На Международной конференции по робототехнике и автоматизации (International Conference on Robotics and Automation), которая пройдет с 16 по 21 мая 2016 года в Стокгольме, Швеция, будет продемонстрирован съедобный робот, который, как показали эксперименты, разворачивается в желудке и удаляет проглоченную батарейку.
Ежегодно только в Соединенных Штатах более 3 500 человек (в основном дети) проглатывают миниатюрные батарейки (также называемая часовая батарейка, «таблетка»), которые обычно являются элементом питания в игрушках, часах, слуховых аппаратах и других предметах. В большинстве случаев батарейки проходят по желудочно-кишечному тракту не задерживаясь, но иногда застряют в пищеводе или желудке. Проблема заключается в том, что вокруг батарейки может возникать электрический ток, который приводит к образованию щелочного химического вещества – гидроксида, из-за чего происходит ожог ткани. Кроме этого, батарейка довольно быстро погружается в стенку органа. Для лечения используется метод эндоскопии, при этом батарейки попросту извлекается наружу.
Тем не менее, ученые из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology) в США, Университета Шеффилда (University of Sheffield) в Великобритании и Токийского технологического института (Tokyo Institute of Technology) в Японии, изобрели съедобного оригами-робота, который может стать альтернативным вариантом лечения. В прошлом году команда, в том числе Даниела Рас (Daniela Rus) из Отдела электротехники и вычислительной техники Массачусетского технологического института, уже сообщала о создании подобного робота. Ими было показано, как робот самостоятельно изменяет свою форму и «ползет» до тех пор, пока не прикрепиться к батарейке. Теперь исследователи сконструировали более новую версию устройства, которая, как они заявляют, имеет значительные изменения в конструкции.
Новый робот изготовлен из биосовместимого материала
Как и предыдущий, обновленный робот состоит из материала, который сжимается в ответ на нагревание. Но в отличие от предыдущего устройства, обновленная версия изготовлена из биосовместимого вещества – высушенный кишечник свиньи, который используется для колбасных оболочек. Термочувствительный материал изготавливается из Biolefin – биоразлагаемой термоусадочной пленки. По обеим его сторонам есть еще один элемент, состоящий из ряда прорезей.
Оба устройства могут выполнять скачкообразные движения – движения «прерывистого скольжения» («stick-slip» motion). Это процесс, с помощью которого робот способен продвигать себя в организме, а также позволяет устройству освободить себя, например, при сгибании тела.
Из-за использования нового материала, разработчикам пришлось внести некоторые изменения в устройстве. Для того, чтобы скачкообразные движения были возможны, робот должен быть достаточно жестким, а новый биоматериал не в состоянии выполнять это самостоятельно. Таким образом, количество прорезей на устройстве было сокращено, при этом, когда робот складывается, жесткость материала возрастает.
Однако, исследователи отмечают, чтобы перемещаться по телу, прерывистого скольжения устройству будет недостаточно из-за наличия жидкости в желудке. Поэтому был внедрен эффект гребного винта. В связи с этим к конструкции корпуса были применены характеристики плавника, что можно увидеть в плоской конструкции.
Робот эффективно удалил батарейку из модели желудка
Новый робот имеет вид прямоугольного устройства, состоящего из перпендикулярных, гармошкоподобных складок и углов-зацепок. Гармошкоподобные складки позволяют устройству быть сжатым настолько, что оно помещается внутри капсулы, в то время как углы-зацепки позволяют фиксироваться на поверхности. Движение устройства, преимущественно, вращательное, управляется с помощью магнитных полей на внешней стороне корпуса, которые передают информацию в систему постоянного магнита, расположенного в одной из складок робота. Этот магнит также служит для захвата батарейки внутри тела.
Исследователи проверили своего нового оригами-робота, используя модель желудка и пищевода в продольном разрезе. Для имитации наличия желудочного сока использовалась комбинация воды и лимонного сока. Имитируя проглатывание батарейки, а затем оригами-робота, ученые наблюдали, что устройство было в состоянии самостоятельно развернуться из капсулы, ползать по стенке желудка и извлечь батарейку.
В то время как дальнейшее тестирование явно необходимо продолжить, ученые полагают, что они уже на пути к новому лечению проблемы. Также они считают, что устройство может быть использовано и для лечения ран, вызванных проглоченной батарейкой.
Источник: MNT
