ロボティクス
ロボットソリューションが最も必要とする人々の重要な身体機能を回復させる可能性
蠕動 – 隠れたが重要な筋肉の可動性
Robotic help to alleviate mobility issues are on the rise, notably exoskeletons. For example, we discussed how it can help Parkinson’s disease patients, and could also give extra mobility to factory and warehouse workers, or even the military like with the Herowear suit developed with Vanderbuilt University.
出典: Herowear
しかし、身体の重要な動きはすべて四肢や背中から来るわけではありません。蠕動は食道（口と胃をつなぐ）や腸などの内部臓器の波状の動きです。
この種の動きは体内の液体や流体の輸送を加速します。消化にとって不可欠な機能であり、摂取した食物が肺ではなく胃に送られることも保証します。
蠕動は疾患、特にがんによって障害されることがあります。従来の治療は金属チューブを使用しますが、これにより閉塞やその他の生命を脅かす問題が生じる可能性があります。
同じ米国テネシー州ナッシュビルのVanderbilt大学の研究者たちは、外骨格に取り組んでいた同僚と同様に、蠕動を模倣できるソフト磁気ロボットを開発しました。
ソフトロボティクスの台頭
Robots are great at manipulating heavy equipment and performing precise manufacturing. But they are much harder to mix with soft and fragile biological tissues.
このような理由から、研究者はプラスチック、ポリマー、金属ワイヤー、その他の柔軟な部品を用いた「ソフトロボット」の作成方法を模索しています。
より柔らかい設計は、自然にインスパイアされた新しい概念をロボット構築に活用できるはずです。私たちは記事「How Robotics Can Take a Cue From Nature」でこれについて論じました。
But these systems still suffer from a few limitations:
- 電源に接続された状態でなければなりません。
- 事前に決められた形状や動きに限定されることが多いです。
- かなり重いです。
An idea to remove these limitations is to use magnets instead of rigid metal parts. This removes the need for an external power source and offers more flexibility and diversity of possible shapes and movements. For example, we discussed previously how soft gels could be made magnetic to power such robots.
ロボット蠕動
The Vanderbilt University researchers used a flexible magnetic robotic system to recreate the biological undulation movements of peristalsis.
この「ロボット」の動きは磁力によって駆動され、体外から指示されます。このシステムの追加的な利点は、患者の体内に挿入された後に内部バッテリーが不要になることです。
このような磁気蠕動ロボットは食道ステントに組み込むことができ、生体食道の動きを再現します。
このデバイスの製造には多くの工程と試行錯誤が必要でした。具体的には、材料のレーザー切断、磁化、ポリイミドテープへの組み立て、ハイドロゲルでのコーティング、シリコンステントへの接着（金属ステントでも同様に可能）などが含まれます。
実験的設計はうまく機能し、蠕動のメカニズムを再現しました。
以下のビデオで実際の動作を見ることができます：
将来の改良点
より小型化して多様な応用へ
The magnetic soft sheet used in the prototype could be smaller, maybe by using manufacturing techniques like micro-molding.
プロトタイプで使用された磁性ソフトシートは、マイクロ成形などの製造技術を用いることで、より小型化できる可能性があります。
これにより、体内の狭い部位にも適合できるようになります。例えば、卵管の筋機能が低下した場合に、卵子を卵巣から輸送するのに利用できるでしょう。
同じシステムは過剰な粘液を輸送するための気道ステントにも組み込むことができます。
材料
The magnetic soft sheet could have micro-patterns and coating that make the transport of liquids and solids more efficient.
磁性ソフトシートには微細パターンやコーティングを施すことで、液体や固体の輸送効率を向上させることができます。
The magnetic component could also be improved so that a lower magnetic field can be used (even if the magnetic intensity used in the prototype is considered very safe).
磁気部品も改良でき、より低い磁場で動作させることが可能です（プロトタイプで使用された磁場強度は非常に安全と見なされていますが）。
ソフトまたは磁気ロボット関連株式
1. Stereotaxis
(STXS )
Stereotaxisは医療遠隔ロボティクスのリーダーです。そのGenesis RMN（ロボティック磁気ナビゲーション）システムは磁場を利用して患者体内のカテーテルを誘導します。これは特に心臓手術やその他の血管内治療で使用されています。
この分野で利用可能なロボットは唯一で、腹腔鏡手術がIntuitive Surgical（ISRG）に、開腹手術ロボットがStryker（SYK – Makoロボット）やMedtronic（MDT – Mazorロボティクス）に支配されている点が異なります。これら2社と他社については、私たちの記事「Top 5 Robotic Surgery Stocks」で論じました。
この方法は、手動操作とオペレーターの力に依存する硬いカテーテルの必要性を排除し、患者に対する有害事象のリスクを低減します。
さらに、従来のカテーテル挿入方法はX線を必要とし、特に手術を定期的に行う医療従事者に放射線被曝をもたらします。この被曝が医師や看護師のがんリスクを高めることは広く知られています。
出典: Stereotaxis
手動手技は多くのスキルを要し、高額なトレーニングが必要で、オペレーターの経験に応じて成功率が変動します。
従来法と比較して、Stereotaxisのソリューションは合併症を72％削減し、放射線被曝を36％低減します。
同社はすでに100以上の病院にシステムを導入し、10万人以上の患者を治療しています。
Stereotaxisはすでに遠隔磁気ナビゲーションを手術に使用しているため、磁気ロボティクスの台頭を受け入れる有利な立場にあると言えるでしょう。
磁気ロボティクスを用いた通常より安全な手術に対する評価は、医療専門家が患者の喉や生殖系、気道にモバイルロボットを導入することへの信頼を得る鍵となる可能性があります。
2. 3D Systems Corporation
(DDD )
この3Dプリント業界のリーダーは、2017年にUnited Therapeutics（UTHR）との研究協力でバイオプリンティングに参入しました。また、2021年にバイオインクメーカーのAlleviaを買収し、2020年にはCollPlant Biotechnologies（CLGN）との協業を発表しました。
この買収により、3D Systemsは生体材料印刷分野でリードを確保しました。現在、Alleviバイオプリンターの3モデルを商業化しています。
出典: 3D Systems
3Dプリント医療機器や義肢の生産が拡大し、バイオプリンティングのリーダーでもある同社は、遠隔制御磁気ロボットの医療応用に新たな可能性を見出すことに関心を持つと想像できます。
したがって、ソフトロボティクスが蠕動を“修復”する手段となれば、3D Systemsがこの医療革命の一翼を担い、これら新しい治療法に必要な部品やツールを3Dプリントすることが期待されます。
（私たちは記事「Organs On Demand: Best 3D Bioprinting Stocks」でバイオプリンティングの分野を詳細に探求しました）
