Мягкие, как люди

Главный инструмент хорошего хирурга -- его руки, которые должны быть настолько же гибкими, подвижными, точными, аккуратными, как у виртуозного пианиста. Человеческие руки идеальны для того, чтобы, к примеру, подержать почку, пока главный хирург удаляет опухоль под ней. Или, чтобы раскрыть и зафиксировать мягкие ткани перед операцией на желудке, а после -- расправить их и вернуть, как было.

Заменить руки хирурга роботизированными железками сложно. Твердый материал может с бОльшей вероятностью повредить нежные внутренности человека, чем вещество, обладающее примерно той же плотностью.

Так подумали в MIT и решили создать гидрогелевые “руки” для медицинских роботов. Технологию придумал Кхуанхэ Жао (Xuanhe Zhao) -- профессор MIT. Мягкие захваты он составляет из гидрогелевых кубов, объединённых между собой. В них закачивается вода под нужным напором и заставляет “пальцы” расправляться.

В ролике мягкий манипулятор ловит рыбку и отпускает её живой и невредимой. Самого робота при этом почти не видно -- потому что он сделан из прозрачного мягкого материала. Над его составом учёный работал пять лет, пытаясь подобрать нужную комбинацию воды и полимеров, чтобы штука оставалась достаточно мягкой, но не расплывалась в воде и не разваливалась, как медуза, выброшенная на берег.

Придуманная им технология может в будущем использоваться также для решения проблем пищеварения: гидрогелевыми кубиками можно окружить кишечник и заставить их методично сокращаться, имитируя естественную перистальтику.

https://www.youtube.com/watch?v=F6vSHmHw1gw

В университете Колумбии в США придумали вложить в упаковку из гидрогеля швейцарский часовой механизм, объединённый с контейнером для жидкого лекарства. Это устройство планируется использовать, как имплантат.  Часы отсчитывают время до каждой следующей дозы, и в нужный момент этот биоробот открывает клапан подачи лекарства. Таким способом очень хорошо доставлять химиотерапевтические препараты для лечения рака: воздействию подвергается только локальный участок, а не всё тело целиком. Это снижает вредные последствия химиотерапии, которые иногда оказываются не менее пагубными для человека, чем само заболевание, даже если и помогают от него избавиться.

Как и в предыдущем случае, самым сложным при создании устройства было подобрать правильную формулу гидрогеля. Он должен быть не слишком плотным, но и не размякнуть в организме.

https://www.youtube.com/watch?v=apjUxk3lKCc

Сердечные заболевания, как известно, одна из самых больших проблем человечества сегодня. По данным American Heart Association, каждая третья смерть в США случается по причине кардиологических заболеваний, которыми страдает на сегодняшний день 92,1 млн американцев. То есть каждый день из-за этой напасти умирает 2200 человек. Во многих случаях проблема возникает с регулярностью или силой сокращения сердечной мышцы. Чтобы исправить ситуацию, нужна пересадка сердца или имплантация специального стимулятора. Первое -- крайне дорого и почти невозможно. Второе -- вызывает побочные эффекты: кровь, соприкасаясь с металлом, может менять свойства, что приводит к образованию тромбов. В качестве нового варианта решения проблемы международная группа учёных из Гарварда и Бостонского детского госпиталя предложила использовать силиконовый “рукав”, который надевается на сердце и как будто бы “выжимает” его в нужном ритме. Устройство составлено из пневматических приводов, которые заполняются воздухом: шесть концентрических и восемь спиралевидных. Они наполняются воздухом по очереди. Хорошая новость в том, что устройство располагается над сердцем, то есть вообще не контактирует с кровяным потоком, что снижает риск побочных эффектов. Сердечного робота также можно настроить под индивидуальные особенности организма и задачи.

Врачи утверждают, что мягкие роботы, подобные этому, способны не просто заменить функцию, они могут играть роль тренажёра и помогать понемногу восстанавливать нормальную работу разных органов.