Od lat nauka inspirowana była rozwiązaniami zaczerpniętymi z natury. Sposób, w jaki ptaki kontrolują swój lot zastosowano w lotnictwie. Pojazdy budowano na wzór sylwetki ryb bądź ptaków co pozwało na minimalizację oporu podczas jazdy. Projektując wynalazki inżynierowie często wzorują się na rozwiązaniach, które natura wypracowała przez miliony lat. Również medycyna podpatruje rozwiązań jakie wykorzystuje natura.
Robot skonstruowany na Uniwersytecie w Leeds jest przeznaczony do poruszania się po wewnętrznej ścianie jamy brzusznej pacjenta, umożliwiając chirurgowi obserwację w czasie rzeczywistym operacji.
Łapki drzewołaza stanowią rozwiązanie problemu związanego z utrzymaniem urządzenia na mokrej, śliskiej powierzchni, gdy obserwowana tkanka położona jest pionowo lub do góry nogami. Sposób przyklejania lub chwytania tkanki, wzorowany na żabich łapkach, daje możliwość mocowania i zwalniania uchwytu bez szkody dla pacjenta.
Profesor Anne Neville z Royal Academy of of Engineering na Uniwersytecie w Leeds mówi że, "żaby mają sześciokątne wzorzyste kanały na łapkach, które w kontakcie z mokrą powierzchnią tworzą mosty kapilarne, a więc wykorzystane jest tu zjawisko adhezji. Aby nasz robot działał skutecznie będzie musiał mieć zdolność do przytwierdzana się do wszystkich obszarów jamy brzusznej, będzie musiał umieć skręcić i zatrzymywać się oraz pozostawać na tyle długo w danej lokalizacji, aby umożliwić lekarzom wykonanie zdjęcia".
"Podczas gdy podstawowe zasady działania kapilary obserwujemy tylko w spoczynku, a siły adhezji zanikają w momencie ruchu postanowiliśmy przyjrzeć się bliżej miniaturowym mechanizmom wykorzystywanym w naturze. Zaobserwowaliśmy, że w skali mikro można uzyskać wystarczającą siłę adhezji dla silnego mocowania naszego robota. Nasz robot posiada dużą liczbę punktów adhezyjnych, które pozwalają mu na poruszanie się po bardzo śliskiej powierzchni, nawet gdy jest położony do góry nogami ".
Robot inspirowany drzewołazem ma cztery nogi - każda może przetrzymywać maksymalnie około 15 g na każdy cm2 w kontakcie ze śliską powierzchnią. Naukowcy dążą do minimalizacji urządzenia. Zadowalające byłoby uzyskanie wymiary 20x20x20 mm. Na chwilę obecną pracują nad prototypem, który jest w przybliżeniu ok 2 razy większy. W dalszych działaniach naukowcy będą starać się zmniejszyć o połowę wielkość swojego prototypu tak, żeby można było dopasować go do nacięcia podczas laparoskopii. Masa prototypu wynosi obecnie ok 20 g i można będzie dalej ją zmniejszyć.
Małe urządzenie jest tylko jednym z wielu inspirowanych biologią robotów budowanych na Uniwersytecie Inżynierii Mechanicznej w Leeds. Naukowcy skonstruowali również m.in. robo-robaka, który naśladuje układ nerwowy prawdziwego nicienia oraz elektrycznego "kreta" zaprojektowany do przekopywania się przez gruzy w strefach katastrof.
Badania finansowane są grantem z NEAT (New and Emerging Applications of Technology fund.). Patronat kliniczny obejmuję profesor chirurgii na Uniwersytecie w Leeds oraz profesor i chirurg jelita grubego w Leeds Teaching Hospitals NHS Trust David Jayne.
Anita Kunikowska
Źródło:
University of Leeds
KOMENTARZE