चुंबकीय जेल कैप्सूल रोबोटिक्स और चिकित्सा दोनों को आगे बढ़ा सकते हैं

चुंबकीय पॉलिमर

Prof. Abdon Pena-Francesch, University of Michigan के BioInspired Materials Lab के प्रमुख, और उनकी टीम ने विकसित किया है एक जेल जिसमें चुंबकीय गुण हैं – जबकि यह केवल कार्बन-आधारित अणुओं से बना है। इस चुंबकीय जेल को ‘TEMPO magnets’ कहा जाता है, जो इसे अन्य चुंबकीय पदार्थों की ओर आकर्षित होने और चुंबकीय क्षेत्रों के प्रति प्रतिक्रिया करने की अनुमति देता है। यह जेल के दूरस्थ हेरफेर को संभव बना सकता है। उदाहरण के लिए, पेट में एक कैप्सूल को सर्जरी करने या दवा देने के लिए निर्देशित किया जा सकता है।

स्रोत: University of Michigan

इस TEMPO-आधारित जेल के चुंबकीय गुण धातु-आधारित चुंबकों की तुलना में कमजोर हैं, लेकिन यह बायोमेडिकल अनुप्रयोगों और कुछ सॉफ्ट रोबोटिक्स के लिए एक ताकत हो सकता है। उदाहरण के लिए, MRI को इस तकनीक के साथ मिलाकर उपयोग किया जा सकता है, जहाँ एक मजबूत चुंबक MRI को मूलतः अंधा बना देगा। इसलिए, इस मामले में, MRI का उपयोग एक चिकित्सा कैप्सूल के प्रभावों की निगरानी के लिए किया जा सकता है, यदि दवा सही ढंग से वितरित हुई हो और कहाँ, या पाचन तंत्र में एक चुंबकीय जेल कैप्सूल की गति को मॉनिटर करने के लिए।

आगे के कदम

इस विशिष्ट परियोजना का अगला कदम इस प्रकार की जेल को बायोडिग्रेडेबल बनाना होगा, जिससे मानव शरीर द्वारा अधिक सहनशीलता मिले, साथ ही इसे प्रकृति में उपयोग करने की संभावना भी बने, बिना प्रदूषण और संदूषण की चिंता के।

चुंबकीय जेलों के अलावा,  3D प्रिंटिंग/ऐडिटिव मैन्युफैक्चरिंग भी सॉफ्ट रोबोटिक्स के लिए एक बढ़ावा होना चाहिए। स्लो-क्योरिंग, इलास्टिक-प्लास्टिक मौजूदा विकल्पों से आगे प्रॉस्थेटिक के लिए अच्छे विकल्प प्रदान करता है। हम इस बढ़ते संबंध पर चर्चा करते हैं जो सॉफ्ट रोबोटिक्स और 3D प्रिंटिंग के उभरते क्षेत्रों के बीच है, हमारे लेख में “Hands Like a Human: New Additive Manufacturing Helps Soft Robotics Go Real”।

हमने 3D प्रिंटिंग उद्योग को भी बड़े पैमाने पर हमारे लेख “Top 10 Additive Manufacturing And 3D Printing Stock to Watch” में देखा।

कठोर रोबोटिक्स से दूर जाना

वर्तमान में, रोबोट धीरे-धीरे हमारे जीवन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बन गए हैं। लेकिन यह मुख्यतः भारी, औद्योगिक रोबोटिक आर्म डिज़ाइन तक सीमित रहा है। हाल ही में, ड्रोन और छोटे डिलीवरी या लॉजिस्टिक रोबोट अधिक कार्यों को संभालने और युद्ध में भी महत्व बढ़ाने लगे हैं। हालांकि, ये डिज़ाइन अभी भी हाइड्रॉलिक्स और भारी, धातु-आधारित प्रणालियों पर निर्भर हैं।

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बहुत कठोर सामग्री रोबोटों के अनुप्रयोगों को सीमित करती है, उदाहरण के लिए, गति सीमा सीमित होना या नाज़ुक वस्तुओं को संभालने में कठिनाई। रोबोटिक्स की यांत्रिक और धातु-आधारित प्रकृति ने चिकित्सा में इसके कार्यान्वयन में भी एक बड़ी सीमा रखी है, जैसे प्रॉस्थेसिस या आंतरिक नैनोरोबोट।

सॉफ्ट रोबोट

एक तथाकथित “सॉफ्ट रोबोट” विकसित करने के लिए बहुत प्रयास किया गया है, जिसमें प्लास्टिक, पॉलिमर, धातु की तारें, या अन्य अधिक लचीले घटकों का उपयोग किया जाता है। नरम डिज़ाइन नई अवधारणाओं को अनुमति देनी चाहिए, जो प्रकृति से अधिक प्रेरित हों, जब रोबोट बनाते हैं, जैसा कि हमने अपने लेख “How Robotics Can Take a Cue From Nature” में चर्चा की।

लेकिन इन सीमाओं को हटाने का एक विचार कठोर धातु भागों के बजाय चुंबकों का उपयोग करना है। यह बाहरी पावर स्रोत की आवश्यकता को समाप्त करता है और संभावित आकारों और गतियों की अधिक लचीलापन और विविधता प्रदान करता है।

• उन्हें एक पावर स्रोत से जुड़ा होना आवश्यक है।
• वे अक्सर कुछ पूर्वनिर्धारित आकारों या गतियों तक सीमित होते हैं।
• वे काफी भारी होते हैं।

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इन सीमाओं को हटाने का एक विचार कठोर धातु भागों के बजाय चुंबकों का उपयोग करना है। यह बाहरी पावर स्रोत की आवश्यकता को समाप्त करता है और संभावित आकारों और गतियों की अधिक लचीलापन और विविधता प्रदान करता है।

लेकिन धातु चुंबक अभी भी भारी हैं। वे अक्सर कुछ हद तक विषाक्त होते हैं, जिससे उनका चिकित्सा अनुप्रयोगों में उपयोग बहुत सीमित हो जाता है। और यह दुख की बात है, क्योंकि चिकित्सा आवश्यकताओं के लिए नरम और नाज़ुक ऊतकों के साथ रोबोट की अंतःक्रिया सॉफ्ट रोबोटिक्स के सबसे आशाजनक अनुप्रयोगों में से एक है।

हालांकि, कोई भौतिकी नियम नहीं कहता कि चुंबकों को अनिवार्य रूप से धातु से बनना चाहिए। केवल चुंबकीय गुण आवश्यक हैं। और अन्य सामग्री इस मानदंड को पूरा कर सकती हैं – जैसे TEMPO चुंबक।

सॉफ्ट या चुंबकीय रोबोटिक स्टॉक्स

1. Stereotaxis

Stereotaxis चिकित्सा टेलीरोबोटिक्स में एक अग्रणी है। इसका Genesis RMN (Robotic Magnetic Navigation) सिस्टम रोगी के शरीर में कैथेटर को मार्गदर्शन करने के लिए चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग करता है। यह विशेष रूप से हृदय शल्य चिकित्सा और अन्य एंडोवास्कुलर उपचारों में उपयोग किया जाता है।

यह इस क्षेत्र में उपलब्ध एकमात्र रोबोट है, जो लैप्रोस्कोपिक सर्जरी से अलग है, जिसे Intuitive Surgical (ISRG ) (ISRG) ने प्रमुखता दी है और खुले सर्जरी रोबोट Stryker (SYK – Mako robot) और Medtronic (MDT – Mazor robotics) जैसी कंपनियों द्वारा। हमने इन 2 कंपनियों और अन्य पर अपने लेख “Top 5 Robotic Surgery Stocks” में चर्चा की।

यह विधि कठोर कैथेटर की आवश्यकता को समाप्त करती है जो मैन्युअल नियंत्रण और ऑपरेटर बल पर निर्भर होते हैं, जिससे रोगियों के लिए प्रतिकूल घटनाओं का जोखिम बढ़ जाता है।

इसके अतिरिक्त, कैथेटर कार्यान्वयन की पारंपरिक विधि के लिए एक्स-रे की आवश्यकता होती है, जो विकिरण एक्सपोज़र का कारण बनते हैं, विशेष रूप से उन चिकित्सा कर्मियों के लिए जो नियमित रूप से यह प्रक्रिया करते हैं। यह एक ज्ञात घटना है कि यह डॉक्टरों और नर्सों में कैंसर का कारण बन सकता है।

स्रोत: Stereoaxis

मैन्युअल प्रक्रिया में बहुत कौशल की आवश्यकता होती है, जिसके लिए महंगी प्रशिक्षण की जरूरत होती है, और यह ऑपरेटर और उसके अनुभव के आधार पर सफलता दर में विविधता दिखा सकती है।

पारंपरिक विधियों की तुलना में, Stereotaxis का समाधान 72% कम जटिलताएँ और 36% कम विकिरण एक्सपोज़र प्रदान करता है।

कंपनी ने पहले ही अपने सिस्टम को 100 से अधिक अस्पतालों में तैनात किया है और 100,000 से अधिक रोगियों का उपचार किया है।

चूंकि Stereotaxis पहले से ही सर्जरी के लिए रिमोट मैग्नेटिक नेविगेशन का उपयोग करता है, इसलिए यह समझ में आता है कि कंपनी ऑर्गेनिक मैग्नेटिक रोबोटिक्स के उदय को अपनाने के लिए प्रमुख स्थिति में होगी। और उसके RMN रोबोट को अस्पतालों में मैग्नेटिक ऑर्गेनिक जेल तकनीक की तैनाती के आधार के रूप में देखा जा सकता है।

2. 3D Systems Corporation

This leader of the 3D printing industry has also moved into bioprinting in 2017 with a research collaboration with United Therapeutics (UTHR ) (UTHR). यह 2021 में बायो-इंक निर्माता Allevia का अधिग्रहण भी किया. और इसने 2020 में CollPlant Biotechnologies (CLGN) के साथ एक सहयोग की घोषणा की (CLGN ) ।

यह अधिग्रहण 3D Systems (DDD ) को जैविक सामग्री प्रिंटिंग के क्षेत्र में आगे बढ़ाता है। वर्तमान में यह अपने Allevi बायोप्रिंटर के 3 मॉडल का वाणिज्यिकरण करता है।

स्रोत: 3D Systems

3D-प्रिंटेड मेडिकल डिवाइस और प्रॉस्थेसिस के एक बढ़ते निर्माता और बायोप्रिंटिंग में एक नेता के रूप में, हम कल्पना कर सकते हैं कि कंपनी दूरस्थ रूप से नियंत्रित ऑर्गेनिक मैग्नेटिक जेल के नए अनुप्रयोग खोजने में रुचि रख सकती है।

इसलिए, यदि मैग्नेटिक जेल का उपयोग करने वाले सॉफ्ट रोबोटिक्स एक बढ़ता हुआ चिकित्सा अनुप्रयोग बनता है, तो हम उम्मीद कर सकते हैं कि 3D Systems इस चिकित्सा क्रांति का हिस्सा होगा और इन नई थैरेपीज़ के लिए संबंधित उपकरणों को 3D प्रिंट करने में मदद करेगा।

(हमने बायोप्रिंटिंग के क्षेत्र की गहराई से जांच हमारे लेख में की “Organs On Demand: Best 3D Bioprinting Stocks”).

3. Desktop Metal, Inc.

Desktop Metal एक और बड़ा 3D प्रिंटिंग नेता है, जिसके पास 650+ पेटेंट, 250+ संभावित सामग्री, और 6,000 ग्राहक हैं। इसके मुख्य फोकस में से एक धातु 3D प्रिंटिंग रहा है, जो 3D प्रिंटिंग उद्योग द्वारा लंबे समय से खोजा गया लक्ष्य है।

यह स्वास्थ्य देखभाल में भी सक्रिय है, जर्मन EnvisionTEC को अधिग्रहित करने से शुरू होकर, जिसमें दंत देखभाल तकनीक शामिल है। यह एक प्रमुख ऑर्थोडॉन्टिक फर्म Align Technology के साथ रणनीतिक साझेदारी (ALGN ) के साथ आता है।

EnvisionTEC के साथ विलय ने Desktop Metal को उसके Desktop Health 3D प्रिंटर विकसित करने में भी मदद की। यह पूर्ण-सेल/ऑर्गन 3D प्रिंटर की तुलना में अधिक एक स्कैफ़ोल्ड प्रिंटर है। फिर भी, यदि बायोप्रिंटिंग को स्थायी रूप से हाइड्रोजेल या अन्य पॉलिमर को स्कैफ़ोल्ड के रूप में आवश्यक हो, तो यह Desktop Health के लिए एक मजबूत तकनीकी लाभ होगा।

स्रोत: Desktop Metal

जबकि बायोप्रिंटिंग और स्वास्थ्य देखभाल पर फोकस 3D Systems की तुलना में कम मजबूत है, यह असंभव नहीं है कि Desktop Metal भी 3D प्रिंटिंग और ऑर्गेनिक मैग्नेटिक जेल को मिलाने की संभावनाओं में रुचि रख सकता है।

4. Soft Robotics

यह कंपनी निजी रूप से सूचीबद्ध है और खाद्य प्रसंस्करण उद्योग के लिए एक सॉफ्ट ग्रिप वाले रोबोट mGripAI विकसित करने पर केंद्रित है, जो पूर्ण 3D विज़न और AI सिस्टम के साथ संयोजित है।

स्रोत: Soft Robotics

आप इसे इस वीडियो में कार्रवाई में देख सकते हैं। जबकि यह चिकित्सा खंड में प्रवेश करने की संभावना नहीं है, कंपनी शायद एक दिन खाद्य उद्योग में तैनाती के लिए मैग्नेटिक सॉफ्ट रोबोटिक्स के गैर- विषाक्त संस्करण में रुचि ले सकती है। यह विशेष रूप से सत्य है यदि ऑर्गेनिक मैग्नेटिक जेल को बायोडिग्रेडेबल बनाने के लिए सुधारा जा सके।