Свяжитесь с нами
 

Медицинские роботы Управление роботом в теле

7 октября 2017 | Автор: admin | Просмотров: 102
Не так давно мы писали, что медицинские микро- и нанороботы, которые должны перемещаться внутри человеческого организма в нужное место, приводятся в движение извне магнитными полями или другими видами энергии, такими как свет, тепло или электричество. Из перечисленных полей, магнитное поле выглядит наиболее привлекательным. Его относительно легко включить/выключить, структурировать в пространстве и изменять во времени. Эти свойства магнитного поля особенно важны, потому что наноробота не только нужно заставить двигаться, но и управлять его движением. Вот что об этом говорят робототехники.
Управление роботом в теле

«Есть два способа управления роботом в человеческом теле. Можно пытаться создать крошечного сложного по конструкции автономного робота, в котором будут источник энергии, движитель и система навигации. Но это чрезвычайно сложная задача. Или просто делается робот с крошечным кусочком ферромагнитного материала, который «отвечает» на магнитные поля. И управляйте этим кусочком извне при помощи больших электромагнитов. Последний подход значительно менее сложен. Но у него есть один главный недостаток: очень трудно управлять «роем» роботов. Вот в чём проблема. Магнитные поля (будучи полями) трудно ограничены в определенной области пространства. Если для создания магнитного поля использовать что-то похожее на клинический магниторезонансный сканер (МРТ), получится магнитное поле, которое будет одинаково влиять на всё ферромагнитное внутри человека: будет ли это один робот, или их «рой». Если нужно, чтобы два различных робота в рое сделали две разных вещи, результат будет отрицательным.
Один потенциальный способ обойти это – сделать каждого из роботов в рое немного отличающимся по своим свойствам. Чтобы одинаковое воздействие на них магнитного поля приводило к различным результатам воздействия.
Однако, в недавно опубликованной работе исследователи из Германии описывают более прогрессивный метод, который может использовать магнитные поля, чтобы выборочно привести в действие отдельные микророботы или даже отдельные компоненты микророботов, даже если они все сделаны из одинакового материала и расположены в одном и том же поле. Давайте посмотрим видео.

Вот как это работает. В общем магнитном поле, которое генерирует устройство, есть «дыра», называемая «точкой свободного поля» (FFP). В этой точке встречаются множество магнитных полей (каждое генерируется отдельной обмоткой). В FFP градиент магнитного поля низкий. Внутри FFP также создаётся слабое вращающееся магнитное поле, которое не выходит за пределы «точки свободного поля». Зачем это нужно?
Если в FFP находится микрообъект, восприимчивый к действию вращающегося магнитного поля, он будет вращаться. А вне FFP вращение такого микрообъекта блокируется. Перемещая FFP, можно выбрать, какие микрообъекты будут заблокированы, а какие будут вращаться.
В случае, показанном в видео, «блокировка» это - винты, наклоняемые боковым полем, таким образом, что они не могут вращаться. В то время как FFP – область нулевого наклона, что означает, что винты могут вращаться свободно. Аппаратные средства, используемые в этом исследовании, смогли индивидуально привести в действие винты, расположенные на расстоянии друг от друга в 3 миллиметра.
Управление роботом в теле

Исследователи предлагают несколько различных путей практического применения этой технологии:
Один класс применений основывается на механизмах, которые приводят в действие несколько винтов, но которыми управляют индивидуально. В ортопедии это может быть имплантаты, форма которых может быть адаптирована к процессу лечения. В применениях, таких как удлинение конечности или сколиоз на начальной стадии, механизм на основе нескольких управляемых винтов может предложить более высокую адаптацию растяжимых протезов или стержней роста к условиям их функционирования. Кроме того, подход может быть полезным в микроструйной технике, где крошечные магнитные насосы и клапаны могут быть индивидуально приведены в действие без электрической или механической связи.
Другой класс применений связан с простыми микромашинами для местной доставки лекарств, такими как выпуск лекарственного средства с дистанционным управлением из впрыскиваемых в сосуды магнитных микротаблеток.
Удалённо переключаемые радиоактивные «семена» – особый случай этого класса. Переключаемые «семена» позволили бы использование радиоактивных источников с более длинным периодом полураспада или более высокими мощностями доз. Потому что радиация может быть «выключена» (экранирована) после того, как была применена нужная доза. Кроме того, мигрирующие семена, находящиеся слишком близкий к здоровой ткани или чувствительным органам, могли бы быть «выключены». Используя винтовые экраны, можно создать направленные «семена» с удалённо управляемым направлением излучения. Они позволили бы уменьшить воздействие радиации на здоровую ткань. Кроме того, при помощи катетера переключаемые «семена» можно ввести в сосуд, питающий опухоль, так, чтобы они проникли в опухоль и заблокировали мелкие сосуды. А после этого – удалённо «включать» только эти «семена».

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Добавление комментария

Имя:*
E-Mail:*
Введите два слова, показанных на изображении: *