रोबोटिक समाधान सबसे अधिक जरूरतमंद लोगों के लिए महत्वपूर्ण शारीरिक कार्य को पुनर्स्थापित कर सकते हैं

परिस्टालिसिस – एक छिपी लेकिन महत्वपूर्ण मांसपेशी गतिशीलता

Robotic help to alleviate mobility issues are on the rise, notably exoskeletons. For example, we discussed how it पार्किंसन रोगियों की मदद कर सकता है, और कारखाना और गोदाम कर्मचारियों को अतिरिक्त गतिशीलता प्रदान कर सकता है, or even the military like with the Herowear suit developed with Vanderbuilt University.

स्रोत: Herowear

हालांकि, शरीर की सभी महत्वपूर्ण गतियां अंगों या पीठ से नहीं आतीं। परिस्टालिसिस आंतरिक अंगों जैसे कि इसोफेगस (मुंह को पेट से जोड़ता है) या आंत की लहर जैसी गति है।

यह प्रकार की गति शरीर में तरल पदार्थों और द्रवों के परिवहन को तेज करती है। यह पाचन के लिए एक महत्वपूर्ण कार्य है और यह सुनिश्चित करता है कि ग्रहण किया गया भोजन फेफड़ों के बजाय पेट में जाए।

परिस्टालिसिस रोगों द्वारा, विशेष रूप से कैंसर द्वारा, प्रभावित हो सकता है। सामान्य उपचार में धातु की ट्यूब का उपयोग किया जाता है, जो अवरोध और अन्य जीवन-धमकी वाले मुद्दों का कारण बन सकता है।

नैशविल, यूएसए में उसी वेंडरबिल्ट विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने, जहाँ उनके सहयोगी एक्सोसूट पर काम करते थे, एक सॉफ्ट मैग्नेटिक रोबोट बनाया है जो परिस्टालिसिस की नकल कर सकता है।

सॉफ्ट रोबोटिक्स का उदय

Robots are great at manipulating heavy equipment and performing precise manufacturing. But they are much harder to mix with soft and fragile biological tissues.

इन कारणों से, शोधकर्ता “सॉफ्ट रोबोट” बनाने के तरीकों की तलाश कर रहे हैं, जो प्लास्टिक, पॉलीमर, धातु की तारों या अन्य अधिक लचीले घटकों का उपयोग करते हैं।

Softer designs should allow for new concepts, more inspired by nature, to be used when building a robot, as we discussed in our article “रोबोटिक्स कैसे प्रकृति से प्रेरणा ले सकता है”.

लेकिन इन प्रणालियों को अभी भी कुछ सीमाओं का सामना करना पड़ता है:

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

इन सीमाओं को हटाने का एक विचार कठोर धातु भागों के बजाय चुंबकों का उपयोग करना है। इससे बाहरी पावर स्रोत की आवश्यकता नहीं रहती और संभावित आकारों और गतियों की अधिक लचीलापन और विविधता मिलती है। उदाहरण के लिए, हमने पहले चर्चा की थी कि सॉफ्ट जेल को चुंबकीय बनाया जा सकता है ताकि ऐसे रोबोटों को शक्ति मिल सके।

रोबोटिक परिस्टालिसिस

वेंडरबिल्ट विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने एक लचीले मैग्नेटिक रोबोटिक सिस्टम का उपयोग करके परिस्टालिसिस की जैविक लहरदार गतियों को पुनः निर्मित किया।

स्रोत: Advanced Functional Materials

रोबोट की गति चुंबकत्व द्वारा की जाती है, जो शरीर के बाहर से नियंत्रित होती है, यह सिस्टम का एक अतिरिक्त लाभ है। इस प्रकार, रोगी के शरीर में डाले जाने के बाद इसे आंतरिक बैटरी सिस्टम की आवश्यकता नहीं होती।

ऐसे मैग्नेटिक परिस्टालिसिस रोबोट को इसोफेगल स्टेंट में सम्मिलित किया जा सकता है, जो जैविक इसोफेगस की गति की नकल करता है।

स्रोत: Advanced Functional Materials

इस उपकरण का निर्माण कई चरणों और परीक्षण-त्रुटि के माध्यम से सही विधि खोजने में लगा। अन्य चीजों के बीच, इसमें सामग्री की लेज़र कटिंग, उसे चुंबकीय बनाना, पॉलीइमाइड टेप पर असेंबल करना, हाइड्रोजेल से कोटिंग करना, और सिलिकॉन स्टेंट से बंधन (इसे धातु स्टेंट के साथ भी किया जा सकता है) शामिल था।

स्रोत: Advanced Functional Materials

प्रायोगिक डिजाइन ने अच्छी तरह काम किया और परिस्टालिसिस के तंत्रों की नकल की।

आप इसे नीचे दिए गए वीडियो में कार्रवाई में देख सकते हैं:

भविष्य में सुधार

अधिक अनुप्रयोगों के लिए छोटा

प्रोटोटाइप में उपयोग की गई मैग्नेटिक सॉफ्ट शीट को छोटा किया जा सकता है, संभवतः माइक्रो-मोल्डिंग जैसी निर्माण तकनीकों का उपयोग करके।

यह डिजाइन को शरीर के संकरी हिस्सों में फिट करने की अनुमति देगा। उदाहरण के लिए, इसे फालोपियन ट्यूब में मांसपेशीय कार्य बिगड़ने पर अंडाशय से मानव अंडे ले जाने में मदद के लिए उपयोग किया जा सकता है।

इसी सिस्टम को अत्यधिक श्लेश्मा (म्यूकस) ले जाने के लिए एयरवे स्टेंट में भी एकीकृत किया जा सकता है।

सामग्री

मैग्नेटिक सॉफ्ट शीट में माइक्रो-पैटर्न और कोटिंग हो सकती है जो तरल और ठोस के परिवहन को अधिक कुशल बनाती है।

मैग्नेटिक घटक को भी सुधारा जा सकता है ताकि कम मैग्नेटिक फील्ड का उपयोग किया जा सके (भले ही प्रोटोटाइप में उपयोग की गई मैग्नेटिक तीव्रता को बहुत सुरक्षित माना जाता है)।

सॉफ्ट या मैग्नेटिक रोबोटिक स्टॉक्स

1. Stereotaxis

Stereotaxis मेडिकल टेलीरोबोटिक्स में एक नेता है। इसका Genesis RMN (रोबोटिक मैग्नेटिक नेविगेशन) सिस्टम रोगी के शरीर में कैथेटर को मार्गदर्शन करने के लिए मैग्नेटिक फील्ड 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 जैसे Stryker (SYK – Mako रोबोट) और Medtronic (MDT – Mazor रोबोटिक्स) द्वारा। हमने इन 2 कंपनियों और अन्य को अपने लेख “शीर्ष 5 रोबोटिक सर्जरी स्टॉक्स” में चर्चा की थी।

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

इसके अलावा, कैथेटर कार्यान्वयन की पारंपरिक विधि के लिए एक्स-रे की आवश्यकता होती है, जो कि विशेष रूप से नियमित रूप से प्रक्रिया करने वाले चिकित्सा कर्मियों को विकिरण के संपर्क में लाता है। यह एक ज्ञात घटना है कि यह डॉक्टरों और नर्सों में कैंसर का कारण बन सकता है।

स्रोत: Stereotaxis

मैन्युअल प्रक्रिया को कई कौशलों की भी आवश्यकता होती है, जिसके लिए महंगी प्रशिक्षण की जरूरत होती है, और यह ऑपरेटर और उसके अनुभव के आधार पर सफलता दर में विविधता रखती है।

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

कंपनी ने पहले ही अपने सिस्टम को 100 से अधिक अस्पतालों में स्थापित 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 मैग्नेटिक रोबोटिक्स के उदय को अपनाने के लिए प्रमुख स्थिति में होगी।

मैग्नेटिक रोबोटिक्स का उपयोग करके सामान्य प्रक्रियाओं से अधिक सुरक्षित प्रक्रियाओं के लिए इसकी प्रतिष्ठा भी चिकित्सकों को रोगियों की गले, प्रजनन प्रणाली या एयरवे में मोबाइल रोबोटिक्स लागू करने में कंपनी पर भरोसा करने के लिए महत्वपूर्ण हो सकती है।

2. 3D Systems Corporation

3D प्रिंटिंग उद्योग का यह नेता 2017 में United Therapeutics (UTHR ) (UTHR) के साथ एक अनुसंधान सहयोग के साथ बायोप्रिंटिंग में भी प्रवेश किया। इसने 2021 में बायो-इंक निर्माता Allevia का अधिग्रहण भी किया. और 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 की स्थिति देता है। यह वर्तमान में अपने Allevi बायोप्रिंटर के 3 मॉडल को व्यावसायिक रूप से उपलब्ध कराता है.

स्रोत: 3D Systems

3D-प्रिंटेड मेडिकल डिवाइस और प्रोस्थेसिस के बढ़ते निर्माता और बायोप्रिंटिंग में नेता के रूप में, हम कल्पना कर सकते हैं कि कंपनी मेडिकल अनुप्रयोगों में रिमोटली कंट्रोल्ड मैग्नेटिक रोबोट के नए उपयोग खोजने में रुचि रख सकती है।

इसलिए, यदि सॉफ्ट रोबोटिक्स परिस्टालिसिस को “मरम्मत” करने की विधि बन जाता है, तो हम उम्मीद कर सकते हैं कि 3D Systems इस मेडिकल क्रांति का हिस्सा होगा और इन नई थैरेपीज़ के लिए संबंधित भागों और उपकरणों को 3D प्रिंट करने में मदद करेगा।

(हमने बायोप्रिंटिंग के क्षेत्र को गहराई से हमारे लेख “ऑर्गन्स ऑन डिमांड: सर्वश्रेष्ठ 3D बायोप्रिंटिंग स्टॉक्स” में खोजा है।)