștia nu ar trebui să se teamă de șomaj: în loc să stea ore întregi cu pacienții, vor putea dezvolta noi programe de formare mai eficiente.

    Deoarece medicina este un domeniu de știință destul de extins, nu a fost fără intervenția nanotehnologiei moderne. Iată ce trebuie remarcat în această secțiune.

    Bacteriile care zboară neregulat sub microscop îngheață brusc pe loc. Apoi, ca de acord, încep să se alinieze în linie dreaptă. În câteva secunde, microbii își iau locul în coloană, iar apoi întreaga formațiune începe să se miște - bacteriile, ca la comandă, se întorc simultan spre stânga.

    Mișcările microbiene sunt într-adevăr controlate. Acest lucru este realizat de un om de știință care stă la consolă - profesor la Ecole Polytechnique din Montreal, Sylvan Martel. Instalația creată de omul de știință canadian controlează mișcarea bacteriilor folosind un câmp magnetic cu o precizie de miimi de milimetru. Recent, un cercetător și-a arătat dispozitivul în acțiune. 5000 de bacterii au mutat într-o manieră coordonată blocuri de polimeri microscopice într-o picătură de apă și au făcut o structură în miniatură din ele.

    Acesta este doar începutul testului. În viitorul apropiat, o astfel de „forță de muncă” poate fi folosită cu beneficii mai mari - în medicină. De mulți ani, laboratoarele din întreaga lume încearcă să creeze MICROBOȚI care ar putea efectua diverse operații în interiorul corpului pacientului. Lucrurile nu au mers mai departe decât cele mai simple prototipuri de ingineri. Acum, oamenii de știință au ocazia să facă o cale inversă - microorganismele înlocuiesc dispozitive complexe și ineficiente.

    Structura ridicată de bacterii poate fi văzută doar la microscop. Seamănă cu o piramidă egipteană. Asemănările nu sunt întâmplătoare. „Piramidele sunt unul dintre primii pași pe care îi fac oamenii pentru a crea structuri cu adevărat complexe”, spune Silvan Martel. „Ne-am gândit că ar fi simbolic dacă microorganismele ar face exact o astfel de sarcină.” De-a lungul anilor au fost construite adevărate piramide, iar bacteriile au finalizat modelul în 15 minute. Asta în ciuda faptului că blocurile de construcție erau mult mai mari decât „muncitorii” înșiși.

    Microorganismele au lucrat împreună. La microscop, 5000 de bacterii arătau ca un nor întunecat solid. Acest roi atârnă peste una dintre „cărămizi”. În următoarea secundă, microbii încep să împingă încet, dar sigur blocul în locul specificat în desen. „Până acum testăm tehnologia”, spune Martel. „În principiu, poți face aceleași lucruri mult mai repede”.

    Secretul succesului constă în abilitățile remarcabile ale acestor microorganisme. Oamenii de știință canadieni folosesc bacteria Magnetospirillum magnetotacticum în munca lor. „S-au dovedit a fi adevărați deținători de recorduri”, explică Martel. „Ei se mișcă cu un ordin de mărime mai repede decât alte bacterii”. În plus, aceste microorganisme sunt sensibile la câmpurile magnetice - acumulează compuși de fier în cantități mari. Oamenii de știință nu înțeleg încă foarte bine de ce microbii înșiși au nevoie de acest lucru. Dar acum este clar cum o persoană poate folosi o astfel de caracteristică. Folosind un câmp magnetic, Martel face bacteriile să se întoarcă în direcția corectă. Apoi se mișcă independent - au flageli speciali care funcționează ca elicele navelor.

    Ei se pot mișca nu numai într-o picătură de apă la microscop. Un om de știință canadian a injectat bacterii în sângele șobolanilor de laborator și, folosind un câmp magnetic, a forțat microbii să manevreze în vase. S-a dovedit că bacteriile sunt capabile să se miște chiar și împotriva curentului. Adevărat, au reușit să depășească fluxul doar în capilare mici, unde sângele a circulat încet. În arterele mari, „înotătorii” au fost aruncați în aer fără speranță - viteza fluidului acolo a atins câteva zeci de centimetri pe secundă. Acești microbi nu sunt capabili să se înmulțească în sânge, prin urmare, prezența lor nu a afectat sănătatea rozătoarelor. Microorganismele s-au mișcat prin vase o perioadă de timp, apoi au murit.

    Eficiența motoarelor bacteriene va fi invidia oricărui inginer. „Principala problemă cu care încercările de a crea MICROBOȚI medicali sunt zădărnicite este dimensiunea lor”, spune Vladimir Lobaskin, fizician la University College Dublin. „Cerințele de dimensiune pentru aceste dispozitive sunt de așa natură încât le este foarte dificil să creeze un motor suficient de puternic.” Lobaskin însuși este angajat în calcule teoretice ale eficienței unor astfel de motoare microscopice. „Caracteristicile tehnice” ale bacteriei Martel au făcut o mare impresie asupra fizicianului: „Acesta este un sistem aproape gata făcut pentru rezolvarea problemelor medicale”.

    Se pare că dezvoltatorii MICROBOȚILOR adevărați chiar nu au ce să răspundă. Unul dintre cele mai recente prototipuri a fost creat în urmă cu câțiva ani la Institutul Elvețian pentru Robotică și Sisteme Inteligente. Este o spirală mică de metal care poate fi văzută doar la un microscop foarte puternic. Odată ajuns într-un câmp magnetic alternativ, începe să se rotească și să funcționeze ca o elice. Direcția de mișcare a acestui dispozitiv poate fi controlată și cu ajutorul magneților.

    De-a lungul timpului, dezvoltatorii se așteaptă să-l folosească pentru a livra medicamente în diferite țesuturi. corpul uman... Până acum, nu funcționează prea bine. Aceste produse sunt de aproximativ zece ori mai lente decât „roboții vii” cu care lucrează în Canada. Nici măcar nu este nevoie să vorbim despre manevrele din vasele de sânge. Acest lucru nu este surprinzător, Martel este sigur. De milioane de ani, evoluția a făcut o treabă bună cu bacterii superbe. Va fi foarte dificil să creezi rapid același dispozitiv artificial perfect.

    Din acest motiv, kubiotehnologii de la Universitatea Națională Chunnam din Coreea au încercat să combine două abordări opuse în munca lor. Imiprototipul creat al MICROROBOT medical este construit dintr-un polimer sintetic și celule musculare ale inimii umane - cardiomiocite. Cuștile sunt întinse pe un cadru flexibil din plastic cu picioare speciale. Prin contractare, celulele pun în mișcare întreaga structură, iar dispozitivul începe să-și atingă picioarele. Dezvoltatorii presupun că în viitor astfel de roboți vor putea călători vase de sânge bărbat agățat de pereți. Astfel de produse vor putea funcționa foarte mult timp - „motorul celular” folosește ca combustibil glucoza dizolvată în sânge.

    „Cu doar câțiva ani în urmă, conversațiile cu oroboți care livreau medicamente în anumite puncte ale corpului păreau a fi o fantezie”, spune Alexei Snezhko, fizician la Laboratorul Național Argonne (SUA). „Acum este clar că în viitorul apropiat vor începe să fie testate pe oameni”.

    Cum va arăta este clar acum. Într-un experiment recent, Silvan Martel și colegii săi au injectat în organism un șobolan bolnav de cancer. Și apoi au pus-o într-un tomograf medical. Aceste aparate folosesc puternic campuri magnetice pentru construirea de hărți tridimensionale ale corpului pacientului. După o reproiectare minoră, instalația a devenit un post de comandă pentru microbi. Cu ajutorul acestuia, oamenii de știință au condus bacteriile prin sistemul circulator al unei rozătoare direct în zona tumorii. Microorganismele au furnizat o sarcină de antrenament zonei afectate - o substanță fluorescentă. Martel plănuiește să repete experimentul în curând. De data aceasta, bacteriile vor purta medicamentul anticancer.

    Nanotehnologii au demonstrat, de asemenea, mostre destul de impresionante de e-skin. E-skin a simțit atingerea unui fluture pentru prima dată

    O rețea din cele mai fine filamente semiconductoare, combinată cu electrozi și care se modifică ca răspuns la conductivitatea presiunii cu cauciucul PSR (mai sus), a fost transformată de meșteri din California într-o „clapă de piele” (mai jos) (ilustrări de Kuniharu Takei și colab./Nature Materials ).

    În acest desen al pielii robotului, fiecărui pătrat negru îi corespunde un „pixel”, un punct elementar responsabil de atingere (ilustrare de Ali Javey și Kuniharu Takei, UC Berkeley).Autorii promovează sensibilitatea pielii cu o fantezie colorată: un robot cu un astfel de manipulator ar putea manipula cu ușurință un ou de găină.fără a-l scăpa sau zdrobi (ilustrare de Ali Javey, Kuniharu Takei / UC Berkeley).

    O altă ilustrare a sensibilității senzorului Stanford: detectează atingerea fluturelui peruan Chhorinea faunus (foto L.A. Cicero / Universitatea Stanford).

    Multe copii au fost deja sparte în jurul problemei creării unui analog robot al celui mai mare organ uman. Întrebare principală- cum să reproduci o sensibilitate incredibilă piele cine poate simți briza unei insecte zburătoare? Recent, două grupuri de cercetare din California și-au anunțat simultan răspunsurile impresionante.

    Prima echipă, de la Universitatea din California din Berkeley, a ales nanofirele ca element cheie pentru pielea lor artificială. Potrivit oamenilor de știință într-un comunicat de presă, aceștia au crescut filamente minuscule de germaniu și siliciu pe un tambur special, apoi le-au rulat pe un substrat - film adeziv de poliimidă.

    Drept urmare, oamenii de știință au obținut un material elastic, a cărui structură includea nanofire care joacă rolul de tranzistori.

    Pe deasupra, cercetătorii au aplicat un strat izolator cu un model periodic de găuri subțiri și chiar mai mare cauciuc sensibil la atingere (PSR). Au fost aduse punți conductoare între cauciuc și nanofire folosind fotolitografie (pentru aceasta, găurile din izolator). a fost nevoie de un strat) și, în cele din urmă, s-a presărat sandwich cu o peliculă subțire de aluminiu - electrodul final. (Autorii sistemului au prezentat detaliile în Nature Materials.) Un astfel de set elastic este capabil să identifice și să localizeze cu precizie zonele în care se aplică presiune.Numele acestei tenuri este banal și previzibil - e-skin. Tehnologie nouă vă permite să utilizați o varietate de materiale ca substrat, de la plastic la cauciuc, precum și să includeți molecule de diferite substanțe, de exemplu, antibiotice (care pot fi foarte importante). centimetri, o matrice de 19 x 18 pixeli. Fiecare dintre ele conținea sute de nanopode. Un astfel de sistem a fost capabil să înregistreze presiuni de la 0 la 15 kilopascali, similare nivelurilor de stres experimentate de pielea umană atunci când tastează pe o tastatură sau ține un obiect mic.

    Ali Javey, șeful proiectului e-skin din Berkeley (fotografie de UC Berkeley)

    Oamenii de știință indică un avantaj foarte clar al dezvoltării lor față de analogi. Majoritatea proiectelor de acest fel se bazează pe materiale organice flexibile care necesită tensiuni înalte pentru a funcționa.

    Pielea sintetică Berkeley este prima realizată pe bază de semiconductori anorganici monocristalini. Funcționează la doar 5 volți. Dar ceea ce este și mai interesant - experiența a arătat că e-skin poate rezista până la 2000 de curbe cu o rază de 2,5 milimetri fără pierderea sensibilității.

    Manipulatoarele sensibile capabile să manipuleze obiecte fragile pot fi considerate ca un domeniu evident de aplicare pentru o astfel de piele în viitor.

    O mână cibernetică ultra-atentă poate fi echipată suplimentar cu senzori de căldură, radioactivitate, substanțe chimice, acoperită cu un strat subțire de medicamente și folosită pe „degetele” chirurgilor roboti sau salvatorilor.

    În acest din urmă caz ​​(când roboții lucrează cu oameni), faptul că pielea electronică de la Berkeley, ca și pielea umană, simte o atingere aproape instantaneu (în câteva milisecunde) va fi foarte important din punct de vedere al siguranței. În teorie, ar putea acoperi complet brațul robotului sau chiar întreaga mașină.

    Sus: profesorul Zhenan Bao, lider de proiect Stanford Partea de jos: această peliculă polimerică simplă cu conductori de aluminiu a servit drept punct de plecare pentru noua piele (Fotografie de L.A. Cicero / Universitatea Stanford, Stefan C. B. Mannsfeld și colab./Nature Materials).

    A doua dezvoltare, originară de la Universitatea Stanford, are o abordare diferită. Potrivit oamenilor de știință într-un comunicat de presă, aceștia au plasat un strat de cauciuc turnat foarte elastic între cei doi electrozi.

    Un astfel de film acumulează sarcini electrice ca un condensator. Presiunea comprimă cauciucul - și aceasta, la rândul său, modifică numărul de sarcini electrice pe care le poate stoca sandvișul, care este determinat de electronică datorită setului de electrozi.

    Procesul descris vă permite să detectați cea mai ușoară atingere, pe care oamenii de știință au dovedit-o prin experiență. Ei au folosit muște ca „tester.” În timpul experimentului, o matrice pătrată cu o latură de șapte centimetri și o grosime de un milimetru a simțit aterizarea insectelor cântărind doar 20 de miligrame și a reacționat la atingerea lor cu viteză mare.

    La microscop, matricea arată ca un câmp punctat cu piramide ascuțite. Într-un astfel de material, aceste piramide pot fi de la sute de mii la 25 de milioane pe centimetru pătrat, în funcție de rezoluția spațială necesară.

    O astfel de tehnică (în loc să utilizeze un strat continuu de cauciuc) era necesară, deoarece materialul monolitic, după cum sa dovedit, și-a pierdut proprietățile atunci când a fost stors - precizia înregistrării taxelor a scăzut. Iar spațiul liber din jurul piramidelor microscopice le permite să se deformeze cu ușurință și să-și refacă forma inițială după îndepărtarea sarcinii.

    Flexibilitatea și durabilitatea pielii electronice Stanford s-au dovedit a fi foarte ridicate. Nu poate fi întins, dar este foarte posibil să îl îndoiți înfășurându-l, de exemplu, un braț robot.

    Prin urmare, oamenii de știință văd din nou roboții chirurgicali ca domenii de aplicare pentru dezvoltarea lor. Dar nu numai. Pielea artificială ar putea deveni baza pentru bandajele electronice, susțin cercetătorii americani, capabile să dea un semnal atunci când sunt strânse prea slab sau periculos de puternice. Și astfel de senzori ar putea înregistra cu exactitate gradul de compresie de către mâinile volanului, avertizând șoferul la timp că adoarme.

    Ambele echipe susțin că vor continua să dezvolte această direcție de experimentare. Așadar, roboții viitorului, cel mai probabil, vor avea în continuare piele cu capacități apropiate de un om. Și lăsați-l să fie vizibil diferit de al nostru - sensibilitatea sa va da un nou sens conceptului de robot android.

    O declarație senzațională a fost făcută de o companie care produce plăci video pentru computere. De curând am scris despre prima operație chirurgicală efectuată exclusiv de mâini robotizate, când NVIDIA a pregătit o altă „bombă” din lumea medicinei. La conferința California GTC 2010, producătorul de cipuri grafice a anunțat o idee foarte îndrăzneață - de a efectua o intervenție chirurgicală pe inimă... fără stop cardiac sau deschiderea toracelui!

    Un chirurg robot va efectua operația folosind manipulatoare aduse la inimă prin mici orificii din pieptul pacientului. Tehnologia imagistică din mers digitalizează inima care bate, arătându-i chirurgului un model tridimensional care poate fi folosit pentru a se orienta exact ca și cum ar privi inima printr-un piept deschis. Principala problemă este că inima se mișcă mult într-un timp scurt - dar, potrivit dezvoltatorilor, puterea sistemelor de calcul moderne bazate pe GPU-uri NVIDIA va fi suficientă pentru a vizualiza organul, sincronizând mișcările instrumentelor robotului cu bătăile inimii. Datorită acestui fapt, se creează efectul de imobilitate - nu are nicio diferență pentru chirurg dacă inima este „în picioare” sau lucrează, deoarece manipulatorii robotului efectuează mișcări similare, compensând bătaia!

    Până acum, toate informațiile despre această tehnologie incredibilă constau într-o scurtă demonstrație video, dar așteptăm cu nerăbdare mai multe informații de la NVIDIA. Cine ar fi crezut că o companie de plăci video plănuia să revoluționeze chirurgia...

    Iar meseriașii japonezi nu încetează să uimească cu noutăți plăcute. Noul urs robot poartă oameni în brațe

    Japonezii au optat pentru o „imagine favorabilă a unui ursuleț de pluș”, crezând că un robot umanoid nu ar face decât să sperie pacienții (foto de RIKEN, Tokai Rubber Industries)

    Institutul Japonez de Cercetări Fizice și Chimice (BMC RIKEN) și compania Tokyo Rubber Industries (TRI) au dezvăluit ieri un robot „asemănător unui urs” conceput pentru a ajuta asistentele din spitale. Noua mașină poartă literalmente pacienții în brațe.

    RIBA (RobotforInteractiveBodyAssistance) este o versiune îmbunătățită a Android-ului RI-MAN.

    <...>În comparație cu predecesorul său, RIBA a făcut progrese semnificative.

    La fel ca RI-MAN, un începător este capabil să ridice ușor o persoană dintr-un pat sau din scaun cu rotile, să o ducă pe mâini, de exemplu, la toaletă, apoi să o aducă înapoi și, la fel de ușor, să o așeze în pat sau să stea în pat. un cărucior. Dar dacă RI-MAN transporta doar păpuși cu greutatea de 18,5 kg fixate într-o anumită poziție, RIBA transportă deja persoane vii cu o greutate de până la 61 de kg.

    Înălțimea „ursului” este de 140 de centimetri (RI-MAN - 158 cm), iar împreună cu bateriile cântărește 180 de kilograme (predecesorul are 100 kg). RIBA recunoaște fețele și vocile, execută comenzi vocale, navighează prin datele video și audio colectate, care procesează de 15 ori mai rapid decât RI-MAN și reacționează „flexibil” la cele mai mici schimbări din mediu.

    Brațele noului robot au șapte grade de libertate, capul - unul (mai târziu vor fi trei), în talie - două grade. Corpul este acoperit cu un nou material moale dezvoltat de TRI, precum spuma poliuretanică. Motoarele merg destul de silențios (53,4 dB), iar roțile omnidirecționale permit mașinii să manevreze în spații înguste.

    Ei bine, desigur, fără proteze în medicină nicăieri. Prin urmare, și aici există oameni de știință și ingineri care dezvoltă neobosit noi dispozitive. Și anume, Laboratorul de Fizică Aplicată. D. Hopkins a prezentat o nouă surpriză. În timpul implementării comune a proiectului DARPA și a Laboratorului de Fizică Aplicată. D. Hopkins (Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, APL) a pregătit pentru începutul testării cu participarea umană următoarea generație a mâinii protetice, numită Modular Prosthetic Limb (MPL). Așa cum a fost conceput de dezvoltatori, membrul artificial va fi controlat complet de creier prin senzori implantați în el și chiar va oferi senzații tactile prin trimiterea de impulsuri electrice de la senzori externi în zona corespunzătoare a cortexului cerebral. Luna trecută, APL a anunțat un contract de 34,5 milioane de dolari cu DARPA, care ar trebui să permită cercetătorilor să-și testeze dezvoltarea pe cinci indivizi în următorii doi ani.

    Este de așteptat ca cea de-a treia fază de testare - teste cu participare umană - să conducă la îmbunătățiri atât în ​​sistemul de control al neuroprotezei, cât și în algoritmul de generare a semnalelor de feedback. MPL, care a trecut prin mulți ani de prototipare, suportă 22 de tipuri de mișcări, control independent al fiecărui deget și cântărește la fel ca o mână umană reală (aproximativ 4 kilograme). Cercetătorii intenționează să înceapă testarea echipând un pacient paralizat cu o proteză. Neuroprotezele implementate până acum au fost concepute pentru a înlocui membrele amputate, în timp ce MPL vă permite să acoperiți un număr mai mare de cazuri, inclusiv afecțiuni asociate cu activitatea normală afectată. măduva spinării, întrucât semnalele de control sunt „înlăturate” direct din creier.În cursul îmbunătățirii dezvoltării, cercetătorii au încă de rezolvat un număr considerabil de dificultăți și dificultăți, atât deja cunoscute, cât și care vor fi, fără îndoială, identificate în procesul de testare. Printre aceste probleme se numără durata scurtă de viață a neurointerfețelor care există astăzi. Cipurile de siliciu încorporate în țesuturile lichide ale corpului sunt distruse destul de intens, eșuează și trebuie înlocuite aproximativ la fiecare doi ani. La începutul acestui an, DARPA a anunțat programul Histology for Interface Stability Over Time, care are ca scop creșterea duratei de viață a neuroimplanturilor la 70 de ani.În timp ce APL și DARPA sunt principalii parteneri de dezvoltare, multe alte instituții sunt, de asemenea, implicate în procesul de cercetare. De exemplu, Universitatea din Pittsburgh a finalizat deja lucrările privind implantarea de implanturi la maimuțe pentru a controla brațele robotului, Institutul de Tehnologie din California va ajuta la dezvoltarea designului interfeței creier-calculator, iar Universitatea din Chicago va participa la implementarea unui sistem tactil. sistem de senzori.

    Treptat vor fi introduși roboți asistenți, a căror sarcină va fi să ajute direct medicii, aceste modele fiind deja folosite în unele clinici de medicină străină. Yurina, un robot de la Japan Logic Machine care este capabil să transporte pacientii imobilizati la pat ca o targă de spital, doar că mult mai lină.

    Și mai interesant, Yurina se poate transforma într-un scaun cu rotile controlat de un ecran tactil, controler sau voce. Robotul este suficient de agil pentru a naviga pe coridoare înguste, ceea ce îl face un asistent foarte bun pentru medicii adevărați.Separat, merită menționat și demo-ul video, care cu siguranță merită vizionat cu sunetul activat. Ce i-a ghidat pe regizorii videoclipului, însoțind secvența video cu o muzică atât de prevestitoare, nu vom ști niciodată – totuși, combinația dintre un „robot amabil” și o coloană sonoră complet nepotrivită vă va oferi cu siguranță o porție de râs sănătos.

    Vestea bună a fost inventarea scaunelor cu rotile robotizate, este mult mai convenabil să controlezi acest scaun cu ajutorul unor senzori speciali, dar noutatea necesită unele îmbunătățiri, care vor fi implementate în viitorul apropiat.

    Una dintre cele mai zile frumoaseîn viața unui crescător de câini, poate fi considerat așa atunci când animalul de companie cu patru picioare va stăpâni pe deplin urmărirea proprietarului și îl va însoți mereu și oriunde, fără a necesita tragerea constantă cu lesa. Și datorită eforturilor unei echipe de oameni de știință de la Universitatea Saitama, un concept similar poate fi aplicat acum și la ... scaune cu rotile.

    Scaunul robotizat poartă la bord o cameră și un senzor de distanță, cu ajutorul cărora sistemul monitorizează poziția umerilor unei persoane care merge pe lângă scaun. Datorită acestor dispozitive, scaunul „înțelege” în ce direcție se mișcă persoana, repetându-și în mod corespunzător calea. Pentru o persoană care stă pe scaun, această metodă de mișcare se dovedește a fi mai plăcută, deoarece scaunul cu rotile se mișcă fără probleme și nu este împins înainte de un însoțitor.

    Scaunul robot este, de asemenea, capabil să se aplece în jurul obstacolelor, chiar dacă într-o anumită măsură. Ideea este, fără îndoială, bună, dar necesită ceva muncă. Imaginează-ți următoarea situație: o persoană stă pe un scaun, iar asistentul în acest moment cu cineva vorbește și gesticulează animat (respectiv, făcând mișcări cu trunchiul, umerii și brațele). Se va „târâi” scaunul dintr-o parte în alta tot timpul, repetând mișcările umerilor asistentului? Cu siguranță, creatorii au de lucru.


    Concluzie

    Valoarea roboților ca ajutoare pentru oameni.

    Roboții asistenți joacă un rol important în medicina modernă. Această industrie este încă destul de tânără și se află la stadiul inițial de dezvoltare, dar, în ciuda acestui fapt, unele dezvoltări au fost deja introduse în întreaga lume, funcționează cu succes și aduc asistență de neînlocuit angajaților instituțiilor medicale. Problema principală, în opinia mea, este că dacă în țările dezvoltate cu o economie pozitivă stabilă aceste inovații sunt introduse imediat după robotizarea oficială în masă, atunci în țările în curs de dezvoltare vor ajunge mult mai târziu, iar în țările lumii a treia aceste evoluții vor fi foarte târziu și în viitorul apropiat cu siguranță nu vor fi acestea evoluții unice... Cert este că toate aceste produse sunt foarte scumpe și pentru achiziționarea lor va fi nevoie de o finanțare considerabilă, pe care nu și le pot permite toate țările. Prin urmare, în viitor, este necesar să se ridice problema reducerii costului acestui echipament în limite rezonabile, cu ajutorul anumitor conferințe și întâlniri ale șefilor de guvern.

  • Se încarcă ...Se încarcă ...