Samarbeidende TrainBots viser løfter for fremtidige medisinske prosedyrer

Et team av innovative forskere fra German Cancer Research Center (DKFZ) har introdusert en ny type mini-robot kalt TrainBots som kan bidra til å forbedre medisinske prosedyrer og mer. Disse nye enhetene kan utføre oppgaver som å koble seg til andre roboter og navigere komplekse kroppslige passasjer som de som finnes i tarmen din. Her er hva du trenger å vite om TrainBots og hvordan de en dag kan forbedre livet til millioner.

Mini-roboter i helsevesenet

Mini-roboter fortsetter å finne en plass i helsevesenet. Disse enhetene har nå blitt brukt til diagnostisering, leveranse av behandling, og mer. Mini-roboter kjennetegnes av sin lille størrelse, med de fleste som måler mellom en nanometer og en centimeter. Merkbart bringer disse enhetene mye til bordet for helsepersonell. For det første kan de hjelpe med å få tilgang til vanskelig tilgjengelige områder og spiller en viktig rolle i mange nye ikke-invasive kirurgiske prosedyrer. Som sådan er det stor etterspørsel etter disse tjenestene på tvers av markedet. Imidlertid er disse små robotene begrenset på mange måter.

Problemer med mini-roboter i dag

Et av hovedproblemene rundt mini-roboter i helsevesenet er den samme grunnen til at de er utmerkede i mange scenarier: deres lille størrelse. Den ekstremt små naturen til disse robotene betyr at de ikke kan bevege seg eller bære noe som krever mye kraft. For eksempel ville det være umulig for en enkelt mini-robot å distribuere et langt og tynt kateter eller tilbakestille mykt vev og åpne opp en struktur. Begge disse oppgavene krever mye mer kraft for å få instrumentene på plass, da de kan variere i størrelse fra 2–13 mm i diameter og strekke seg over en halv meter i lengde.

I tillegg er det veldig glatt inne i menneskekroppen. Organer er dekket av mykt biologisk vev. Når dette kombineres med den komplekse navigasjonen som kreves, er det lett å se hvorfor en sterkere, mer kapabel ikke-invasiv alternativ foretrekkes fremfor dagens metode med små kameraer og en manuell fagperson som styrer behandlingen på plass.

TrainBots kan endre dette scenariet

Konseptet med en TrainBot, en mini-robot med evnen til å koble seg til andre enheter, kan være svaret ifølge en nylig studie. Disse spesialbygde mikro-robotene ble designet for å navigere avstandene i menneskekroppen presist og med minimal innsats. Som en del av denne strategien forbedret DKFZ-forskerne betydelig de nåværende nanorobotstandardene.

TrainBots får nye føtter

En av de største oppgraderingene til mini-robotplattformen er forbedret grep. Forskerne innså at et av hovedproblemene er mangel på gripekraft, noe som kan føre til at små roboter sklir, noe som resulterer i overskytende energikrav for minimal bevegelse. For å forbedre dette problemet la teamet til spisse vedheng.

Disse fremstående nodene hjelper med å fordele kontakt over overflaten av kroppens vedheng. I tillegg ble designet og vinkelen på hver fot optimalisert for å forbedre driv- og aktueringskrefter, slik at TrainBots kan bevege seg mer effektivt og med mindre innsats.

Trådløs kontroll for TrainBots

Et annet viktig aspekt ved forskningen er kontrollsystemet. De små robotene utnytter et permanent magnetisk oppsett som gjør dem i stand til å styres trådløst av helsepersonell. Spesielt gjør et roterende magnetisk felt at TrainBots kan koble seg sammen og bevege seg i takt, noe som forbedrer drivkraften betydelig, og lar kirurger kontrollere viktige aspekter som hastighet og rotasjon.

Tilkoblet

Det mest imponerende med disse små maskinene er deres evne til å koble seg sammen og danne en større robot med mer kraft. Disse enhetene kan samarbeide for å tilby verdifulle tjenester når det trengs. For eksempel kan flere individuelle roboter kobles sammen for å skape nok kraft til å transportere et endoskopisk instrument. Konvoien gir den nødvendige aktueringskraften som gjør at helsepersonell kan bruke den for presise kirurgiske prosedyrer.

Testing av TrainBots

Testing av TrainBot-konseptet inkluderte en simulert kirurgisk prosedyre. Prosessen brukte svineorganer, som opererer i et miljø likt det menneskelige kroppen. Svineorganet viste tegn på blokkering i gallegangen, en vanlig sykdom hos mennesker.

Bruk av TrainBots for å redusere risikoen for gallegangs kreft

Gallegangsobstruksjoner oppstår over tid hos berørte individer og kan føre til galleoppbygging og alvorlige sykdommer inkludert kreft. Den nåværende metoden for å behandle denne vanlige plagen er at helsepersonell setter inn et kamera i munnen og manuelt navigerer det gjennom tynntarmen for å bestemme blokkeringens sted.

Ved å bruke TrainBots klarte forskerne å fjerne blokkeringen med minimal innsats. Prosessen startet med å koble tre TrainBots for å generere nok trekkraft til å dra en 25 cm lang trådelektrode gjennom svinets tynntarm. Merkbart var røret 3,5 ganger så tungt som TrainBots.

TrainBots-resultater

TrainBots leverte lasten sin på plass. Når spissenden av ledningen var riktig plassert ved siden av galleoppbyggingen, påførte forskerne en liten elektrisk ladning for å bryte ned blokkeringen og frigjøre tarmkanalen. Denne prosessen kalles elektrokauterisering og er bare én av mange prosedyrer som TrainBots er designet for å forbedre.

Fordeler TrainBots bringer til markedet

Konseptet med små roboter som kan hjelpe helsepersonell med å fullføre komplekse prosedyrer med større presisjon feirer mange i bransjen. Millioner av mennesker hvert år trenger eksperter for å fjerne obstruksjoner og åpne en tunnel for væskedrenasje og medikamentlevering. Alle disse prosessene vil bli mer rimelige, tryggere og mer tilgjengelige takket være disse gjennombruddene.

Spiker – en god tillegg

Testresultatene viste at de forbedrede robotbenene økte ytelsen med 3 x og hjalp enhetene med å navigere mer effektivt gjennom små og restriktive kanaler. Denne studien demonstrerer hvorfor TrainBots kan være den ideelle løsningen for intestinale og andre plager som krever at helseeksperter manøvrerer instrumenter gjennom kroppen før bruk.

Enklere å fullføre komplekse operasjoner

Den viktigste fordelen er at TrainBots vil gjøre mange komplekse prosedyrer mye enklere, og redusere risikoen for pasientskade. Disse drivsystemene tilbyr en pålitelig måte å forbedre endoskopisk mikrokirurgi uten å øke risikofaktorene for pasienter eller kostnadene. Enhetene er i stand til å transportere lange og delikate laster gjennom labyrintlignende miljøer med høy effektivitet.

Mer sporbarhet

Robotsystemer gir bedre sporbarhet med sanntidsinformasjon og historikk tilgjengelig på et øyekast. Disse enhetene blir ikke slitne av å utføre for mange prosedyrer eller gjør menneskelige feil fordi de er opptatt av andre daglige oppgaver. Som sådan gir de et innblikk i et mer nøyaktig og effektivt helsesystem for fremtiden.

Virkelige anvendelser for TrainBots

Det finnes uendelige anvendelser for disse små enhetene. Å ha nøyaktige og effektive måter å redusere behovet for invasive operasjoner er en stor fordel. Imidlertid er ikke TrainBots begrenset til målrettet medikamentlevering, sensortjenester eller kirurgiske prosedyrer. Disse enhetene kan en dag operere på tvers av industrier hvor de kan hjelpe med å vedlikeholde vanskelig tilgjengelige rørledninger og annen kritisk infrastruktur.

Forskere

Forskere ledet av Tian Qiu og Moonkwang Jeong, fra German Cancer Research Center (DKFZ), ledet prosjektet og testingen. Målet deres var å dykke dypt inn i fordelene ved å bruke TrainBots for endoskopiske kirurgiske prosedyrer. Etter deres fremragende resultater søker teamet å utvide studien til andre medisinske prosedyrer med håp om å forbedre pasienters liv en dag.

Selskap som leder innen robotikkfeltet

Flere firmaer har gjort helserobotikk til sitt primære tilbud. Disse selskapene ser fordelene disse enhetene gir og hvordan de kan skape et tryggere og mer kostnadseffektivt helsesystem for alle. For tiden skyter bruken av robotikk i helsevesenet i været. Her er ett firma som har bidratt til å forbedre adopsjonen av disse neste-generasjons teknologiene og er posisjonert for ytterligere suksess.

1. Intuitive Surgical

Intuitive Surgical (ISRG ) har vært en viktig aktør innen medisinsk robotikk siden oppstarten i 1995 og har hovedkontor i California. I 2000 introduserte selskapet sitt første store produkt, da Vinci kirurgiske assistent. Denne roboten hjelper med å forbedre presisjon under kirurgiske prosedyrer og har bidratt til å redusere restitusjonstid og skader for brukerne. Som sådan er den en av de mest populære alternativene som brukes av kirurger i dag.

ISRG Prisdiagram

Intuitive Surgical har en markedsverdi på over $115,8 milliarder, og analytikere forutsier fremtidig vekst takket være selskapets unike forretningsmodell. Merkbart krever hver av disse kirurgiske assistentene løpende støttetjenester, salg og mer, noe som legger til selskapets økende inntekter hvert år. For nå er ISRG en sterk aksje med utmerket vekstpotensial sammen med helserobotikkmarkedet.

Hvor lang tid før fullstendige robotkirurger?

Det er lett å forestille seg en dag da du går inn på et sykehus, setter deg i en stol, og roboter håndterer alle dine behov. Selv om denne fremtiden fortsatt er langt unna, øker bruken av robotikk i helsevesenet, og fordelene er udiskutable. Som sådan er det klokt å posisjonere porteføljen din deretter.

Lær om andre kule robotteknologier her.