Ten robot słyszy dźwięki. I potrafi dzięki temu leczyć serce

Jak działa akustyczny mięsień?

Choć brzmi to jak scenariusz z futurystycznego thrillera, naukowcy naprawdę stworzyli robota, który porusza się jak żywa tkanka. Zamiast kabli i prądu – czysty dźwięk. Urządzenie składa się z elastycznej, żelowej membrany wypełnionej dziesięcioma tysiącami mikroskopijnych pęcherzyków powietrza. Każdy z nich reaguje na fale ultradźwiękowe niczym mikroskopijny silnik.

Gdy tylko usłyszą dźwięk, bąbelki zaczynają pulsować, kurczyć się i rozszerzać – wprawiając żelowy robot w ruch niemal identyczny jak skurcz mięśnia. To właśnie w tej chwili technologia zaczyna dosłownie „oddychać”.

Małe roboty medyczne sterowane dźwiękiem

Wielkość pęcherzyków decyduje o tym, na jakie częstotliwości reagują. Najmniejsze odpowiadają na wyższe dźwięki, większe – na niższe. Wszystko odbywa się w zakresie ultradźwięków, czyli fal niesłyszalnych dla człowieka.

Zmieniając parametry fali, naukowcy mogą dokładnie kontrolować, która część robota się poruszy. System działa całkowicie bez prądu i elektroniki — wystarczy odpowiednio zaprojektowana żelowa membrana i źródło ultradźwięków.

Pierwsze testy za nami

Zastosowań tej technologii może być wiele — od precyzyjnego podawania leków po zabiegi wewnątrz narządów. Zespół z ETH Zürich przetestował już pierwsze prototypy na martwych tkankach świń.

Podczas eksperymentu żelowy robot sterowany ultradźwiękami bez problemu przyczepił się do powierzchni serca i uwolnił barwnik imitujący lek. Wcześniej badano jego zdolność przyczepiania się w pęcherzu, a kolejny model – w kształcie płaszczki – swobodnie poruszał się w wodzie wewnątrz żołądka.

Uderzyć w źródło problemu

W wielu chorobach to nie ilość leku, ale miejsce jego podania decyduje o skuteczności. Naukowcy z ETH Zürich wskazują na przykład włóknienia serca – częstego powikłania po zawale, nadciśnieniu lub cukrzycy typu 2.

W tradycyjnej terapii lek rozchodzi się po całym organizmie, obciążając wątrobę, nerki i płuca. Może też utrudniać gojenie się ran i naprawę tkanek. Dlatego coraz większe znaczenie ma precyzyjne dostarczanie substancji dokładnie tam, gdzie są potrzebne. Hydrożelowe mikroroboty sterowane ultradźwiękami mogą to zrobić – bez ryzyka uszkodzenia zdrowych narządów.

Mały medyczny robot nie tylko do leczenia

Oczywiście medycyna to tylko jedna z możliwości zastosowania sterowanych ultradźwiękami robotów. W ramach testu naukowcy z ETHZ stworzyli chwytacz przypominający szpon, który zamykał się wokół żywych larw ryb bez uszkadzania delikatnych zwierząt.

Urządzenie reagowało w czasie krótszym niż 100 milisekund. Tak szybkie i precyzyjne narzędzie może być wykorzystane w laboratoriach, podczas operowania przedmiotami czy zwierzętami, które wymagają wyjątkowej delikatności.

Przyszłe wyzwania

Mimo imponujących rezultatów technologia wymaga jeszcze dopracowania. Dotychczasowe badania zastosowań medycznych przeprowadzono na martwych tkankach. Nie wiadomo więc na pewno, jak robociki zachowają się wewnątrz żywego organizmu.

Jak małe roboty zachowają się w ciele?

Niektóre tkanki, takie jak kości, mogą zakłócać sygnał ultradźwiękowy i uniemożliwiać sterowanie urządzeniem. Ciężko też przewidzieć wpływ płynów wewnątrz ciała na kontrolę ruchu – na razie roboty testowano tylko w wodzie. System jest także niemożliwy do długotrwałego użytku. Po około pół godziny bąbelki rozszerzają się, co całkowicie destabilizuje całe urządzenie.

Mimo wyzwań badacze są optymistyczni. Mały rozmiar i szybki czas reakcji czynią z robotów idealny materiał budulcowy do tworzenia implantów biomedycznych. Wiele wskazuje na to, że miniaturowe urządzenia zasilane ultradźwiękami już za parę lat staną się codziennym elementem nowoczesnej medycyny.

Interesują Cię tego rodzaju ciekawostki? Zajrzyj na nasz kanał YouTube

Co słychać we współczesnej robotyce? Sprawdź artykuł: Humanoidalny robot nie tylko chodzi i jeździ, ale także lata

Black Friday & Cyber Monday

Black Friday przez cały listopad! -20% na cały koszyk z kodem: BLACK20
Do zobaczenia!
Księgarnia Holistic News