14 ژوئن 2022 – توسط دانشگاه استنفورد -میلی ربات اوریگامی با پیشرانه با قابلیت چرخش. اعتبار: آزمایشگاه ژائو
اگر تا به حال همان قرص گرد را به امید درمان همه چیز از گرفتگی معده گرفته تا سردرد بلعیده اید، از قبل می دانید که داروها همیشه برای درمان نقاط درد دقیق طراحی نشده اند. در حالی که قرص‌های بدون نسخه بسیاری از بیماری‌ها را برای دهه‌ها درمان کرده‌اند، محققان زیست‌پزشکی اخیراً شروع به بررسی راه‌هایی برای بهبود تحویل هدفمند دارو در درمان شرایط پزشکی پیچیده‌تر، مانند بیماری‌های قلبی عروقی یا سرطان کرده‌اند.
یک نوآوری امیدوارکننده در این حوزه رو به رشد زیست پزشکی، میلی ربات است. این ربات‌های به اندازه نوک انگشت آماده تبدیل شدن به نجات‌دهنده‌های پزشکی در آینده هستند – خزیدن، چرخش و شنا برای ورود به فضاهای باریک در مأموریت خود برای بررسی عملکرد درونی یا توزیع دارو.
مهندس مکانیک دانشگاه استنفورد، رنه ژائو، که در این زمینه تحقیقات پیشرو است، در حال کار بر روی بسیاری از طرح‌های میلی‌ربات به طور همزمان است – از جمله یک ربات خزنده مغناطیسی، که اخیراً روی جلد مجله Science Advances دیده شد که از طریق شکم می‌پیچد. با استفاده از میدان های مغناطیسی – که امکان حرکت مداوم را فراهم می کند و می تواند فوراً برای تولید گشتاور و تغییر نحوه حرکت روبات ها اعمال شود – ربات های او می توانند حالت های مختلف لوکوموتیو را انتخاب کنند و بر موانع موجود در بدن غلبه کنند. تنها با تغییر قدرت و جهت میدان مغناطیسی، تیم ژائو می‌تواند ربات را در فواصل 10 برابر طول ربات در سراسر بدن بفرستد.
یکی از جنبه های کلیدی تحقیقات او، تحریک مغناطیسی نیز کنترل غیر تهاجمی را برای عملیات غیر تهاجمی فراهم می کند و واحد کنترل را از دستگاه جدا می کند تا امکان کوچک سازی را فراهم کند. ژائو گفت که جدیدترین ربات آنها که در ماه جاری در Nature Communications معرفی شد، “قوی ترین و چند منظوره ترین ربات بدون اتصالی است که تا به حال ساخته ایم.”
این «میلی ربات اوریگامی بی‌سیم دوزیست با قابلیت چرخش» به همان اندازه که از نامش پیداست چند منظوره است. این یک واحد منفرد با طراحی زیبا است که می‌تواند به سرعت روی سطوح صاف و ناهموار یک عضو حرکت کند و در مایعات بدن شنا کند و در حین حمل داروهای مایع به‌صورت بی‌سیم حرکت کند. ژائو که استادیار مهندسی مکانیک است، گفت، برخلاف قرص‌های بلعیده شده یا مایعات تزریق شده، این ربات دارو را تا زمانی که “به هدف برسد و سپس داروی با غلظت بالا آزاد می‌کند” نگه می‌دارد. به این ترتیب ربات ما به دارورسانی هدفمند دست می یابد.
به گفته ژائو، چیزی که در مورد این ربات دوزیست خاص وجود دارد این است که از طراحی بیشتر ربات‌های مبتنی بر اوریگامی فراتر می‌رود که فقط از قابلیت تا شدن اوریگامی برای کنترل نحوه شکل‌گیری و حرکت یک ربات استفاده می‌کنند.
تیم ژائو علاوه بر این که چگونه تا کردن می‌تواند ربات را قادر به انجام اعمال خاصی کند – تصور کنید که یک چین آکاردئونی دارو را بیرون می‌کشد – همچنین بررسی کردند که چگونه ابعاد شکل دقیق هر چین بر حرکت صلب ربات در زمانی که تا نشده بود، تأثیر می‌گذارد. در نتیجه، شکل باز شده ربات ذاتاً خود را به نیروی محرکه از طریق محیط نزدیک می کند. چنین ملاحظات گسترده‌ای به محققان این امکان را می‌دهد تا بدون افزودن حجم بیشتری از مواد استفاده کنند – و در دنیای ژائو، هرچه عملکرد بیشتر از یک ساختار واحد در طراحی ربات به دست آید، روش پزشکی کمتر تهاجمی است.
یکی دیگر از جنبه های منحصر به فرد طراحی ربات، ترکیب برخی از ویژگی های هندسی است. یک سوراخ طولی در مرکز ربات و شکاف های جانبی که به طرفین زاویه دارند مقاومت در برابر آب را کاهش داده و به ربات کمک می کند تا بهتر شنا کند. ژائو گفت: “این طراحی باعث ایجاد فشار منفی در ربات برای شنای سریع می شود و در عین حال مکش را برای وانت بار و حمل و نقل فراهم می کند.” ما از ویژگی‌های هندسی این ربات کوچک استفاده کامل می‌کنیم و آن ساختار واحد را برای کاربردهای مختلف و برای عملکردهای مختلف بررسی می‌کنیم.»
بر اساس گفتگو با کارشناسان بخش پزشکی استانفورد، آزمایشگاه ژائو در حال بررسی چگونگی بهبود درمان‌ها و روش‌های فعلی با ساخت فناوری‌های جدید است. اگر این کار به روش ژائو پیش برود، ربات‌های او نه تنها راهی مفید برای توزیع مؤثر دارو ارائه می‌کنند، بلکه می‌توانند برای حمل ابزار یا دوربین به داخل بدن نیز استفاده شوند و نحوه معاینه پزشکان را تغییر دهند. این تیم همچنین در حال کار بر روی استفاده از تصویربرداری اولتراسوند برای ردیابی جایی که روبات‌ها می‌روند، کار می‌کنند و نیازی به بریدن اندام‌های باز را از بین می‌برند.
