Мягкая роботизированная рука для эндоскопической хирургии

Гибкие эндоскопы могут проникать через узкие полости для лечения труднодоступных областей тела. Однако, как только эти устройства достигают точки назначения, они используют жесткие хирургические инструменты для манипулирования или удаления ткани. Это ограничивает терапевтические возможности эндоскопа при использовании хирургами.

Недавно исследователи из Института инженерной биологии имени Висса и Школы инженерных и прикладных наук имени Джона А. Полсона (SEAS) разработали гибридную жестко-мягкую роботизированную руку для эндоскопов с интегрированным зондированием и множественными степенями свободы. Рука лежит в эндоскопе, пока он не достигнет желаемого места, а затем раскладывается, чтобы помочь в хирургических процедурах.

Мягкие роботы очень перспективны для хирургических применений, потому что соответствуют жесткости тела, то есть случайно не прокалывают или разрывают ткани. Однако в небольших размерах они не обладают достаточной силой для выполнения хирургических задач. Это ограничивает применение мягких микросистем для лечения. Перед учеными стояла задача создать роботов, способных генерировать необходимые усилия без ущерба для безопасности.

Исследователи разработали гибридную модель — с жестким скелетом и мягким окружением. В качестве примера они взяли работу Роберта Вуда из Института Висса, основанную на принципе оригами.

Идея заключается в интеграции мягких роботизированных технологий и жестких структур на основе оригами. Команда создала сочетание простых емкостных датчиков для измерения приложенных к ткани сил, что позволит хирургу ощутить движение руки. Рука оснащена присоской, похожей на щупальца осьминога, для безопасного взаимодействия с тканями.

Метод изготовления мягких роботов подходит для массового производства, что важно для медицинских устройств. Кроме того, все материалы являются биосовместимыми. В качестве эксперимента исследователи уменьшили устройство до 1 миллиметра, чтобы применять его в наиболее сложных эндоскопических процедурах на легких или мозге. Таким образом, технология открывает путь для разработки небольших, более умных и мягких роботов для биомедицины.