Einsteckbarer "origami-roboter" entfernt knopfbatterien aus dem magen


Einsteckbarer

Auf der nächsten Woche der Internationalen Konferenz über Robotik und Automatisierung in Stockholm, Schweden, zeigen die Forscher die Schaffung eines einnehmbaren Roboters, der in Experimenten im Magen entfaltet, um eine verschluckte Knopfbatterie zu entfernen.

Der Origami-Roboter entfaltete sich aus einer einnehmbaren Kapsel im Magenmodell, um eine gedeckte Knopfbatterie zu entfernen.

Bildnachweis: Melanie Gonick / MIT

Jedes Jahr, mehr als 3.500 Menschen in den Vereinigten Staaten schlucken Knopf Batterien, die häufig verwendet werden, um Spielzeug, Spiele, Uhren, Hörgeräte, unter zahlreichen anderen Produkten.

Während die Batterien in den meisten Fällen durch den Körper hindurchgehen, können sie sich in anderen Fällen in der Speiseröhre oder im Magen befinden.

Wenn dies geschieht, kann sich ein elektrischer Strom um die Batterie herum bilden. Dies erzeugt eine alkalische Chemikalie namens Hydroxid, die das Gewebe verbrennt.

Die gegenwärtige Behandlung, um eine gedeckte Knopfbatterie zu entfernen, kann Bronchoskopie oder Endoskopie einschließen, die das Einfügen von Kameras in den Körper beinhaltet, um das Fremdobjekt zu identifizieren und zu entfernen.

Allerdings könnten Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT), der University of Sheffield im Vereinigten Königreich und des Tokyo Institute of Technology in Japan vorschlagen, dass ihr einnehmbarer "Origami Roboter" eine alternative Behandlungsoption bieten könnte.

Die Forscher, darunter Daniela Rus von MIT's Department für Elektrotechnik und Informatik, sind nicht neu in der Welt der Origami-Roboter.

Im vergangenen Jahr berichtete das Team über die Entstehung eines Origami-Roboters und enthüllte, wie sich der Roboter zusammenklappte und "kriecht", sobald Batterien daran befestigt sind.

Jetzt haben die Forscher eine neuere Version des Gerätes erstellt, was sie sagen, ein deutlich anderes Design.

Neuer Roboter aus biokompatiblem Material

Sowohl die früheren als auch die aktualisierte Vorrichtung bestehen aus einem Material, das in Reaktion auf Wärme schrumpft, und auf beiden Seiten ist ein anderes Material, das aus einer Anzahl von Schlitzen besteht. Dieses äußere Material regelt, wie sich der Roboter faltet, wenn sich das wärmeempfindliche Material zusammenzieht.

Zusätzlich enthalten beide Geräte eine "Stick-Slip" -Antwicklung. Dies ist der Prozess, durch den sich der Roboter im Körper bewegt, so dass die Vorrichtung an einer Oberfläche durch Reibung anhaften kann, aber sich selbst frei, wenn sich der Körper biegt.

Im Gegensatz zum früheren Gerät wird die aktualisierte Version aus einem biokompatiblen Material hergestellt: eine Form von getrocknetem Schweindarm, der für Wursthüllen verwendet wird. Das wärmeempfindliche Material besteht aus Biolefin - einer biologisch abbaubaren Schrumpffolie.

Wegen des neuen Materials musste das Team jedoch noch andere Änderungen am Gerät vornehmen.

Damit die Stick-Slip-Bewegung funktioniert, muss der Roboter steif genug sein - eine Anforderung, dass das neue, biokompatible Material von selbst nicht erfüllt wird. Als solches reduzierte das Team die Anzahl der Schlitze auf dem Gerät, so dass beim Falten die Steifigkeit des Materials zunimmt.

Allerdings bemerken die Forscher, dass, um sich durch den Körper zu bewegen, sich das Gerät nicht nur auf den Stick-Slip-Prozess verlassen, aufgrund der Anwesenheit von Magenflüssigkeiten.

"In unserer Berechnung sind 20 Prozent der Vorwärtsbewegung durch das Treiben von Wasser - Schub - und 80 Prozent ist durch Stick-Slip-Bewegung", sagt Shuhei Miyashita, die im MIT's Informatik und Künstliche Intelligenz Laboratorium war, wenn die Forschung durchgeführt wurde.

"In dieser Hinsicht haben wir das Konzept und die Eigenschaften der Flosse aktiv dem Körperdesign vorgestellt und angewendet, was man in der relativ flachen Gestaltung sehen kann."

Roboter effektiv entfernt Knopf Batterie aus Magen Modell

Darüber hinaus entstand der neue Roboter als rechteckige Vorrichtung, bestehend aus senkrechten, akkordeonartigen Falten und eingeklemmten Ecken.

Die Akkordeon-artigen Falten erlauben es, dass das Gerät ausreichend zusammengedrückt wird, so dass es in eine Kapsel passt, während die eingeklemmten Ecken dem Gerät erlauben, auf Oberflächen zu greifen.

Die Bewegung der Vorrichtung - die primär rotierend ist - wird durch Magnetfelder auf der Außenseite des Körpers gesteuert, die Informationen an einen Permanentmagneten senden, der sich in einer der Roboterfalten befindet.

Dieser Magnet ist auch verantwortlich für die Abholung der Knopf Batterie im Inneren des Körpers.

Das Video unten erklärt weiter, wie der Origami-Roboter funktioniert:

Die Forscher testeten ihren neuen Origami-Roboter mit einem Modell eines offenen Querschnitts des Magens und der Speiseröhre, die die mechanischen Eigenschaften eines Schweinemagens simulierten.

Um die Anwesenheit von Magensäuren nachzuahmen, benutzte das Team eine Kombination aus Wasser und Zitronensaft.

Sie simulierten dann das Schlucken einer Knopfbatterie. Bei der Nachahmung der nachfolgenden Einnahme des Origami-Roboters fanden sie, dass sich das Gerät aus der Kapsel entfalten konnte, über die Mauer des Magens kriechen und die Batterie entfernen.

Das Team glaubt, dass das Gerät auch Wunden heilen kann, die durch die Aufnahme von Knopfbatterien verursacht wurden.

Es ist wirklich spannend zu sehen, unsere kleinen Origami-Roboter tun etwas mit potenziellen wichtigen Anwendungen für die Gesundheitsversorgung.

Für Anwendungen im Inneren des Körpers benötigen wir ein kleines, kontrollierbares, untetheriertes Robotersystem. Es ist wirklich schwer zu kontrollieren und einen Roboter in den Körper zu legen, wenn der Roboter an einem Halteseil befestigt ist."

Daniela Rus

Während weitere Tests eindeutig erforderlich sind, glauben die Forscher, dass sie auf dem Weg zu einer neuartigen Behandlung für Knopf-Batterie-Einnahme sein können.

"Shuhei kaufte ein Stück Schinken, und er legte den Akku auf den Schinken", bemerkt Rus. "Innerhalb einer halben Stunde war die Batterie vollständig in den Schinken versunken, so dass mich das merkte, dass das ja wichtig ist Du hast eine Batterie in deinem Körper, du willst es so schnell wie möglich aus."

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