Міжнародні дослідники розробили новий надчутливий, м’який роботизований “палець”, який може виконувати медичні завдання, наприклад, перевіряти пульс і обстежувати пацієнтів на наявність пухлин. Хоча роботизовані руки розроблялися і раніше, цей новий робопалець має здатність імітувати як відчуття, так і функції людського дотику.
Ми сподіваємося, що ця технологія допоможе лікарям виявляти такі захворювання, як рак молочної залози, на більш ранніх стадіях. Це може призвести до більш ранніх варіантів лікування, а також зменшити дискомфорт для пацієнтів під час залякуючих та інвазивних медичних оглядів, які в інших випадках викликають страх.
Більшість з нас, напевно, сприймає пальці як щось само собою зрозуміле, але ці гнучкі пальці безцінні в нашому повсякденному житті. Вони допомагають нам хапати та маніпулювати предметами, а також дозволяють “відчувати” навколишній світ, торкатися інших людей і навіть спілкуватися один з одним.
У медичному контексті чутливість людських рук, посилена дрібною моторикою, яка використовує зворотний зв’язок і навчання, може бути корисною для виявлення та діагностики різних захворювань і станів. Пальпація– метод обмацування пальцями і кистями рук під час фізичного обстеження – широко використовується для виявлення та скринінгу відхилень в організмі пацієнта. Обережно натискаючи або розминаючи чутливі ділянки, лікарі можуть виявити потенційні ризики, такі як рак, аневризми черевної порожнини, вузли щитовидної залози тощо.
Проблема, однак, полягає в тому, що не всі лікарі мають достатню підготовку для проведення цих процедур, що може призвести до того, що деякі захворювання будуть пропущені. У той же час, багато пацієнтів не бажають піддаватися лікарським дотикам, особливо якщо лікар протилежної статі.
Саме тут роботизовані альтернативи можуть бути корисними, але існуючі моделі мають певні обмеження. Наприклад, деякі роботизовані пальці критикували за надмірну жорсткість. Дехто побоювався, що такі тверді пальці (про це важко писати, щоб це не звучало як натяк) не здатні виконувати делікатні завдання, які виконують лікарі, і можуть навіть розірвати пухлини під час обстежень.
Крім того, були розроблені легкі робопальці, які, хоча й дешевші, можуть імітувати рухи людських рук. Однак вони не надто чутливі і поки що не здатні розпізнавати складні властивості об’єктів, до яких торкаються, на відміну від справжніх пальців.
“Незважаючи на значний прогрес за останнє десятиліття, більшість м’яких пальців, представлених в літературі, все ще мають суттєві недоліки порівняно з людськими руками”, – пояснюють у своєму новому дослідженні Хонгбо Ванг, дослідник сенсорних технологій з Університету науки і технологій Китаю, та його колеги.
По суті, кажуть дослідники, існуючі роботизовані пальці не можуть впоратися з “реальними сценаріями”. Але, можливо, вони розробили новий м’який палець, який є достатньо чутливим для цих процедур.
“Шляхом подальшого розвитку для підвищення його ефективності, ми також вважаємо, що спритна рука, зроблена з таких пальців, може виступати в ролі “Роболікаря” в лікарні майбутнього, як і лікар”, – сказав Ван у своїй заяві. “У поєднанні з машинним навчанням можна досягти автоматичного роботизованого обстеження і діагностики, що особливо корисно для цих нерозвинених районів, де відчувається серйозна нестача медичних працівників”.
Щоб подолати обмеження інших робопальців, Ван та його колеги розробили пристрій, який утримує котушки струмопровідного волокна, що складається з двох частин. По-перше, котушка намотана на кожну повітряну камеру актуатора пальця (частина, яка дозволяє йому згинатися і рухатися), і скручене рідке металеве волокно, закріплене на кінчику пальця.
Електричний потік пальця можна виміряти, що дозволяє йому згинатися в реальному часі, коли він торкається об’єктів. Команда може відстежувати силу, яку він прикладає при цьому. Це фактично дозволяє пальцю сприймати властивості об’єкта так само, як це робить людський палець.
Щоб перевірити його чутливість, команда почала з того, що провела пером по кінчику пальця.
“Збільшене зображення чітко показує зміну опору, що свідчить про його високу чутливість до вимірювання сили”, – пояснюють вони в своєму дослідженні.
Після цього команда постукала скляною паличкою по кінчику пальця і штовхнула його, а потім зігнула палець кілька разів, щоб перевірити, чи правильно пристрій сприйняв тип і кількість сили, яку він отримав.
Далі все стало по-справжньому цікаво. Щоб оцінити його здатність виконувати медичні процедури, команда встановила палець на роботизовану руку і спостерігала, як він ідентифікував три грудочки, вбудовані у великий силіконовий лист. Робо-палець маніпулював цією ділянкою так само, як і лікар. Оскільки палець був закріплений на руці, він також правильно визначав артерію на зап’ясті пацієнта і вимірював його пульс.
Ця здатність рухатися і м’яко натискати також дозволила штучному пальцю друкувати на клавіатурі.
“Ми продемонстрували, що робо-палець може натискати і “відчувати” жорсткість об’єкта і виконувати безпечну і точну роботизовану пальпацію, подібну до тієї, яку виконує лікар”, – пояснює команда в своїй статті.
“Ці висновки підкреслюють потенціал “роболікаря” для проведення медичних оглядів у майбутньому”.
“Ми сподіваємося розробити розумну, спритну руку разом із сенсорною роботизованою рукою зі штучними м’язами, щоб імітувати безпрецедентні функції та тонкі маніпуляції людських рук”, – додав Ванг.
Дослідження опубліковане в журналі Cell Reports Physical Science.
