Samarbetande TrainBots visar lovande framtid för medicinska procedurer

A team of innovative researchers from the German Cancer Research Center (DKFZ) has introduced a new type of mini robot called TrainBots that could help improve medical procedures and more. These new units can accomplish tasks such as linking up with other bots and navigating complex bodily passages like those found in your intestine. Here’s what you need to know about TrainBots and how they could help improve the lives of millions one day.

Minirobotar inom sjukvården

Mini robotar fortsätter att hitta en plats inom sjukvårdssektorn. Dessa enheter har nu använts för att diagnostisera, leverera behandling och mer. Mini robotar kännetecknas av sin lilla storlek, där de flesta mäter mellan en nanometer och en centimeter. Noterbart bidrar dessa enheter med mycket för vårdpersonal. Till exempel kan de hjälpa till att nå svåråtkomliga områden och spela en viktig roll i många nya icke-invasiva kirurgiska procedurer. Därför finns det en stark efterfrågan på dessa tjänster på marknaden. Dock är dessa små robotar begränsade på många sätt.

Problem med mini robotar idag

Ett av de största problemen med mini robotar inom sjukvården är samma anledning till att de är utmärkta i många scenarier: deras lilla storlek. Den extremt minsta naturen hos dessa robotar innebär att de inte kan röra sig eller bära något som kräver mycket kraft. Till exempel skulle det vara omöjligt för en enskild mini robot att distribuera en lång och tunn kateter eller återställa mjuk vävnad och öppna upp en struktur. Båda dessa uppgifter kräver mycket mer kraft för att få instrumenten på plats, då de kan ha en diameter på 2–13 mm och sträcka sig över en halv meter i längd.
Dessutom är det mycket halt inne i människokroppen. Organ är täckta av mjuk biologisk vävnad. När detta kombineras med den komplexa navigering som krävs är det lätt att förstå varför ett starkare, mer kapabelt icke-invasivt alternativ föredras framför den nuvarande metoden att använda små kameror och en manuell professionell för att styra behandlingarna på plats.

TrainBots kan förändra detta scenario

Konceptet med en TrainBot, en minirobot med förmågan att länka ihop sig med andra enheter, kan vara svaret enligt en nyligen genomförd studie. Dessa specialbyggda mikrorobotar designades för att navigera genom människokroppens avstånd exakt och med minimal ansträngning. Som en del av denna strategi förbättrade DKFZ-forskarna avsevärt de nuvarande nanorobotstandarderna.

TrainBots får nya fötter

En av de största uppgraderingarna av minirobotplattformen är förbättrat grepp. Forskarna insåg att ett av huvudproblemen är brist på greppkraft, vilket kan leda till att små robotar glider, vilket i sin tur kräver extra energi för minimal rörelse. För att förbättra detta problem lade teamet till spikliknande utskott.
Dessa utskjutande noder hjälper till att fördela kontakten över ytan på kroppens utskott. Dessutom optimerades designen och vinkeln på varje fot för att förbättra driv- och aktueringskrafter, vilket möjliggör att TrainBots rör sig mer effektivt och med mindre ansträngning.

Trådlös styrning för TrainBots

En annan viktig aspekt av forskningen är styrsystemet. De små robotarna utnyttjar en permanent magnetisk uppsättning som möjliggör trådlös kontroll av vårdpersonal. Specifikt möjliggör ett roterande magnetfält att TrainBots länkar ihop sig och rör sig i samklang, vilket avsevärt förbättrar drivkraften och låter kirurger kontrollera viktiga aspekter såsom hastighet och rotation.

Uppkopplade

Det mest imponerande med dessa små maskiner är deras förmåga att länka ihop sig och bilda en större robot med mer kraft. Dessa enheter kan samarbeta för att tillhandahålla värdefulla tjänster när det behövs. Till exempel kan flera individuella robotar länkas för att skapa tillräcklig kraft för att transportera ett endoskopiskt instrument. Konvojen ger den nödvändiga aktueringskraften för att vårdpersonal ska kunna utnyttja den för precisa kirurgiska ingrepp.

Testning av TrainBots

Testning av TrainBot-konceptet inkluderade en simulerad kirurgisk procedur. processen använde grisskorgar, som fungerar i en miljö liknande människokroppen. Grisskorgen visade tecken på gallgångsblockering, vilket är en vanlig sjukdom hos människor.

Användning av TrainBots för att minska riskerna för gallgångscancer

Gallgångsobstruktioner uppstår över tid hos drabbade individer och kan leda till gallsamling och allvarliga sjukdomar inklusive cancer. Den nuvarande metoden för att behandla detta vanliga tillstånd är att vårdpersonal sätter in en kamera i munnen och manuellt navigerar den genom tunntarmen för att bestämma blockeringens plats.
Genom att använda TrainBots kunde forskarna avlägsna blockeringen med minimal ansträngning. Processen började med att koppla ihop tre TrainBots för att generera tillräcklig dragkraft för att dra en 25 cm lång trådelektrod genom grisens tunntarm. Noterbart var att röret vägde 3,5 gånger så mycket som TrainBots.

TrainBots resultat

TrainBots levererade framgångsrikt sin last på plats. När trådens spets var korrekt placerad bredvid gallsamlingen applicerade forskarna en liten elektrisk laddning för att bryta ner blockeringen och frigöra tarmvägen. Denna process kallas elektrokauterisering och är bara en av många procedurer som TrainBots är designade att förbättra.

Fördelar som TrainBots ger till marknaden

Konceptet med små robotar som kan hjälpa vårdpersonal att slutföra komplexa procedurer med större precision har många i branschen att fira. Miljontals människor varje år kräver experter för att avlägsna obstruktioner och öppna en tunnel för vätskedränering och läkemedelsleverans. Alla dessa processer kommer att bli mer prisvärda, säkrare och mer tillgängliga tack vare dessa genombrott.

Spikar – ett bra tillskott

Testresultaten visade att de förbättrade robotbenen ökade prestandan med 3 x och hjälpte enheterna att mer effektivt navigera i små och restriktiva kanaler. Denna studie demonstrerar varför TrainBots kan vara den ideala lösningen för intestinala och andra åkommor som kräver att vårdpersonal manövrerar instrument genom kroppen innan användning.

Enklare att slutföra komplexa operationer

Den största fördelen är att TrainBots kommer att göra många komplexa procedurer mycket enklare, vilket minskar risken för patientskador. Dessa drivsystem erbjuder ett pålitligt sätt att förbättra endoskopisk mikrokirurgi utan att öka riskfaktorerna för patienter eller kostnaderna. Enheterna kan transportera långa och känsliga laster genom labyrintliknande miljöer med hög effektivitet.

Bättre spårbarhet

Robotsystem ger bättre spårbarhet med realtidsinformation och historik tillgänglig på ett ögonblick. Dessa enheter blir inte trötta av att utföra för många procedurer eller göra mänskliga fel eftersom de inte oroar sig för andra dagliga uppgifter. På så sätt ger de en inblick i ett mer exakt och effektivt sjukvårdssystem för framtiden.

Verkliga tillämpningar för TrainBots

Det finns oändliga tillämpningar för dessa små enheter. Att ha exakta och effektiva sätt att minska behovet av invasiva operationer är en stor fördel. Dock är TrainBots inte begränsade till riktade läkemedelsapplikationer, sensortjänster eller kirurgiska procedurer. Dessa enheter kan en dag verka över branscher där de kan hjälpa till att underhålla svåråtkomliga rörledningar och annan viktig infrastruktur.

Forskare

Forskare ledda av Tian Qiu och Moonkwang Jeong, från German Cancer Research Center (DKFZ), drev projektet och testningen. Deras mål var att djupdyka i fördelarna med att använda TrainBots för endoskopiska kirurgiska procedurer. Efter deras utmärkta resultat söker teamet att expandera sin studie till andra medicinska procedurer i hopp om att förbättra patienters liv en dag.

Företag som leder inom robotikfältet

Flera företag har gjort hälso- och sjukvårdsrobotik till sina huvudprodukter. Dessa företag ser fördelarna som dessa enheter ger och hur de kan skapa ett säkrare och mer kostnadseffektivt sjukvårdssystem för alla. För närvarande skjuter användningen av robotik inom sjukvården i höjden. Här är ett företag som har bidragit till att förbättra antagandet av dessa nästa generations teknologier och är positionerat för att se ytterligare framgång.

1. Intuitive Surgical

Intuitive Surgical (ISRG ) har varit en stor aktör inom medicinsk robotik sedan starten 1995 och har huvudkontor i Kalifornien. År 2000 introducerade företaget sin första stora produkt, da Vinci‑kirurgassistenten. Denna robot hjälper till att förbättra precisionen under kirurgiska ingrepp och har bidragit till att minska återhämtningstid och skador för användarna. Därför är den ett av de mest populära alternativen som används av kirurger idag.

ISRG Prisdiagram

Intuitive Surgical har ett börsvärde på över 115,8 miljarder dollar och analytiker förutspår framtida tillväxt tack vare företagets unika affärsmodell. Noterbart är att varje en av dessa kirurgiska assistanssystem kräver löpande supporttjänster, försäljning och mer, vilket bidrar till företagets växande intäkter varje år. För närvarande är ISRG en stark aktie med utmärkt tillväxtpotential tillsammans med marknaden för sjukvårdsrobotik.

Hur länge tills fullständiga robotkirurger?

Det är lätt att föreställa sig en dag när du går in på ett sjukhus, sätter dig i en stol och robotar hanterar alla dina behov. Även om denna framtid fortfarande är långt borta, ökar användningen av robotik inom sjukvården, och dess fördelar är obestridliga. Därför är det klokt att positionera din portfölj därefter.
Läs om andra spännande robotar här.