211service.com
Styra en gut Bots position
Under de senaste åren har medicinska forskare försökt utveckla sätt att kika smärtfritt in i människokroppen, från en sväljbar sensor till en magnetiskt kontrollerad bildsnäppkapsel. Nu har en grupp vid Carnegie Mellon University (CMU) visat att en liten kapselrobot är tillräckligt vidhäftande för att förankras inuti en tarm och ändå skonsam nog för att inte slita sönder mjukvävnad.
Robotkapselförankring: En första prototyp av robotkapseln förankras inuti ett genomskinligt rör, som efterliknar hur det skulle fastna i matstrupen.
Förankringsroboten skulle sväljas som ett vanligt piller och röra sig genom kroppen tills den nådde tarmen. Sedan skulle en läkare, med hjälp av en trådlös kontroll, tala om för roboten när den skulle expandera sina ben och ankra. Det skulle vara bra inte bara för att ta bilder, utan även potentiellt för biopsier, läkemedelstillförsel, värmebehandling och andra behandlingstillämpningar.
Medan läkare under de senaste åren har använt ett kamerapiller som överför bilder av tarmarna, skulle det ha många fördelar att kunna kontrollera rörelsen av en sådan enhet, säger Mark Schattner , en gastroenterolog vid Memorial Sloan - Kettering Cancer Center, som inte var involverad i arbetet. Användning nummer ett skulle vara biopsi, säger Schattner. Den andra skulle vara kontroll av blödning – om du kunde kauterisera eller lasera en blödningskälla skulle det vara [en] stor terapeutisk användning. Även om CMU-roboten ännu inte är redo för sådan användning, är dess förmåga att säkert och säkert förankra i kroppen det första steget för att uppnå mer avancerade tillämpningar.
Tricket för att göra roboten var att hitta ett lim som kunde fästa upprepade gånger på vävnader som tarmar, matstrupe, mage, hjärta och njurytor, säger Metin Sitti , professor och huvudutredare av NanoRobotics Lab på CMU. Även om det finns starka biomedicinska lim, fastnar de en gång och kan inte tas bort. Andra försök att skapa avtagbara lim använde klämmor och krokar, som potentiellt kunde skada vävnad. Genom att utveckla ett starkt lim som kan fästa och fästa igen många gånger, hoppas Sitti kunna bygga en robot som faktiskt kan krypa in i människokroppen i terapeutiska syften utan att orsaka skada.
Multimedia
Klicka här för att se en video där robotkapseln förankras och sträcker ut sina ben.
Sitti och hans labbgrupp tittade på skalbaggar, som utsöndrar oljeliknande vätskor längs fothåren för att fastna säkert på ytor. De täckte sina robotars fötter med en liknande viskös vätska för att få mer vidhäftning genom att ge dem en ytspänningskomponent, säger Sitti. Bortsett från ökande kapillära och intermolekylära krafter, hjälper sekret fötterna att hålla fast vid grova ytor genom att fylla i luckorna, tillägger han.
Gruppen fäste tre robotben till en standardkapselkamera och täckte mikroskopiska fibrer på vidhäftningskuddarna med biokompatibel silikonolja. Kapselroboten är en centimeter i diameter och tre centimeter lång, med 1,5 centimeter långa fötter som öppnas vid behov och trycks in i vävnadens yta för att öka friktionen och förankra enheten, säger Sitti. I en nyligen publicerad tidning i Journal of Adhesion Science and Technology , Sitti visade att oljan ökade vidhäftningen upp till 25 procent över ett torrt försök på en slät yta. På en något grov yta förbättrade det oljiga lagret vidhäftningen med nästan 6 gånger. Nyligen visade teamet att kapselroboten framgångsrikt kan förankras på djurets tarmar in vitro, säger Sitti, såväl som på ett djurs matstrupe.
Det är klart att en kapsel som du kan kontrollera i realtid kommer att bli nästa stora framsteg för kapselbaserade system, säger Schattner. Den nuvarande kapselteknologin är inte kontrollerbar: du är utlämnad till vad kroppen gör. Det enda du kan göra är att avbilda. Du kan inte göra något terapeutiskt. Läkare har använt kapslarna för att avbilda matstrupen, tjocktarmen och – främst – tunntarmen.
Sittis grupp härmar också geckofötter. Geckos har vinklade hårstrån på fötterna som gör att de kan dra i en riktning för att fästa säkrare, och i en annan riktning för att lossna. Vi gjorde några vinklade fibrer [där] i ena riktningen är friktionen mycket hög, och den andra riktningen är den låg, säger Sitti. Gruppen planerar att lägga de vinklade fibrerna på kapselroboten i framtiden.