الروبوتات الطبية. سبعة من الروبوتات الطبية الواعدة المتخصصة في الدعم والروبوتات المساعدة

في مقالتي الأخيرة عن التطبيب عن بعد، ذكرت جراح الروبوت دافنشي، والذي تم تركيب حوالي 1000 منه في العالم اعتبارًا من عام 2010. لكن هذا ليس الإنجاز الوحيد للروبوتات المستخدمة في الطب.

في أي المجالات ولأي غرض يتم استخدام الروبوتات؟ في الجراحة، كمقدمي رعاية للأطفال وكبار السن، في التطبيب عن بعد وحتى في توصيل الأدوية. مزيد من التفاصيل - من فضلك، تحت الاختراق.

الربا

تم تقديم RIBA II في عام 2009. يمكن لهذا الإصدار من الروبوت رفع المرضى مباشرة من الأرض، في حين أن الروبوت الأول لا يمكنه رفعهم إلا من عربة الأطفال أو السرير. كما زادت سعة الحمولة إلى 176 رطلاً، أي حوالي 80 كجم، أي 41 رطلاً، أي بزيادة 18.5 كجم عن النسخة الأولى.

لماذا يحتاج اليابانيون إلى مثل هذا الروبوت؟ الأمر كله يتعلق بطول العمر. وفي اليابان، بحلول عام 2015، من المتوقع أن يصل عدد كبار السن الذين سيحتاجون إلى الرعاية إلى خمسة ملايين ونصف المليون شخص. فقط تخيل عدد الممرضات والممرضات الذين سيتعين عليهم رفع المرضى كل يوم من الفوتون إلى الكرسي المتحرك، ومن الكرسي المتحرك إلى السرير، والظهر، وما إلى ذلك. تعتبر الروبوتات أكثر ملاءمة لهذه الأغراض، وتسمح للممرضات بالقيام بعملهن - فقط رعاية كبار السن.

وهذا الروبوت مُدرج في موسوعة غينيس للأرقام القياسية باعتباره "الروبوت الأكثر علاجية في العالم". وهي مجهزة بالعديد من أجهزة الاستشعار - اللمس والضوء والصوت ودرجة الحرارة والموضع. وهذا ضروري للتواصل الجيد مع المريض ويساعد على تهدئة المريض.

كيبون يفعل نفس الشيء، لكني أعتقد أنه أقل لطفًا. يرقص ويتفاعل مع اللمس.

روبوت في متناول اليد

كما تم تصميم روبوت باناسونيك لتوصيل الأدوية من الصيدلية إلى المرضى. يمكن للنسخة الأولى من هذا الروبوت بالفعل تخزين معلومات حول 400 مريض وصرف الأدوية وفقًا للوصفة الطبية بناءً على طلب المريض أو الممرضة.

التواجد عن بعد

في الواقع الروسي، يكاد يكون من المستحيل استخدام مثل هذه الروبوتات، لأن لدينا مشاكل مع المنحدرات في كل مكان - سواء عند مدخل العيادات أو داخلها. لذلك سيكون الروبوت قادرًا على التحرك فقط داخل طابق واحد على الأكثر، وعلى الأقل داخل الغرفة، غير قادر على التغلب على عتبة ضخمة.

بي آر-7

Vgo - يتم التحكم عبر 4G.

جراحة

في جراحة العظام، بدأ استخدام RoboDoc لاستبدال المفاصل في عام 1992.

في وقت لاحق، ظهر المساعدون زيوس وإيسوب، ولكن لا تزال الشخصية الرئيسية في العملية هي الجراح. وفي أواخر التسعينيات، تغير هذا مع ظهور دافنشي، وهو روبوت لإجراء العمليات الجراحية عن بعد.

يرى الجراح الموجود على وحدة التحكم المنطقة بتنسيق ثلاثي الأبعاد مع تكبير متعدد ويعمل باستخدام عصا التحكم. في هذا الوقت، يقوم الروبوت ذو الأذرع الأربعة بتنفيذ العملية. في البداية لم تكن الصورة ثلاثية الأبعاد بالطبع، ولكن بعد ذلك تم حل هذه المشكلة.

دقيقة المحولات: تم تصميم تقنية ARES من العلماء الإيطاليين لتنفيذ العمليات دون حدوث أضرار جلد. لأن المريض يبتلعه أجزاءً، ويخرج أيضاً من خلال الأمعاء. في الداخل، يقوم الروبوت بتجميع نفسه، وبعد ذلك يقوم الجراح بإجراء العملية.

التدريب: محاكيات المرضى

يعتبر الروبوت الأكثر وظيفية من هذا النوع هو HPS (محاكي المريض البشري). فهو يخزن 30 ملفًا مختلفًا للمريض، تختلف في علم وظائف الأعضاء وردود الفعل الفردية للأدوية. يمكن أن تكون هذه ملفات تعريف لطفل سليم لامرأة حامل ومسن مدمن على الكحول. واضح على الشريان السباتي، العضدية، الفخذية، شعاعي الشرايين المأبضيةيتغير النبض حسب الضغط، ويقوم الروبوت بالزفير ثاني أكسيد الكربونما يتم عرضه على الشاشات، ويتفاعل تلاميذه مع الضوء.

إنها نفس القصة مع أطباء الأسنان. توقف عن تقطيع الفقراء بأسنان سيئة! تدريب على القطط أولا. في الصورة - Hanako 2، أصله من اليابان، وهو أمر واضح على الفور.

يرجى الكتابة في التعليقات عما يجب أن تكون عليه الروبوتات الأخرى في هذا المنشور.

واليوم، تحاول المجموعات البحثية حول العالم معرفة مفهوم استخدام الروبوتات في الطب. على الرغم من أنه ربما يكون من الأصح أن نقول "لقد وجدته بالفعل". انطلاقا من عدد التطورات واهتمام المجموعات العلمية المختلفة، يمكن القول أن إنشاء الروبوتات الطبية الدقيقة أصبح الاتجاه الرئيسي. يتضمن ذلك أيضًا الروبوتات ذات البادئة "nano-". علاوة على ذلك، تم تحقيق النجاحات الأولى في هذا المجال مؤخرا نسبيا، قبل ثماني سنوات فقط.

في عام 2006، أجرت مجموعة من الباحثين بقيادة سيلفان مارتل أول تجربة ناجحة في العالم من خلال إطلاق روبوت صغير بحجم كرة قلم حبر إلى داخل الجسم. الشريان السباتيخنزير حي. في الوقت نفسه، تحرك الروبوت على طول جميع "الإحداثيات" المخصصة له. وعلى مر السنين منذ ذلك الحين، تطورت الروبوتات الدقيقة إلى حد ما.

أحد الأهداف الرئيسية للمهندسين اليوم هو إنشاء روبوتات طبية قادرة على الحركة ليس فقط الشرايين الكبيرة، ولكن أيضًا بشكل ضيق نسبيًا الأوعية الدموية. وهذا من شأنه أن يجعل من الممكن إجراء أنواع معقدة من العلاج دون مثل هذه الجراحة المؤلمة.

لكن هذه ليست الميزة المحتملة الوحيدة للروبوتات الصغيرة. في المقام الأول، قد تكون مفيدة في علاج السرطان عن طريق توصيل الدواء مباشرة إلى المريض تشكيل خبيث. من الصعب المبالغة في تقدير قيمة هذه الفرصة: أثناء العلاج الكيميائي، يتم إعطاء الأدوية من خلال الوريد، مما يسبب ضربة قوية للجسم بأكمله. والحقيقة أنه سم قوي يضر بالكثيرين اعضاء داخليةوبالنسبة للشركة، الورم نفسه. وهذا مشابه للقصف الشامل لتدمير هدف واحد صغير.

تقع مهمة إنشاء مثل هذه الروبوتات الدقيقة عند تقاطع عدد من التخصصات العلمية. على سبيل المثال، من وجهة نظر الفيزياء - كيفية جعل مثل هذا الجسم الصغير يتحرك بشكل مستقل في سائل لزج، وهو الدم؟ من وجهة نظر هندسية، كيف يتم تزويد الروبوت بالطاقة وكيفية تتبع حركة جسم صغير في جميع أنحاء الجسم؟ من وجهة نظر بيولوجية، ما هي المواد التي يجب استخدامها لصنع الروبوتات حتى لا تضر جسم الإنسان؟ ومن الناحية المثالية، يجب أن تكون الروبوتات قابلة للتحلل، بحيث لا يلزم حل مشكلة إزالتها من الجسم.

أحد الأمثلة على كيفية "تلويث" الروبوتات الدقيقة لجسم المريض هو "الصاروخ الحيوي".

هذا الإصدار من الروبوت الصغير عبارة عن قلب من التيتانيوم محاط بقشرة من الألومنيوم. قطر الروبوت 20 ميكرون. يتفاعل الألومنيوم مع الماء، حيث تتشكل فقاعات الهيدروجين على سطح القشرة، مما يدفع الهيكل بأكمله. في الماء، يطفو مثل هذا "الصاروخ الحيوي" في ثانية واحدة على مسافة تساوي 150 من أقطاره. ويمكن مقارنة ذلك بشخص يبلغ طوله مترين ويسبح مسافة 300 متر في الثانية في 12 حوض سباحة. يعمل هذا المحرك الكيميائي لمدة 5 دقائق تقريبًا بفضل إضافة الغاليوم، مما يقلل من كثافة تكوين طبقة الأكسيد. أي أن الحد الأقصى لاحتياطي الطاقة يبلغ حوالي 900 ملم في الماء. يتم إعطاء اتجاه الحركة للروبوت خارجيًا حقل مغناطيسيويمكن استخدامه لتوصيل الأدوية المستهدفة. ولكن فقط بعد أن تجف "الشحنة"، سيجد المريض تناثرًا من الكرات الصغيرة بقشرة من الألومنيوم، والتي ليس لها تأثير مفيد على جسم الإنسان، على عكس التيتانيوم المحايد بيولوجيًا.

ويجب أن تكون الروبوتات الصغيرة صغيرة جدًا بحيث لا يمكن توسيع نطاق التقنيات التقليدية إلى الحجم المطلوب. كما أنها لا تنتج أي أجزاء قياسية ذات حجم مناسب. وحتى لو فعلت ذلك، فهي ببساطة لن تكون مناسبة لمثل هذه الاحتياجات المحددة. ولذلك، فإن الباحثين، كما حدث مرات عديدة في تاريخ الاختراعات، يستلهمون من الطبيعة. على سبيل المثال، في نفس البكتيريا. على المستوى الجزئي، وحتى على المستوى النانوي، تنطبق قوانين فيزيائية مختلفة تمامًا. على وجه الخصوص، الماء هو سائل لزج للغاية. ولذلك فمن الضروري تطبيق حلول هندسية أخرى لضمان حركة الروبوتات الدقيقة. غالبًا ما تحل البكتيريا هذه المشكلة بمساعدة الأهداب.

في وقت سابق من هذا العام، قام فريق من الباحثين من جامعة تورنتو بإنشاء نموذج أولي لروبوت صغير يبلغ طوله 1 ملم، يتم التحكم فيه بواسطة مجال مغناطيسي خارجي ومجهز بمقبضين. تمكن المطورون من بناء جسر بمساعدتها. أيضًا، يمكن استخدام هذا الروبوت ليس فقط لتوصيل الأدوية، ولكن أيضًا لإصلاح الأنسجة الميكانيكية نظام الدورة الدمويةوالأعضاء.

الروبوتات العضلية

هناك اتجاه آخر مثير للاهتمام في مجال الروبوتات الدقيقة وهو الروبوتات التي تحركها العضلات. على سبيل المثال، يوجد مثل هذا المشروع: خلية عضلية يتم تحفيزها بالكهرباء، ويرتبط بها الروبوت، ويتكون "عمودها الفقري" من هيدروجيل.

يقوم هذا النظام بشكل أساسي بنسخ المحلول الطبيعي الموجود في أجسام العديد من الثدييات. على سبيل المثال، في جسم الإنسان، تنتقل تقلصات العضلات إلى العظام عن طريق الأوتار. في هذا الروبوت الحيوي، عندما تنقبض الخلية تحت تأثير الكهرباء، تنحني "السلسلة" وتنجذب القضبان المستعرضة، التي تعمل كأرجل، إلى بعضها البعض. إذا تحرك أحدهم مسافة أقصر عند ثني "السلسلة"، فإن الروبوت يتحرك نحو هذه "الساق".

هناك رؤية أخرى لما يجب أن تكون عليه الروبوتات الطبية الدقيقة: ناعمة، تكرر أشكال الكائنات الحية المختلفة. على سبيل المثال، هنا نحلة آلية (RoboBee).

صحيح أنه ليس مخصصًا للأغراض الطبية، بل لعدد من الأغراض الأخرى: تلقيح النباتات، وعمليات البحث والإنقاذ، والكشف المواد السامة. مؤلفو المشروع، بالطبع، لا ينسخون بشكل أعمى الميزات التشريحيةالنحل. وبدلاً من ذلك، يقومون بتحليل جميع أنواع "التصاميم" للكائنات الحية للحشرات المختلفة بعناية، ويقومون بتكييفها وتنفيذها في الميكانيكا.

أو مثال آخر على استخدام "الهياكل" المتوفرة في الطبيعة - روبوت صغير على شكل رخويات ذات صدفتين. يتحرك عن طريق رفرفة اللوحات، وبالتالي إنشاء تيار نفاث. ويبلغ حجمه حوالي 1 ملم، ويمكن أن يطفو داخل الإنسان مقلة العين. مثل معظم الروبوتات الطبية الأخرى، يستخدم هذا "الرخوي" مجالًا مغناطيسيًا خارجيًا كمصدر للطاقة. ولكن هناك فرق مهم - فهو يتلقى الطاقة فقط للحركة، والحقل نفسه لا يحركه، على عكس معظم الأنواع الأخرى من Microrobots.

الروبوتات الكبيرة

بالطبع، مع وجود روبوتات صغيرة فقط في الحديقة معدات طبيةلا يقتصر. في أفلام وكتب الخيال العلمي، عادة ما يتم تقديم الروبوتات الطبية كبديل للجراحين البشريين. مثلًا، هذا نوع من الأجهزة الكبيرة التي تقوم بسرعة وبدقة شديدة بإجراء جميع أنواع التلاعب الجراحي. وليس من المستغرب أن تكون هذه الفكرة من أولى الأفكار التي تم تنفيذها. وبطبيعة الحال، فإن الروبوتات الجراحية الحديثة ليست قادرة على استبدال الشخص بالكامل، ولكنها بالفعل موثوقة تمامًا في الخياطة. كما أنها تستخدم كامتدادات لأيدي الجراح، مثل المتلاعبين.

ومع ذلك، لا تزال المناقشات مستمرة في المجتمع الطبي بشأن مدى استصواب استخدام مثل هذه الآلات. ويرى العديد من الخبراء أن مثل هذه الروبوتات لا تقدم أي فوائد خاصة، ونظرًا لسعرها المرتفع، فإنها تزيد بشكل كبير من تكلفة الخدمات الطبية. ومن ناحية أخرى، هناك دراسة تفيد بأن مرضى سرطان البروستاتا الذين خضعوا لها جراحةومع وجود مساعد آلي، سيتطلب الأمر في المستقبل استخدامًا أقل كثافة للعوامل الهرمونية والعلاج الإشعاعي. بشكل عام، ليس من المستغرب أن جهود العديد من العلماء كانت تهدف إلى إنشاء روبوتات صغيرة.

أحد المشاريع المثيرة للاهتمام هو Robonaut، وهو روبوت للتطبيب عن بعد مصمم لمساعدة رواد الفضاء. لا يزال هذا مشروعًا تجريبيًا، ولكن يمكن استخدام هذا النهج ليس فقط لتزويد هؤلاء الأشخاص المهمين والمكلفين بتدريب رواد الفضاء. ويمكن أيضًا استخدام روبوتات التطبيب عن بعد لتقديم المساعدة في مختلف المناطق التي يصعب الوصول إليها. بالطبع، لن يكون هذا أمرًا مستحسنًا إلا إذا كان تركيب روبوت في مستوصف بعض التايغا أو القرى الجبلية النائية أرخص من الاحتفاظ بمسعف براتب.

وهذا الروبوت الطبي أكثر تخصصًا، فهو يستخدم لعلاج الصلع. شركة "ARTAS" تشارك في "الحفر" التلقائي بصيلات الشعرمن فروة رأس المريض، بناءً على صور عالية الدقة. ثم يقوم طبيب بشري بحقن "الحصاد" يدويًا في مناطق الصلع.

ومع ذلك، فإن عالم الروبوتات الطبية ليس رتيبًا على الإطلاق كما قد يبدو لشخص عديم الخبرة. علاوة على ذلك، فهو يتطور بنشاط، وهناك تراكم للأفكار، والنتائج التجريبية، ويتم البحث عن الأساليب الأكثر فعالية. ومن يدري، فربما تعني كلمة "جراح" في حياتنا طبيبًا ليس بمشرط، بل بجرة من الروبوتات الدقيقة التي لن تحتاج إلا إلى ابتلاعها أو إدخالها عبر الوريد.

الروبوتات العلمية هي مجال يتضمن دراسة جميع ميزات إنشاء الروبوتات. في الصف، سوف يتعلم الطلاب اساس نظرىوتاريخ وقوانين الروبوتات وميزات استخدامها في الحياة الواقعية.

تم استخدام كلمة "روبوت" لأول مرة من قبل الكاتب المسرحي التشيكي ك. كابيك في عام 1921. تحدث عن العبيد الذين خلقوا لتحقيق رغبات الإنسان. تتم ترجمة كلمة robota من اللغة التشيكية على أنها "العبودية القسرية".

على مدى ما يقرب من 100 عام من تطوير الروبوتات العلمية، حدثت تغييرات كبيرة. أصبحت الروبوتات من عالم الخيال العلمي حقيقة. تُستخدم الآلات الخاصة في جميع مجالات الصناعة والتعدين والطب تقريبًا. أصبح الاتجاه نفسه أداة رائعة لاكتساب معرفة جديدة صناعات مختلفةالعلوم التقنية، التصميم. يتمتع الطلاب بفرصة إدراك أنفسهم كمصممين وفنيين وحتى فنانين.

الروبوتات في العالم الحديث

الروبوتات الطبية تتطور بنشاط. يتخيل الكثير من الناس أن الروبوت طبيب يقظ ومهذب دائمًا ولا يتعب أبدًا. ومع ذلك، يقول العديد من العلماء اليوم أن التكنولوجيا لا يمكن أن تحل محل البشر. يساعدك على التعامل مع المهام الروتينية، على سبيل المثال:

تسجيل طالبي المساعدة؛
- العمل مع البطاقات الإلكترونية.
- توفير المعلومات.

لقد تم بالفعل إنشاء عدد لا بأس به من أمناء الروبوتات. يتم استخدامها في معظم مناطق مختلفةنشاط حياة الإنسان. داخل الروبوتات الطبيةكما ظهرت سيارات خاصة مزودة بكاميرات خاصة لنقل الأدوية والمستندات. يمكن لهذه الأجهزة الإجابة على الأسئلة وتوجيه العملاء إلى المكان الصحيح.

ومن الأمثلة الجيدة على ذلك Omnicell M5000. يسمح لك بتحسين العمل مع الأدوية في المستشفيات. تقوم الآلة بإنشاء مجموعات من الأدوية لكل مريض لفترة محددة مسبقًا. وهذا يقلل بشكل كبير من مخاطر الأخطاء بسبب العامل البشري. يمكن للروبوت إنشاء حوالي 50 مجموعة في الساعة. في المعتاد طاقم طبيفي 60 دقيقة يمكنك عمل 4 مجموعات فقط.

استخدام الروبوتات في الصناعة

تستخدم الروبوتات بنشاط في الصناعة اليوم. هناك ثلاثة أنواع رئيسية:

1. تمكنت. من المفترض أن يتم التحكم في كل إجراء بواسطة المشغل.
2. آلي وشبه آلي. إنهم يعملون بدقة وفقًا لبرنامج معين.
3. واثق من نفسه. تنفيذ إجراءات متسلسلة دون تدخل بشري.

   تشمل الأمثلة KUKA KR QUANTEC PA. هذه هي واحدة من المنصات الأكثر تقدما. هناك مجموعة متنوعة يمكن أن تعمل بشكل جيد جدًا درجات الحرارة المنخفضة. تم إنشاؤه خصيصًا للعمل في المجمدات الكبيرة.

   يتم تمثيل الروبوتات في الصناعة أيضًا بأجهزة متعددة الوظائف. على سبيل المثال، لدى باكستر أدوات مناورة يمكنها القيام بنفس الإجراءات التي تقوم بها اليد البشرية. الحقيقة المثيرة للاهتمام هي أن الآلة يمكنها التحكم بشكل مستقل في الجهد المطبق.

   

   إن جهاز Stratasys Infinite-Build 3D Demonstrator هو جهاز آخر عبارة عن مزيج من الروبوت والطابعة ثلاثية الأبعاد. تُستخدم هذه التقنية في إنتاج الطيران والفضاء لأنها تستطيع الطباعة على الأسطح الأفقية والرأسية بأي حجم.

   تتطور الروبوتات بنشاط في اليابان. تم إنشاء مقدمي الرعاية RIBA وRIBA-II في هذا البلد. وتتمثل مهمتهم الرئيسية في نقل المرضى الذين لا يستطيعون المشي بشكل مستقل. وتساعدهم الآلات على الانتقال من السرير إلى الكرسي المتحرك والعكس. يمكن للروبوتات أن تنحني، ويتم إنشاء سطح اليدين بحيث يشعر المريض بالراحة قدر الإمكان.

   

   اختراع مثير للاهتمام هو اختراع العلماء في جامعة تكساس. لقد أصابوا الذكاء الاصطناعي بالفصام. وفي التجربة، تم استخدام روبوت مزود بشبكة عصبية تحاكي الدماغ البشري. لم يتمكن الجهاز من تذكر القصص أو إعادة إنتاجها بشكل طبيعي. وفي مرحلة ما، أعلن مسؤوليته عن هجوم إرهابي.

   تم إنشاء نماذج خاصة ل الناس العاديين. على سبيل المثال، روبوت محاكاة الطفل. تم إنشاؤه أيضًا في اليابان. يمكن لمثل هذه الآلة تعريف الآباء المستقبليين بجميع تعقيدات الأبوة والأمومة. إنه يعرف كيفية التعبير عن المشاعر، والبكاء، وطلب الطعام، وما إلى ذلك.

   الإنجازات في عالم الروبوتات لأطفال المدارس
   

   اليوم، يمكن العثور على نوادي الروبوتات المدرسية في العديد من البلدان. غالبًا ما يشتري الآباء أجهزة مختلفة لجذب الاهتمام بالعلوم. وقد أدى ذلك إلى طرح ألعاب في السوق يمكن برمجتها لأداء مهام مختلفة. دعونا نلقي نظرة على الأكثر إثارة للاهتمام:

4. سفيرو 2. وأولي. مصممة للأطفال فوق سن 8 سنوات. يكاد يكون من المستحيل كسر لعبة الروبوت. إنها لا تخاف من الماء وتستطيع السباحة. يتم التحكم بها من الهاتف الذكي أو الجهاز اللوحي.
5. كيبو. تصميم بسيط للغاية في المظهر. انها تسمح لك لتعلم البرمجة. ويعمل على النحو التالي: مسح العلامات الموجودة على المكعبات الخشبية. يمثل كل نقش إجراءً محددًا.
6. ليغو التعليم ويدو. روبوت يمكنك صنعه بنفسك. تحتوي المجموعة على كل ما تحتاجه للتشغيل الكامل. يمكنك شراء عناصر إضافية لتوسيع قدرات الجهاز.

   عادة، في نوادي الروبوتات في المدرسة، يُطلب من الطلاب تجميع أول جهاز يتم التحكم فيه بأنفسهم. وهذا لا يسعد معظم الأطفال فحسب، بل يوفر أيضًا فرصة لاكتساب معرفة جديدة.

   الروبوتات للأطفال في سولنيشنوجورسك
   

   اليوم، عدد الأندية التي يمكنك من خلالها اكتساب معرفة جديدة في المجالات الأكثر تقدمًا مثير للإعجاب. الروبوتات في سولنيشنوجورسك، على سبيل المثال، تجذب كلا الطفلين سن ما قبل المدرسة، والمراهقون. وربما سيكونون هم من يقفون وراء الطفرة الحقيقية في عالم الروبوتات في المستقبل. يواكب المعلمون جميع المنتجات الجديدة ويقومون بتثقيف أنفسهم باستمرار. وهذا يسمح لهم وللأطفال بمواكبة العصر.

   الروبوتات في سولنيشنوجورسك، كما هو الحال في مدن أخرى، لديها تركيز تعليمي أكبر. اليوم، المهمة الرئيسية هي إثارة اهتمام الأطفال من جميع الأعمار وتعليمهم كيفية تطبيق المعرفة النظرية في الممارسة العملية.

   تتضمن الروبوتات للأطفال في Solnechnogorsk مجموعات صغيرة، وفرصة الحصول على مشاورات فردية واستخدام منشئين كاملين في العمل. بالإضافة إلى ذلك، يتعلم الأطفال العمل باستخدام مصابيح LED والنمذجة ثلاثية الأبعاد واللحام. يبدأ التدريب دائمًا بأساسيات التجميع. ومع إتقان المادة، يتم توفير أساسيات البرمجة والتصميم.

مقدمة

في عصر التطور السريع للعلوم والتكنولوجيا، تظهر العديد من الابتكارات المختلفة في مجموعة متنوعة من المجالات. الطب أيضًا لا يقف ساكنًا، حيث تظهر أجهزة جديدة ومعقدة لدعم حياة الإنسان، ومثال على ذلك يمكن أن تكون العديد من الأجهزة، على سبيل المثال، آلة التهوية الاصطناعية للرئتين، أو آلة الكلى الاصطناعيةوما إلى ذلك وهلم جرا. ظهرت أجهزة قياس السكر في الدم المصغرة وأجهزة قياس النبض الإلكترونية وضغط الدم، ويمكن توسيع هذه القائمة عدة مرات.

وبشكل أكثر تحديدًا، أود أن أتناول مثال إدخال الروبوتات في الصناعة الطبية. تم إنشاء العديد من الروبوتات من قبل البشر منذ نهاية القرن العشرين تقريبًا، وتم تحسينها وتحديثها بشكل كبير خلال الفترة الماضية.

الروبوتات في الطب

الشكل 1 - الجراح الآلي "دافنشي"

أحد أشهر الإنجازات وأكثرها شهرة في الآونة الأخيرة هو روبوت دافنشي، الذي سمي على اسم المهندس والفنان والعالم الكبير ليوناردو دافنشي، الذي صمم في وقت من الأوقات أول روبوت مجسم قادر على تحريك ساقيه وذراعيه، وأداء مهام أخرى الإجراءات (الشكل 1). تجمع هذه التقنية المتقدمة بين جميع مزايا الجراحة الكلاسيكية والمنظار. أثناء العملية، يجلس الجراح أمام لوحة تحكم مريحة، ويتم عرض صورة ثلاثية الأبعاد لمنطقة الجراحة على الشاشة. إن راحة العمل باستخدام جهاز التحكم عن بعد هذا له تأثير مفيد على عمل الجراح، لأنه لا يتعب، كما هو الحال أثناء الجراحة القياسية.

الشكل 2 - عصا التحكم في المعالج الحراري

يتحكم الجراح في المناول عن بعد باستخدام عصي التحكم الخاصة التي تستجيب للمس أطراف الأصابع (الشكل 2). تحركاته مع الدقة المطلقةمستنسخة بواسطة الروبوتات. هذا يوفر جودة عاليةالتشغيل وتحسين السلامة. في الوقت الفعلي، يتم نقل حركات الجراح إلى طاولة العمليات الخاصة بالنظام.

تم تجهيز روبوت دافنشي الجراحي بأدوات مناولة فائقة الدقة مكونة من 4 أذرع، يحتوي أحدها على كاميرا مدمجة تنقل الصور في الوقت الفعلي إلى جهاز التحكم عن بعد، ويحل اثنان آخران محل يدي الجراح أثناء العملية، والرابع يخدم كمساعد (الشكل 3).

الشكل 3 – المتلاعبون الآليون

بمساعدة نقطة توضع في نهاية الذراعين بالمنظار، يتم عمل شقوق بحجم 1-2 سم، وبسبب هذه الشقوق الصغيرة، يتم تقليل مستوى صدمة الأنسجة.

دقة حركة المتلاعبين الميكانيكيين تتجاوز قدرات الأيدي البشرية. مع سبع درجات من الحرية والقدرة على الانحناء 90 درجة، تتمتع أذرع الروبوت بنطاق واسع من الحركة. وهذا أمر لا غنى عنه عندما تدخل جراحيفي مكان ضيق، على سبيل المثال، عند العمل مع كيس القلب أو الحوض الصغير. ويقوم فريق من المساعدين البشريين بمراقبة عمل روبوت دافنشي، وإعداد الموقع لإجراء الشقوق، ومراقبة سير العملية، وإحضار الأدوات المعقمة.

حاليًا، تم تجهيز الروبوت بـ "العيون" الأكثر تقدمًا في العالم. كان لديه رؤية ثلاثية الأبعاد من قبل، لكنه حقق الآن وضوحًا عاليًا. نسخة جديدةيسمح لجراحين بمراقبة العملية في وقت واحد. يمكن لأحدهم المساعدة وتعلم المهارات من كبار الزملاء. لا يمكن لشاشة العمل عرض الصورة من الكاميرات فحسب، بل يمكنها أيضًا عرض معلمتين إضافيتين، على سبيل المثال، بيانات الموجات فوق الصوتية وتخطيط القلب.

تتيح لك أداة دافنشي متعددة الأذرع العمل بدقة كبيرة، وبالتالي بأقل قدر من التدخل في جسم المريض. ونتيجة لذلك، يكون التعافي من الجراحة أسرع من المعتاد.

الشكل 4 - الروبوت التشخيصي "روزي"

الروبوت الصيدلاني "روزي" يعمل في ألبوكيركي، نيو مكسيكو.

مهمة روزي هي تحضير وتوزيع مئات الأدوية. إنه يعمل على مدار الساعة، ولا يأخذ أي فترات راحة تقريبًا، ولا يرتكب أي أخطاء. خلال عامين ونصف من الخدمة في صيدلية المستشفى، لم تكن هناك حالة واحدة تم فيها إرسال دواء خاطئ للمريض. تبلغ نسبة دقة روزي 99.7 بالمائة، مما يعني أن فرز الأدوية الموصوفة وجرعاتها لا يختلف أبدًا عن تلك المحددة في وصفات الأطباء.

تم تطوير الجهاز الذي يزيد وزنه عن 4.5 طن من قبل قسم مشاريع مجتمع الشركات التابع لشركة Intel (Intel Community Solutions). تنزلق روزي على طول سكة معدنية، وتستخدم "ذراعًا" ميكانيكيًا لجمع الأكياس المملوءة بالأقراص المعلقة على طول الجدران. ثم تضع الأكياس، كل منها مشفرة، في مظاريف وترسلها بالبريد إلى غرف المرضى في حاويات بريد هوائية.

في الجناح، تستخدم الممرضة جهازًا صغيرًا لمسح سوار معصم المريض وتتلقى معلومات حول الدواء الذي يجب أن يتناوله ومتى وكميته. ثم تقوم الممرضة بمسح الباركود الموجود على عبوة الدواء - وهذا يسمح لك بالتحقق مما إذا كان الدواء مخصصًا حقًا لهذا المريض بالذات، وما إذا كان تكرار وجرعة الإعطاء متماثلين.

ساعدت روزي أيضًا في اكتشاف العديد من الأخطاء في الوقت المناسب. لن ترسل روزي أبدًا دواء منتهي الصلاحية إلى مريض. مفتاح دقتها هو الدماغ الإلكتروني للآلة. معايير الدولةرقابة جودة. وفي الوقت نفسه، وفقا للمعاهد الوطنية للصحة في واشنطن، يموت حوالي 50 ألف شخص كل عام في البلاد بسبب أخطاء دوائية. لكن تركيب الأدوية وتوزيعها ليس هو المشكلة الوحيدة التي حلها مستشفى المشيخي بمساعدة روزي. قبل ظهوره، كان من الصعب جدًا مراقبة توزيع المخدرات: فقد أمضى الموظفون الكثير من الوقت في عد الحبوب حتى لا يصبح أي منهم في عداد المفقودين. واليوم حررهم الروبوت روزي من هذا العمل الروتيني.

الشكل 5 - المربية الروبوتية

تعتني المربية الآلية بالمرضى، وخاصة أولئك الذين يعانون من مرض الزهايمر (الشكل 5).

يسهل على المرضى التواصل مع الأطباء والأقارب. مزود بكاميرا وشاشة وكل ما يلزم للاتصال اللاسلكي عبر الإنترنت، ويتيح الروبوت المرافق للطبيب الاتصال بالمريض المتواجد في عيادة متخصصة. ويستخدم الروبوت أيضًا لتدريب الموظفين ومساعدة المرضى الذين يعانون من مشاكل في الحركة والتواصل بين المرضى والأطفال. ومن الغريب أن المرضى، الذين عادة ما يترددون في قبول أي شيء جديد، استجابوا للمحاور الميكانيكي بشكل جيد: أشاروا إليه، وضحكوا، بل وحاولوا التحدث معه.

ووفقا ليولين وانغ، المدير التنفيذي للشركة التي صنعت الآلة، InTouch Health، فإن استخدام الروبوتات في رعاية المسنين يمكن أن يخفف من مشكلة شيخوخة الأمة. وفي غضون ذلك، تخطط الشركة لتأجير الروبوتات الخاصة بها لدور رعاية المسنين.

الشكل 6 - روبوت العلاج الطبيعي

لقد اتخذ المهندسون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا خطوة حقيقية نحو المستقبل، حيث استبدلوا المعالج الفيزيائي بالروبوت. كما تعلمون، فإن الأشخاص الذين أصيبوا بسكتة دماغية ينسون حياتهم المعتادة لفترة طويلة. على مدار عدة أشهر وحتى سنوات، يتعلمون المشي مرة أخرى، ويمسكون بالملعقة في أيديهم، ويقومون بتلك الإجراءات اليومية التي لم يفكروا بها من قبل. الآن ليس فقط الأطباء يمكنهم مساعدتهم، ولكن أيضًا الروبوتات.

نحن نتحدث عن جلسات العلاج الطبيعي اللازمة لاستعادة التنسيق بين اليدين. في الوقت الحاضر، عادة ما يمارس المرضى التمارين مع الأطباء الذين يوضحون لهم التمارين المناسبة. إلى أقسام إعادة التأهيل في مستشفى مدينة بوسطن، حيث يتم إجراء الاختبارات. تثبيت جديد، يُطلب من الشخص الذي يتعافى من السكتة الدماغية استخدام عصا التحكم لتحريك مؤشر صغير على الشاشة على طول مسار معين. إذا لم يتمكن الشخص من القيام بذلك، فإن عصا التحكم التي يتم التحكم فيها بواسطة الكمبيوتر بمساعدة المحركات الكهربائية المدمجة ستحرك يده تلقائيًا إلى الموضع المطلوب.

كان الأطباء سعداء بأداء المنتج الجديد. وعلى عكس الإنسان، يستطيع الروبوت أداء نفس الحركات آلاف المرات في اليوم دون تعب.

الشكل 7 - مجمع KineAssist

يوجد أيضًا مجمع KineAssist (الشكل 7). إنه تطوير مشترك لمعهد شيكاغو لإعادة التأهيل وتصميم كينيا (شيكاغو بي تي سابقًا). حدد الأطباء والمهندسون الذين عملوا في هذا المشروع، نتيجة للبحث، المشاكل الرئيسية التي تنشأ أثناء إعادة تأهيل المرضى الذين يعانون من اضطرابات العضلات والعظام. الغرض الرئيسي من KineAssist هو توفير علاج أكثر كثافة وفعالية للمرضى دون التأثير على صحتهم الجسدية والنفسية الاتصال النفسيمع أخصائيي العلاج الطبيعي والقضاء على عامل الخوف من السقوط.

الجهاز الذي يبلغ وزنه 227 كجم عبارة عن منصة كهربائية مزودة بأحزمة ذكية تدعم الجذع البشري لمساعدة المرضى الذين يعانون من ضعف عصبي على تعلم التوازن والمشي. تم تصميم KineAssist لمساعدة المعالجين، وليس ليحل محلهم. تتنبأ أجهزة الاستشعار المدمجة في الأحزمة بحركات المريض وتساعده في الحفاظ على توازنه. نظرًا لأن المريض الآن آمن، فقد يشجع المعالجون الفيزيائيون المريض على القيام بتمارين أكثر تحديًا، مثل المشي على الدرج أو الخطوات الجانبية. وعلى الرغم من وزنه، يتحرك جهاز المحاكاة للأمام والخلف والجانبين بسهولة راقصة الباليه، اعتمادًا على اتجاه حركة المريض. بفضل خاص برمجةيمكن لأخصائي العلاج الطبيعي ضبط الحمل والشدة أثناء التمرين.

عروض كين أسيست عدد كبير منطرق وأنواع التمارين وأهمها:

• - المشي (من الممكن استخدام KineAssist مع جهاز المشي)؛
• - التدريب على التوازن. خلال هذا التمرينيحاول المدرب توسيع "منطقة الأمان" المألوفة للمريض، على سبيل المثال، عن طريق وضع عائق أمامه سيتعين عليه الالتفاف عليه أو تجاوزه؛
• - تدريب القوة، حيث يقوم جهاز المحاكاة بتطبيق المقاومة عندما يتحرك المريض (التدريب ممكن مجموعات مختلفةالعضلات)؛
• - التدريب على الوضعية. في هذا الوضع، يقوم المدرب بتثبيت جسم المريض في وضع معين، وأثناء التمارين يحافظ جهاز المحاكاة على هذا الوضع المحدد للجسم.

يمكن استخدام KineAssist لعلاج المرضى الذين تعافوا بشكل جيد نسبيًا وظائف المحركولإعادة التأهيل الأولي للمرضى الأضعف مباشرة بعد الإصابة أو المرض. منذ عام 2004، تم اختبار KineAssist بنجاح مراكز إعادة التأهيلالولايات المتحدة الأمريكية (حاليًا في مستشفى أليكسيان لإعادة التأهيل). تظهر الإحصائيات الأولية للناجين من السكتات الدماغية أن إعادة تأهيل أولئك الذين مارسوا التمارين الرياضية على جهاز محاكاة آلي تكون فعالة مرتين على الأقل. لسوء الحظ، بسبب السعر المرتفع (أكثر من 200.000 دولار أمريكي)، فإن أكبر المؤسسات الطبية فقط هي القادرة على تحمل تكلفة هذا المجمع.

الشكل 8 - مريض RIBA يحمل روبوتًا

كشف المعهد الياباني للأبحاث الفيزيائية والكيميائية (BMC RIKEN) وشركة Tokai لصناعات المطاط (TRI) عن روبوت "يشبه الدب" مصمم لمساعدة الممرضات في المستشفيات. سيارة جديدةتحمل المرضى بين ذراعيها حرفيًا (الشكل 8).

RIBA (روبوت للمساعدة التفاعلية للجسم) هو نسخة محسنة من android RI-MAN.

بالمقارنة مع سابقتها، حققت RIBA تقدما كبيرا.

مثل RI-MAN، يستطيع المبتدئ رفع الشخص بعناية من السرير أو الكرسي المتحرك، وحمله بين ذراعيه، على سبيل المثال، إلى المرحاض، ثم إعادته ووضعه في السرير أو وضعه بعناية عربة أطفال. ولكن إذا كانت RI-MAN تحمل فقط دمى تزن 18.5 كجم مثبتة في وضع معين، فإن RIBA تنقل بالفعل أشخاصًا أحياء يصل وزنهم إلى 61 كجم.

يبلغ ارتفاع "الدب" 140 سم (RI-MAN - 158 سم)، ويزن 180 كيلوجرامًا بالبطاريات (سلفه - 100 كجم). يتعرف RIBA على الوجوه والأصوات، وينفذ الأوامر الصوتية، ويتنقل عبر بيانات الفيديو والصوت المجمعة، والتي يعالجها أسرع 15 مرة من RI-MAN، ويستجيب "بمرونة" لأدنى التغييرات في البيئة.

تتمتع أذرع الروبوت الجديد بسبع درجات من الحرية، والرأس له درجة واحدة (فيما بعد سيكون هناك ثلاث)، والخصر له درجتان. الجسم مغطى بمادة ناعمة جديدة طورتها شركة TRI، مثل رغوة البولي يوريثان. المحركات هادئة إلى حد ما (53.4 ديسيبل)، والعجلات متعددة الاتجاهات تسمح للمركبة بالمناورة في المساحات الضيقة.

الشكل 9 - مساعد الروبوت يورينا

سيتم تدريجياً إدخال الروبوتات المساعدة، والتي ستكون مهمتها مساعدة الأطباء بشكل مباشر، وهذه النماذج مستخدمة بالفعل في بعض العيادات الطبية الأجنبية. يورينا، روبوت من شركة Japan Logic Machine اليابانية، قادر على نقل المرضى طريحي الفراش بطريقة أكثر سلاسة (الشكل 9).

والأكثر إثارة للاهتمام هو أن يورينا يمكن أن تتحول إلى كرسي متحرك يتم التحكم فيه عن طريق شاشة تعمل باللمس أو جهاز تحكم أو صوت. يتمتع الروبوت ببراعة كافية للتنقل في الممرات الضيقة، مما يجعله مساعدًا جيدًا للأطباء الحقيقيين.

الشكل 10 - ذراع الروبوت المساعد Rapuda

أحدث التطورات من معهد أبحاث الأنظمة الذكية الياباني له أيضًا بحتة الاستخدام العملي. تهدف الذراع الروبوتية Rapuda إلى جعل الحياة أسهل للأشخاص الذين يعانون من مشاكل في الحركة الأطراف العلوية(الشكل 10). اليد، التي يتم التحكم فيها بواسطة عصا التحكم، تأخذ كوبًا من الماء من الطاولة وتلتقط الأشياء التي سقطت على الأرض.

حتى الآن لا يستطيع المبدعون تحديد متى وبأي سعر سيكون Rapuda متاحًا لمجموعة واسعة من المشترين. من المؤكد أنه يستحق العمل على سرعة التلاعب. لكن يمكننا أن نقول على وجه اليقين أن هذه التكنولوجيا ستكون مطلوبة بشكل واضح، وبالتالي يستمر التطوير.

جراح الروبوت

في مؤتمر كاليفورنيا، أعربت الشركة المصنعة NVIDIA عن فكرة جريئة للغاية - إجراء جراحة القلب دون إيقاف القلب وفتح الصدر.

سيقوم الجراح الآلي بإجراء العملية باستخدام مناورات متصلة بالقلب من خلال ثقوب صغيرة في صدر المريض. تعمل تقنية التصوير السريع على تحويل القلب النابض إلى صيغة رقمية، مما يقدم للجراح نموذجًا ثلاثي الأبعاد يمكنه التنقل فيه تمامًا كما لو كان ينظر إلى القلب من خلال تشريح الجثة. صدر. تكمن الصعوبة الرئيسية في أن القلب يقوم بعدد كبير من الحركات في وقت قصير - ولكن، وفقًا للمطورين، فإن قوة أنظمة الحوسبة الحديثة المعتمدة على وحدات معالجة الرسوميات NVIDIA كافية لتصور العضو، ومزامنة حركات أدوات الروبوت مع نبض القلب. ونتيجة لذلك، يتم إنشاء تأثير عدم الحركة - لا يهتم الجراح بما إذا كان القلب "يقف" أو يعمل، لأن المتلاعبين بالروبوت يقومون بحركات مماثلة، للتعويض عن النبض!

في الوقت الحالي، تتكون جميع المعلومات حول هذه التقنية المذهلة من عرض فيديو قصير، ولكننا سننتظر بفارغ الصبر المزيد من المعلومات من NVIDIA. من كان يظن أن الشركة المصنعة لبطاقة الفيديو كانت تخطط لإحداث ثورة في الجراحة؟

دا فينشي

غاية: دكتور جراح

كيف تعمل: في حين أن الجراح الآلي ليس مستقلا آلية التشغيل، وأداة مطيعة وزنها 500 كيلوغرام في يد الطبيب. تحتوي وحدة التشغيل على أربعة "أذرع". ثلاثة منهم تنتهي بأدوات جراحية مصغرة - المبضع والمشابك، والرابع يتحكم في كاميرا فيديو صغيرة. يتم إجراء عملية دافنشي من خلال ثقوب سنتيمترية، لذا فإن الكاميرا ليست ضرورية، لكن المريض لا يترك أي ندوب تقريبًا. عندما يقوم الروبوت "بإلقاء تعويذة" على المريض، يجلس الجراح البشري على وحدة التحكم على مسافة من الطاولة. يتلاعب الطبيب بعصا التحكم التي تنقل حركات الأصابع واليد إلى "يدي" دافنشي بدقة متناهية. مثل يد الإنسان، لديهم سبع درجات من الحرية، لكن المتلاعبين أقوى بكثير، ولا يتعبون ويتجمدون على الفور إذا أطلق الجراح عصا التحكم. يتحكم الطبيب في تصرفاته من خلال العدسة التي تستقبل صورة مكبرة تصل إلى 12 مرة من كاميرا الفيديو.

أين يتم استخدامه؟: يعمل الجراحون الآليون دافنشي في مئات العيادات حول العالم. هناك 20 جهازًا من هذا القبيل في روسيا. أحدهم موجود في المركز الفيدرالي للقلب والدم والغدد الصماء الذي سمي باسمه. في.أ. ألمازوف (سانت بطرسبرغ)، حيث يجري دافنشي حوالي مائة عملية سنوياً. "نقطة قوته" هي الإزالة الدقيقة والدقيقة للزوائد: الأورام، الفتق، تمدد الأوعية الدموية.

الصورة: وكالة فرانس برس/أخبار الشرق، كوربيس/فوتو إس إيه، باناسونيك، ديوميديا، رويترز/فوستوك فوتو، آي بي إم