Медицинский микроробот прошел испытания в имитаторе желудка

В опытах, симулирующих среду человеческого пищевода и желудка, помещенный в растворимую капсулу экспериментальный микроробот активировался и, направляемый внешним магнитным полем, успешно провел операцию по удалению "проглоченной" батарейки. Об испытаниях перспективной модели, которую команда профессора Массачусетского технологического института (MIT) Даниэлы Рас (Daniela Rus) создала в сотрудничестве с коллегами из Японии, авторы доложили на Международной конференции по робототехнике и автоматизации.

"Для применения внутри тела нам требуется миниатюрная, контролируемая и беспроводная роботизированная система, – говорит Даниэла Рас. – Робота, связанного проводом, намного труднее доставить в нужную часть тела и контролировать2.

Над созданием такого аппарата команда из MIT трудится уже не первый год, продемонстрировав уже целый ряд прототипов. Как и они, новая версия способна по команде "складываться" и "раскладываться" на манер оригами: изменение формы смещает центр тяжести и меняет сцепление робота с поверхностью, позволяя передвигаться вперед. Кроме того, для упрощения движения в водной среде пищеварительной системы робот имеет слегка закрученную форму, что создает еще около 20% тяги для движения вперед.

Изменение формы происходит за счет одного из внутренних слоев системы, сделанного из биосовместимого материала, меняющего форму при небольших изменениях температуры. Авторам пришлось испытать десятки различных материалов, пока они не обнаружили, что подходящим будет довольно элементарный вариант – высушенный кишечник свиньи, как тот, который используется в упаковке колбас и сосисок.

Для доставки в нужную часть экспериментального "организма" он сложен гармошкой вдоль продольной оси и помещен в растворимую (пока что просто ледяную) капсулу. Как только она растаяла, аппарат освободился и выпрямился до нормального размера, открыв помещенный в центре небольшой постоянный магнит. С помощью этого магнита ученые смогли направлять его движение, прикладывая внешнее магнитное поле.

Испытания прошли в условиях свиного пищевода и желудка, помещенных в силиконовую основу и заполненных водным раствором лимонной кислоты, который имитировал кислотную среду желудка. Направляемый магнитным полем микроробот успешно добрался до помещенной на его стенке "кнопочной" батарейки и, ухватив ее магнитом, вынес наружу.

Даже если этой операцией способности робота, созданного командой Даниэлы Рас, ограничатся, это уже будет чрезвычайно важным достижением. Ежегодно батарейки проглатывают десятки тысяч людей. Как правило, это проходит без последствий, и батарейка выскальзывает наружу.

Однако в некоторых случаях она попадает в складки тканей пищеварительного тракта и остается там, понемногу выделяя свой заряд и разрушая клетки, что в худшем случае может обернуться даже прободением. Эта опасность заставляет медиков прибегать к полноценному хирургическому вмешательству, поэтому будет куда проще и безопаснее доверить такую задачу роботам-оригами.