Крошечный робот сможет доставлять лекарства в организм человека

Робот, призванный вывести медицинские технологии на новый уровень, был разработан на основе исследований, проводимых Городским университетом Гонконга (CityU).

Во всем мире были проведены исследования по разработке мягких милли-роботов. Но новый дизайн CityU с несколькими ножками помогает значительно уменьшить трение, так что робот может эффективно перемещаться внутри тела и погружаться в жидкости организма, такие как кровь или слизь.

То, что делает этот милли-робот выдающимся, - это сотни маленьких ножек длиной менее 1 мм, которые выглядят как крошечные волоски. Этот уникальный дизайн не случаен. Исследовательская группа изучила структуры ног сотен наземных животных, в том числе с 2, 4, 8 или более ногами, в частности их интересовало соотношение между длиной ноги и расстоянием между ногами.

«У большинства животных соотношение длины ног и интервала между ними составляет от 2:1 до 1:1. Поэтому мы решили создать нашего робота, используя пропорцию 1:1», - объясняет д-р Шен Яджин, доцент кафедры биомедицинской инженерии, который возглавлял исследование.

Толщина тела робота составляет приблизительно 0,15 мм, при этом каждая конусообразная нога - 0,65 мм, а расстояние между ногами - около 0,6 мм, что делает соотношение длины ноги к интервалу между ногами примерно равным 1:1. Кроме того, острые ноги робота значительно уменьшают площадь контакта и, следовательно, трение с поверхностью. Лабораторные тесты показали, что робот с несколькими ногами имеет в 40 раз меньше трения, чем лишенный конечностей робот как во влажной, так и в сухой среде.

Также имеют значение материалы. Робот изготовлен из кремниевого материала, называемого полидиметилсилоксаном (PDMS), со встроенными магнитными частицами, что позволяет управлять им дистанционно, применяя электромагнитную силу. «Как материалы, так и дизайн с наружной резьбой значительно улучшают водоотталкивающие свойства робота. Кроме того, эластичные детали мягкие и могут легко разрезаться и формировать роботов разных форм и размеров для разных функций», - говорит профессор Ван Зуанкай из CityU – автор идеи исследования и инициатор сотрудничества между исследователями.

Управляемый магнитным манипулятором, робот может перемещаться как вперед по пути магнита, так и по перевернутому маятниковому рисунку, что означает, что он может использовать передние ноги, чтобы двигаться вперед, а также удерживать баланс, стоя на левой или правой ноге поочередно.

«Прочная поверхность и разная текстура тканей внутри человеческого тела делают транспортировку затруднительной. Наш многоногий робот демонстрирует впечатляющую производительность на разных участках и, следовательно, открывает широкие возможности для доставки лекарств внутри организма», - говорит профессор Ванг.

Исследовательская группа также доказала, что, столкнувшись с препятствием, даже в десять раз превышающим длину его ноги, робот с его деформируемыми мягкими ножками способен поднять один конец своего тела, формируя угол до 90 градусов, и легко пересечь препятствие. Кроме того, робот может увеличивать скорость за счет увеличения применяемой электромагнитной силы.

Робот также демонстрирует замечательную загрузочную способность. Лабораторные испытания показали, что он способен переносить груз, в 100 раз более тяжелый, чем он сам. То есть его можно сравнить с муравьем – одним из главных силачей в природе - или с человеком, способным легко поднять 26-местный мини-автобус.

Удивительно мощная несущая способность, эффективная локомоция и умение пересекать препятствия делают этого милли-робота чрезвычайно подходящим для применения в сложных условиях: если нужно доставить лекарство в указанное место через пищеварительную систему или осуществить медицинский осмотр», - добавляет Д-р Шен.

Перед проведением дальнейших испытаний на животных и в конечном итоге на людях исследовательские группы продолжат совершенствовать свое изобретение: искать биоразлагаемый материал, изучать новые формы и добавлять дополнительные функции.

«Мы надеемся в ближайшие два-три года создать биоразлагаемого робота, который может естественным образом разложиться, выполнив миссию по доставке лекарств», - говорит д-р Шен.

#белоруссия #новостибелоруссии #робототехника

www.sciencedaily.com