عادة ما تكون الديدان آخر شيء يريده الشخص في أمعائه. فقط أسأل هذا الدب ألاسكا المؤسف تم رصده مؤخرًا مع عدة ديدان شريطية طويلة متعددة الأقدام تتدلى من مؤخرته. ومع ذلك، فإن نوعًا جديدًا من الدودة الزاحفة للأمعاء، والتي صممها مهندسون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT)، قد يكون موجودًا بالفعل للمساعدة.
ر الناعمةبوتتم تصميم ، المسمى BIOSENTER ، للتحرك بشكل مستقل عبر الأمعاء الدقيقة المزدحمة والضيقة والملتفة، حيث ينقبض ويوسع جسمه مثل دودة الأرض أو دودة الأرض. ثعبان. يقوم بذلك عن طريق ضخ الهواء بالتناوب عبر أربع غرف قابلة للنفخ على جانبي جسمه المجوف. وبمجرد دخوله، يستطيع الروبوت الدودي المتذبذب التقاط الصور، وإعطاء الأدوية، وحتى أخذ عينات خزعة صغيرة. ويمكنه أيضًا أن ينزلق إلى الأمعاء عبر فم الشخص أو مؤخرته من تلقاء نفسه.
على الرغم من أن كل هذا قد يبدو مرعبًا، إلا أن الفريق الذي يقف وراءه يقول إن الروبوت يمكن أن يقدم بديلاً أسرع وأقل كثافة في العمالة لتنظير الأمعاء المزدوج، وهو المعيار الحالي لفحص الأمعاء الدقيقة. ومع أمراض معوية و السرطانات في ارتفاع، فإن أي طرق لاكتشاف المشكلات مبكرًا يمكن أن تؤدي إلى نتائج منقذة للحياة. نشر الفريق تفاصيل حول الروبوت هذا الأسبوع في المجلة الروبوتات العلمية.
كيف يسير الروبوت الناعم عبر الأماكن التي يصعب الوصول إليها
الجهاز الهضمي هو حي مزدحم
ال الأمعاء الدقيقة يعد مكانًا صعبًا بشكل خاص لإجراء التشخيصات. على الرغم من أنه يمكن أن يصل طوله إلى 20 قدمًا، إلا أنه ملتف بإحكام في جزء ضيق من البطن. كما أنها محاطة بالمعدة والقولون، مما قد يجعل من الصعب الوصول إليها. لكن يمكن أن يتطور النزيف والعبرات والانسدادات في الأمعاء الدقيقة مما قد يؤدي إلى مشاكل كبيرة إذا ترك دون علاج. حاليًا، الطريقة الأكثر شيوعًا لفحص العضو هي تنظير الأمعاء المزدوج. يقوم العاملون في مجال الرعاية الصحية بنفخ بالونين وإفراغهما بشكل متكرر لعمل منظار عبر الجهاز الهضمي. تعمل هذه الطريقة، ولكنها بطيئة وتتطلب اهتمامًا عمليًا مستمرًا.
“إن التحدي الأساسي الذي نحاول التغلب عليه هو كيفية تقييم هذا الجزء الذي يبلغ طوله 20 إلى 25 قدمًا من الأمعاء الدقيقة بطريقة يمكن أن تكون أكثر آلية.” جيوفاني ترافيرسو، مهندس ميكانيكي بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ومؤلف مشارك في الدراسة، قال في بيان.
لجأ الفريق إلى الطبيعة لإيجاد حل: الثعابين. تتحرك هذه الزواحف المتقشرة عن طريق تناوب العضلات المتقلصة على جانبي جسمها. بصرف النظر عن توفير الحماية، فإن أجسامهم المتقشرة تمنحهم أيضًا قوة جر إضافية أثناء انزلاقهم. نظر الباحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا إلى هذا المنتج الثانوي الطبيعي للتطور ورأوا تصميمًا يمكن أن يعمل بشكل جيد في الممرات الضيقة الزلقة للجهاز الهضمي البشري.
الانزلاق من أجل صحة الأمعاء
مع أخذ إلهام الثعبان في الاعتبار، قام الفريق ببناء روبوت ناعم ومطاطي بجسم مجوف. يبلغ طول إطارها الذي يشبه الدودة حوالي 3.7 بوصة وقطرها نصف بوصة. هذه الأبعاد تجعلها مضغوطة بدرجة كافية للسفر عبر الأمعاء الدقيقة، بالإضافة إلى الممرات الضيقة الأخرى في الجسم، مثل المريء. يحتوي BIOSENTER على أربع غرف قابلة للنفخ مرتبة على جانبي جسمه الأنبوبي. تنتفخ هذه الغرف وتنكمش في مجموعات متناوبة، وهذه هي الطريقة التي تتحرك بها وتنحني لتغيير الاتجاهات. تماشيًا مع موضوع الثعبان، تم تجهيز الجزء الخارجي للروبوت بطبقة خارجية تشبه المقياس تعمل على تحسين قوة الجر.
بالإضافة إلى ذلك، تحتوي الدودة على أقسام قابلة للتوسيع مدمجة في رأسها وذيلها مستوحاة من نوع من الأوريجامي الياباني يسمى kirigami، الذي يستخدم التخفيضات وكذلك الطيات. تقوم هذه الأجزاء القابلة للنفخ بالتناوب على الإمساك بجدار الأمعاء وتحريره، مما يثبت الروبوت حتى يتمكن من سحب نفسه للأمام. يحتوي جسم BIOSENTER المجوف على مجموعة متنوعة من الأدوات: كاميرات للتصوير، وبخاخ لتوصيل الأدوية، ومقصات صغيرة لأخذ عينات الأنسجة. يتم ربط كل شيء بنظام خارجي عبر الكابل. على الرغم من أنه من المفترض أن يتحرك بشكل مستقل في الغالب، إلا أنه يمكن للعاملين في مجال الرعاية الصحية أيضًا التحكم في BIOSENTER من خلال جهاز محمول يذكرنا بوحدة تحكم Xbox.
وأضاف طالب دراسات عليا في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: “باستخدام أكمام كيريجامي لتعزيز الاحتكاك السطحي، يمكن للروبوت أن يولد قوة جر موضعية للأنسجة من أجل الحركة دون الاعتماد على التمدد المفرط للأنسجة المعوية الدقيقة الحساسة”. أحمد مجتبى جبران..
اختبر الفريق الروبوت على العديد من الخنازير الحية المهدئة، لأن تشريح الجهاز الهضمي الخاص بها يشبه النوع الذي يمتلكه البشر. أثناء الاختبار، قام BIOSENTER بالتنقل في أمعاء الخنازير لمدة 11 دقيقة، والتقاط صور في الوقت الفعلي، وجمع خزعات صغيرة من الأنسجة، وتوصيل السوائل إلى مواقع محددة.
BIOSENTER على وجه الخصوص ليس أول روبوت يزحف على القناة الهضمية. وفي عام 2021، صمم فريق من جامعة ماكاو في الصين نموذج أولي لروبوت مستوحى من عنكبوت أفريقي الذي يتحرك باستخدام حركة العجلة. في هذه الحالة، يتم حقن الروبوت عبر كبسولة بحجم فيتامين ويمر عبر الجهاز الهضمي (بما في ذلك الأمعاء الدقيقة) عبر مجال مغناطيسي. إلى حد ما، يتم طرد الروبوت العنكبوت عن طريق التغوط.
لم يقل أحد أن العلم يجب أن يكون جميلاً.
