مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت) : یک مهندس مکانیک دانشگاه استنفورد ربات های بی سیم چند کاره ای ساخته است که دستاوردهای حوزه سلامت را بهبود و میزان تهاجمی بودن روش های مورد استفاده در پزشکی را کاهش می دهد. اگر تا کنون یک قرص گرد را به امید درمان همه چیز از گرفتگی معده تا سردرد بلعیده باشید، می دانید که داروها همیشه برای درمان نقاط درد دقیق طراحی نشده اند. در حالیکه قرص های بدون نسخه، بسیاری از بیماری‌ها را برای دهه ها درمان کرده اند، اخیراً محققان زیست پزشکی کاوش برای بهبود روش های تحویل هدفمند دارو در درمان شرایط پیچیده تر پزشکی، مانند بیماری های قلبی- عروقی یا سرطان را آغاز کرده اند.
یک نوآوری امیدوارکننده در این حوزه رو به رشد زیست پزشکی، میلی ربات است. این ربات های به اندازه نوک انگشت، با قابلیت خزش، چرخش و شنا برای ورود به فضاهای باریک در مأموریت خود برای بررسی عملکرد داخلی یا توزیع دارو، آماده تبدیل شدن به نجات‌دهنده های پزشکی در آینده هستند.
مهندس مکانیک دانشگاه استنفورد، رنه ژائو، که در تحقیقات این زمینه پیشرو است، به طور همزمان در حال کار بر روی بسیاری از طرح‌های میلی‌ربات است، از جمله یک ربات خزنده مغناطیسی در حال عبور از معده ، که اخیراً روی جلد مجله Science Advances دیده شد. با استفاده از میدان های مغناطیسی – که امکان حرکت پیوسته را فراهم می کند و می تواند فوراً برای تولید گشتاور و تغییر روش حرکت ربات ها اعمال شود – ربات های او می توانند حالت های مختلف حرکت را انتخاب و بر موانع موجود در بدن غلبه کنند. تیم ژائو تنها با تغییر قدرت و جهت میدان مغناطیسی، می‌تواند ربات را به فاصله ای 10 برابر طول خودش در سراسر بدن بفرستد.
یکی از جنبه های کلیدی تحقیقات او این است که برای درمان غیرتهاجمی، تحریک مغناطیسی واحد کنترل را از دستگاه جدا میکند تا امکان کوچک سازی و کنترلی بدون اتصال فراهم شود. ژائو گفت که جدیدترین ربات آنها که در 14 ژوئن در Nature Communications معرفی شد، “قوی ترین و چند منظوره ترین ربات بدون اتصالی است که تا به حال ایجاد کرده ایم.”
این «میلی ربات اوریگامی بی سیم دوزیست با قابلیت چرخش» به همان اندازه که از نامش پیداست چند منظوره است. این ربات یک واحد منفرد با طراحی زیباست که می‌تواند به سرعت روی سطوح صاف و ناهموار یک عضو حرکت، در مایعات بدن شنا و در حین حمل داروهای مایع به‌صورت بی‌سیم حرکت کند. ژائو، استادیار مهندسی مکانیک، گفت: برخلاف قرص هایی که بلعیده و یا مایعاتی که تزریق می شوند، این ربات دارو را نگه می دارد تا زمانیکه “به هدف برسد و سپس دارویی با غلظت بالا آزاد کند”. به این ترتیب ربات به دارورسانی هدفمند دست می یابد.
تغییر شکل تحویل دارو
به گفته ژائو، نوآوری این میلی ربات دوزیست خاص این است که فراتر از طرح های مبتنی بر اوریگامی است که فقط از قابلیت تا شدن برای کنترل نحوه شکل گرفتن و حرکت یک ربات استفاده می کنند. تیم ژائو علاوه بر بررسی این موضوع که چگونه تا شدن می‌تواند ربات را قادر به انجام اعمال خاصی کند – تصور کنید یک تای آکاردئونی که دارو آزاد می کند – همچنین بررسی کردند که چگونه ابعاد شکل دقیق هر تا بر حرکت ربات در زمانیکه تا نشده است، تأثیر می گذارد.
در نتیجه، شکل باز شده ربات ذاتاً خود را به پیشروی در محیط وا می دارد. چنین ملاحظات گسترده ای به محققان این امکان را می دهد تا بدون افزایش حجم، از مواد بهتر استفاده کنند – و در دنیای ژائو، هر چه عملکرد بیشتر از یک ساختار واحد در طراحی ربات به دست آید، آن روش پزشکی کمتر تهاجمی است.
یکی دیگر از جنبه های منحصر به فرد طراحی این ربات، ترکیب برخی از ویژگی های هندسی است. وجود سوراخی طولی در مرکز ربات و شکاف های جانبی که به طرفین زاویه دارند، منجر به کاهش مقاومت در برابر آب و بهبود شناگری می شود. ژائو گفت: “این طراحی برای شنای سریع ربات، فشار منفی ایجاد و در عین برای پیکاپ و انتقال محموله، مکش فراهم می کند. ما از ویژگی‌های هندسی این ربات کوچک کاملاً استفاده و کاربردها و عملکردهای مختلف آن را بررسی می کنیم.”
بر اساس مصاحبه های انجام شده با کارشناسان بخش پزشکی استنفورد، آزمایشگاه ژائو در حال بررسی چگونگی بهبود درمان ها و روش های فعلی با ساخت تکنولوژی های جدید است. اگر این کار به روش ژائو پیش برود، ربات های او نه تنها راهی مفید برای توزیع مؤثر دارو ارائه می کنند، بلکه می توانند برای حمل ابزار یا دوربین به داخل بدن نیز استفاده شوند و نحوه معاینه پزشکان را تغییر دهند. این تیم همچنین در حال کار بر روی استفاده از تصویربرداری فراصوت برای ردیابی ربات ها و از بین بردن هر گونه نیازی به باز کردن و بریدن اندام ها هستند.
هر چه کوچکتر، ساده تر، بهتر
تا زمانیکه بهترین شیوه های طراحی و تصویربرداری بهینه شناخته شوند، میلی ربات هایی مانند کار ژائو را در تنظیمات مراقبت های سلامت واقعی نخواهیم دید. اولین میلی ربات شناگر، در حال حاضر در مراحل آزمایشی پیش از آزمودن بر روی حیوان زنده و پس از آن آزمایش های بالینی انسانی است.
در این ضمن، تیم ژائو به ترکیب انواع مواد و ساختارهای هوشمند جدید در طرح های منحصر به فرد ادامه می دهد که در نهایت دستگاه های زیست پزشکی جدیدی را تشکیل می‌دهند. او همچنین قصد دارد به کوچک کردن ربات های خود برای تحقیقات بیشتر زیست پزشکی در مقیاس میکرو ادامه دهد. به عنوان یک مهندس، ژائو تلاش می کند تا ساده ترین ساختار ها با بیشترین عملکرد را ایجاد و توسعه دهد. ربات دوزیست او نمونه ای از این ماموریت است، زیرا الهام بخش تیمش برای بررسی کامل ویژگی های هندسی است که هنوز به طور عادی توسط سایر محققان ربات اوریگامی اولویت بندی نشده اند. ژائو گفت: «ما بررسی چگونگی کارکرد موازی تمامی موارد را شروع کرده ایم. این نکته بسیار منحصر به فرد کار است و کاربرد بالقوه گسترده ای در زمینه زیست پزشکی دارد.”
ترجمه و ویرایش : مریم مهاجر
source : https://news.stanford.edu
