Malzeme bilimi ve robotikteki son atılımlar, katı implantlar ile ilişkili komplikasyonlar olmadan hasta bakımına verilen bu esnek robotlar için özel olarak tasarlanmış tıbbi cihazlar için tasarlanmış olan yöntemi açtılar.Bu esnek, doku benzeri makineler, hasta bakımının en az invaziv prosedürlere izin vererek, hedefli tedavilere ve sürekli fizyolojik izlemeye söz verir.Bu ortaya çıkan alan, sert implantlar, yumuşak robotlar, vücut doğal kontraseler, enflamatuar cevaplara uygundur ve işlevlerinin tamamlandığında güvenle absorbe edilebilir.Bu ortaya çıkan alan biyo-inanlı tasarım ilkelerinden, yumuşak hareketleyicilerden farklı olarak, esnek robotlara uygundur.
Tıpta Yumuşak Robotlara Giriş
Yumuşak robotlar geleneksel katı robotlardan gelen bir paradigma değişikliğini, uyum sağlama, adaptasyon ve insan-makine etkileşiminde güvenlik sağlarlar, yumuşak robotlar özellikle de son on yılda, hassas anatomik yapılara yol açanlar nedeniyle, doğal esnekliği, dar pasajlar ile yayılmalarına izin verir, yüksek çözünürlükte yumuşak robotlarla etkileşime girebilir ve manyetik robotlarla etkileşim halindedir.
Bio uyumlu Yumuşak Robotlarda Kullanılan Malzemeler
Malzemelerin seçimi muhtemelen güvenli ve etkili implantatif yumuşak robotlar geliştirmek için en kritik faktördür. Malzemeler şu anda kullanımda veya aktif araştırma altında bulunan birincil materyal sınıfları olmalıdır.
- [FONT:0)Silicone tabanlı polimerler: Polydi Mesiloxane (PDMS) ve diğer tıbbi sınıf silikonlar yaygın olarak kullanılır, çünkü mükemmel esneklik, kimyasal stabilite ve [[D:2biocompatability) için kullanılabilir.
- [FONT:0]Hydrogels:[Dönetici:[Dönetici:0) Bu su-swollen polimer ağları, doğal yumuşak doku mekanik özelliklerini yakından taklit eder. Düşük sürtünme, yüksek geçirgenliklerini besin ve atıklara cevap vermek için mühendisi olabilirler ve pH, sıcaklık veya spesifik biyokimyasal sinyallere cevap verebilirler. Hydrogels özellikle ilaç teslimiyet için umut vericidir, ancak mekanik güçleri genellikle silikonların bularından daha düşükdür, kullanımı yük taşıma uygulamaları sınırlandırır.
- [FONT:0]Shape-memory alaşımları (SMAs): ) Nitinol (nickel-titanyum) gibi, yumuşak bir robot yapısı içinde hareket edenler olarak kullanılabilir. Önceden tanımlanmış bir şekle geri döndüğünde, bükme, bükme, bükme veya kavramak için geri dönerler.
- [FONT:0)Biodegradable malzemeler:[Dönetici:0)[Dönetici-colicolik asit) (PLGA), policaprolactone (PCL), ve uzun vadeli yabancı vücut reaksiyonlarının riskini azaltır ve Biodeable yumuşak robotlar özellikle de geçici olarak teslim edilir, teslimat veya yeniden teslimat işlemleri gibi geçici olarak geri yükleme veya yeniden başlatma gibi geçici olarak azaltılır.
- [FONT:0)Liquid-kristal elastomerler[Dönetici:0) ve [[Dönetici:2)) Ayrıca elektrik alanları veya ışık tarafından uyarlandığında ortaya çıkan materyal sınıfları da temsil eder.
Malzeme Seçici Kriterleri
Doğru materyali seçmek hedef doğa uygulamasına, beklenen implant süresine bağlıdır ve mekanik performansa ihtiyaç vardır.Kısa süreli implantlar (haftalar için haftalar), [[Dörtücükleştirilmiş hidrojekteler).
Tasarım Challenges and Solutions
İnsan vücudunun içinde güvenilir bir şekilde çalışan yumuşak bir robot tasarımı eşsiz mühendislik zorlukları yaratıyor. Bunlar, uzun vadeli biyokompatlanabilirlik sağlamak, tethered teller olmadan kesin kontrol sağlamak, güç özerkliği sağlamak ve laboratuvar prototiplerinden klinik olarak uygulanabilir cihazlara kadar üretim yapmak. Aşağıdaki alt bölümler en baskı sorunları ele alıyor ve araştırmacılar onları aşmak için çalışıyor.
Biocompatability & Immune Response
Vücut bağışıklık sistemi, herhangi bir yabancı nesneye karşı en içten bir bariyerdir. İmplantasyon, bağışıklık sistemine bir katarsa, akut inflamasyon, yabancı vücut dev hücre oluşumu ve en sonunda fibrous encapsulation.Bu cevapları en aza indirmek için, yumuşak robotlar, proteini ve trombositleri azaltabilir.
Kontrol ve Fonksiyonellik
Vücut içindeki yumuşak robotların kontrolü zor çünkü fiziksel tethers (teller, tüpler) enfeksiyon riskini artırmak ve hasta hareketliliğini sınırlamak. Kablosuz kontrol stratejileri şunları içerir:
- [FONT:0)Magnetic eylemuation:[Dönetici:0) Dış kalıcı mıknatıslar veya elektromagnetler robotu yönlendiren kuvvetler yaratır. Bu yöntem güvenli, hızlı ve farklı robot boyutlarına ölçeklenebilir.
- [FONT:0) KOLOJİ:0) <24|Köpektif ve kontrol edilen sistemler: Focused ultrason, vibrasyonları veya vitasyonları vücuttaki hareket durumunu tetikleyebilmeyi sağlar.
- [FONT:0]Işık-aktif malzemeler: [Dönetici:[Dönetici:0)Işık-aktif ışık, çeşitli dokulara nüfuz edebilir ve faz değişikliklerini dördüşütmektedir.[Dönetici:0)fotoğrafik hidrojesler[DÜyetimler veya sÜyetimler[DÜye Olmayanlar[DÜye Olmayanlar)
- [FONT:0]Embedded mikroişlemciler ve antenler:[Döneticiler için] Daha karmaşık görevler için, milimetrik kablosuz sensörler ve mikro kontroller robota entegre edilebilir, radyo frekansı (RF) veya Bluetooth üzerinden iletişim kurabilir.
Güç Supply ve Enerji Autonomy
Implantable soft robotlar küçük, güvenli ve uzun süreli bir güç kaynağı gerektirir. Piller toksisite riskleri nedeniyle sorunludur ve periyodik değiştirme veya yeniden yükleme ihtiyacı vardır. Alternatif enerji stratejileri şunları içerir:
- [FONT:0]Wireless inductive şarj[Dönetici:0] manyetik tırnakları kullanarak, bu da robotta gömülü olabilir ve hasta tarafından yıpranmış bir dış ünite aracılığıyla şarj edilebilir.
- [FONT:0) Vücut hareketlerinden elde edilen enerji[DÜT:1) (örneğin, kalpli sözleşme, diyafram hareket) kullanım [[Dönetici) = 2 ) veya [[Dönetici[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜye Olmayanlar[DÜye Olmayanlar[DÜye Olmayanlar)
- [FONT:0]Fuel hücreler [Dönetici: 1) Kalp veya diğer endojen moleküllerin sentezidir.Bir sıçanın karnasında kullanılan bir şeker hücresi birkaç hafta boyunca bir pacing cihazına göre, 2021 yılında yapılan bir çalışma ile gösterilir.[Dönetici:2).
- [FONT:0)Chemical reaksiyon-aktif hareketleyiciler, örneğin, hidrojen peroksitinin analitik ayrışması ) veya ) gibi, gaz basıncının elektrik olmadan yayılması veya şeklinin arttırılması gibi.
Scalability and Manufacturing
Ahşap ekranlardan kitlesel üretilen implantable cihazlara taşınmak, çok yönlü bir çözüm olarak ortaya çıkmaktadır. Geleneksel döküm ve kalıp karmaşıktır. ”BİLMİŞT:0)3D baskı ve [FLT: 1)) Yumuşak malzemeler (additive üretim) çok yönlü bir çözüm olarak ortaya çıktı, birçok malzeme ile karmaşık geometrilerin yaratılmasına izin veriyor.
Bio uyumlu Yumuşak Robotların Uygulamaları
Yumuşak robotların eşsiz yetenekleri, kapının geniş bir klinik uygulamalara açılmasına açıldı. En umut vericilerinden bazıları aşağıda ayrıntılı.
İlaç Teslim Sistemleri
Yumuşak robotlar, incelal ilaç deposu olarak hizmet edebilir.([0])) Bu işlemden kaynaklanan tedavi ajanlarının belirli tetikleyicilere yanıt vermeleri veya dış komutlara doğrudan, insülinle yüklenen yumuşak bir robot kapsülü, kan şekerinin bir eşiği aştığını serbest bırakmak için programlanabilir.())))))))))))))) Hidrokarbonatları (Dönemli robotları (Döneticileri) ile yüz yüzen ve kan şekerinizi doğrudan tedavi eden ilaçlara teslim edebilir.
Minimally Invasive Surgery
Yumuşak robotlar, vücudun kısıtlanmış ve hassas alanları için idealdir.ETHFLT:0)Continuum robotları ) -snake-likeli cihazlar ve elongate-buğlar - kolon, bronchi veya kan damarlarını biyopsi yapmak için yönlendirilir, polips veya tedaviyi verir.[Döneticileri için uygun olmayan endoskoplar ve travma riski azaltır.
Tanıklar ve Takip
Implantable yumuşak robotlar, RAMT ile donatılmış olabilir:0.flexible sensörler[[Dönetici parametrelerini sürekli izlemenin nedeni: sıcaklık, basınç, pH, oksijenleme ve jimorasyonlar gibi biyomarkers, iç içe geçmiş cihazlara aktarılabilir.Bu cihazlar gerçek zamanlı sağlık takiplerine olanak sağlar. Örneğin, ameliyat sonrası kalp için uygulanan yumuşak bir disk rezervuarlama işlevimi izleyebilir ve arrhythmia veya ischemia.
Tound Engineering ve Rejeneratif Tıp
Yumuşak robotlar, işlevsel dokuların oluşmasını sağlayabilirler. (Döneticisel olarak incelenen kalpli yamalar, hücre hizasını ve sözleşmeli işlevi geliştirmek için önemli bir teknik olarak elektrik uyarıları ve büyüme faktörü salıvermelerini sağlayabilirler).
Pediatrik ve Neonatal Uygulamaları
Çocuklar ve bebekler küçük boyutları ve devam eden büyüme nedeniyle tıbbi cihazlar için özel zorluklar sunmaktadır. Yumuşak robotlar anatomiyi değiştirmeye ve erozyona veya göçe neden olabilir. Örneğin, aFLT:0)soft robotik ventricular yardımcı cihazı) bebekleri için kongenital kalp hataları ile geçici olarak implante edilebilir, sonra geniş bir ameliyat olmadan kaldırılır veya değiştirilebilir.
Future Perspektifleri
Biyo uyumlu yumuşak robotlar implant edilebilir uygulamalar için alan hızla ilerliyor, ancak birkaç engel yaygın klinik kabul öncesi kalır. Güç ve kontrol sınırlamaları anahtar olacaktır.[Döneticiler için uygundur.) Özerk bir işlem).
Başka bir heyecan verici sınır, biyolojik yara iyileşmesinden ilham alan mikrokökleri veya gözyaşlarını tamir edebilir.Bu tür malzemeler, biyolojik yara iyileşmesinden ilham alan, dramatik olarak uzatılabilir elektronikler (Döneticiler)[Döneticiler).
Kişiselleştirme önemli bir rol oynayacak: hastaya özel yumuşak robotlar, tıbbi görüntülerden (MRI, CT taramaları) tasarlanabilir 3D baskı ve yumuşak lithografi kullanarak talep edilebilir.Bu, mükemmel bir anatomik uygun ve optimize edilmiş bir işlevi sağlayacaktır. ayrıca, [[0)multi-işlevsel sistemler).
Etik ve düzenleyici düşünceler aynı derecede önemlidir. Uzun vadeli güvenlik, veri gizliliği ( kablosuz izleme için), ve istenmeyen robotik implantlar için potansiyel, FDA gibi yüksek performanslı uygulamalar için halihazırda gelişmekte olan çerçeveler için tasarlanmıştır.[FONTD:0]
Sonuç olarak, biyoakonaksız yumuşak robotlar, malzemelerin bilim, robotik ve tıbbi bir aradaki yakınlığını temsil eder ve bu tür canlı dokuların uyumunu ve uyumunu taklit ederek, bu cihazlar katı implantların ne kadar katılaşabileceğini sağlayabilir: sorunsuz entegrasyon, minimal travma ve dinamik yanıt vücut ihtiyaçlarına devam eder.