Intagbar "origami robot" tar bort batterier från magen


Intagbar

Vid nästa veckas internationella konferens om robotik och automation i Stockholm kommer forskare att avslöja skapandet av en intagbar robot som i experiment utvecklade sig i magen för att ta bort ett svalnat knappbatteri.

Origami-roboten utvecklades ur en intagbar kapsel i en magemodell för att ta bort ett inlagt knappbatteri.

Bildkrediter: Melanie Gonick / MIT

Varje år sväljer mer än 3 500 personer i USA batteriladdare, som ofta används för att driva leksaker, spel, klockor, hörapparater, bland många andra produkter.

Medan batterierna passerar genom kroppen i de flesta fall, kan de i andra fall bli inlagda i matstrupen eller magen.

När det händer kan en elektrisk ström bildas runt batteriet. Detta ger en alkalisk kemikalie som kallas hydroxid, som bränner vävnaden.

Nuvarande behandling för att ta bort ett inlagt knappbatteri kan innefatta bronkoskopi eller endoskopi, vilket innebär att kameror placeras i kroppen för att identifiera och ta bort det främmande objektet.

Forskare från Massachusetts Institute of Technology (MIT), University of Sheffield i Förenade kungariket och Tokyo Institute of Technology i Japan föreslår att deras intagbara "origami robot" kan erbjuda ett alternativt behandlingsalternativ.

Forskarna, inklusive Daniela Rus från MITs Institution för elektroteknik och datavetenskap, är inte nya för världens origamirobotar.

Förra året rapporterade laget om att de skapade en origamirobot som avslöjade hur roboten viks upp sig själv och "kryper" bort när batterierna är anslutna till den.

Nu har forskarna skapat en nyare version av enheten, som de säger har en väldigt annorlunda design.

Ny robot tillverkad av biokompatibelt material

Både den tidigare och den uppdaterade enheten består av ett material som krymper som svar på värme, och på båda sidor är ett annat material bestående av ett antal slitsar. Det här yttre materialet reglerar hur roboten kommer att vikas när det värmekänsliga materialet träffas.

Dessutom innehåller båda enheterna en "stick-slip" -rörelse. Detta är den process som roboten driver sig i kroppen, så att enheten kan fästa på en yta genom friktion men frigöra sig när kroppen böjer sig.

Till skillnad från den tidigare enheten är den uppdaterade versionen gjord av ett biokompatibelt material: en form av torkad tarmtarm som används för korvhöljen. Det värmekänsliga materialet är tillverkat av Biolefin - en biologiskt nedbrytbar krympfilm.

På grund av det nya materialet måste laget dock göra några andra ändringar i enheten.

För att klyvskytten ska fungera måste roboten vara tillräckligt stel - ett krav på att det nya biokompatibla materialet inte uppfyller sig själv. Som sådant reducerade laget antalet slitsar på enheten, så att materialets styvhet ökar när det viks.

Däremot noterar forskarna att enheten för att förflytta sig genom kroppen inte enbart litar på stick-slip-processen på grund av närvaron av magevätskor.

"I vår beräkning stiger 20 procent av framåtriktningen med att driva vattentryck - och 80 procent är med glidrörelse", säger Shuhei Miyashita, som var vid MIT: s datavetenskap och konstgjord intelligenslaboratorium när forskningen genomfördes.

"I det här sammanhanget introducerade vi aktivt och tillämpade konceptet och egenskaperna hos finen till kroppsdesignen, som du kan se i den relativt platta designen."

Robot tog bort knappbatteriet effektivt från magen

Vidare framkom den nya roboten som en rektangulär enhet, bestående av vinkelräta, dragspelliknande veck och klämda hörn.

De dragspelliknande vikningarna gör det möjligt att komprimera enheten så att den passar inuti en kapsel, medan de klämda hörnen låter enheten gripa på ytor.

Enhetsens rörelse - som i första hand roterar - styrs av magnetfält på kroppens utsida, som skickar information till en permanentmagnet belägen i en av robotens veck.

Denna magnet är också ansvarig för att hämta knappbatteriet inuti kroppen.

Videon nedan förklarar hur origamiroboten fungerar:

Forskarna testade sin nya origamirobot med hjälp av en modell av ett öppet tvärsnitt av magen och matstrupen, som simulerade mekaniska egenskaper hos en gris mage.

För att efterlikna närvaron av magsyror, använde laget en kombination av vatten och citronsaft.

De simulerade sedan svalning av ett knappbatteri. På efterliknande efterföljande intag av origami-roboten fann de att enheten kunde utveckla sig från kapseln, krypa över magen i magen och ta bort batteriet.

Teamet anser att enheten även kan läka sår som orsakas av knapphantering.

Det är väldigt spännande att se våra små origami robotar göra någonting med potentiella viktiga applikationer till vården.

För applikationer inuti kroppen behöver vi ett litet, kontrollerbart, otarmat robotsystem. Det är verkligen svårt att kontrollera och placera en robot inuti kroppen om roboten är knuten till en tätare."

Daniela Rus

Medan ytterligare testning tydligt krävs, tror forskarna att de kanske är på väg till en ny behandling för knappbatteriintag.

"Shuhei köpte en bit skinka, och han lade batteriet på skinkan," konstaterar Rus. "Inom en halvtimme var batteriet helt nedsänkt i skinkan. Så det fick mig att inse att ja det här är viktigt. Du har ett batteri i din kropp, du vill verkligen ut det så snart som möjligt."

Läs om en robot som forskare säger kan utföra operation bättre än mänskliga händer.

4 dakikada kendisini inşa eden 'origami robot' - BBC TÜRKÇE (Video Medicinsk Och Professionell 2021).

Avsnitt Frågor På Medicin: Medicinsk praktik