אתרי מחלות מרובים נפוצים בפרקטיקה הקלינית. במוח, למשל, כלי דם חסומים עלולים לגרום לשבץ מוחי, שבהם המחסור בחמצן פוגע במהירות בתאי המוח. אם מספר כלי דם נחסמים, אזורים קריטיים במוח עלולים להיעדר דם, מה שיוביל לנזק נוירולוגי חמור או אפילו מוות אם לא יטופלו. זה מדגיש את הצורך הדחוף בטכנולוגיות מתקדמות לטיפול במצבים מרובי אתרים.
לרובוטים רכים המופעלים מגנטית יש פוטנציאל משמעותי להגיע ולטפל לאזורים שקשה להגיע אליהם בגוף. הם יכולים להקל על אספקת תרופות ממוקדת ולתמוך בהסטת זרימה. שימוש במספר רובוטים יכול לאפשר טיפול בו-זמני בכמה מיקומים, לחסוך בזמן קריטי ולאפשר טיפול מקומי.
מדענים ממכון מקס פלנק למערכות חכמות (MPI-IS) בשטוטגרט, גרמניה, בדקו את הבעיה הזו. הם פיתחו מערכת רובוטית הפורסת רובוטים זעירים בגודל של חמישה מילימטרים המספקים תרופות או מכוונים מחדש את זרימת הנוזל במספר מיקומים בתוך רשת לומן תלת מימדית, שדומה מאוד לרשת של כלי דם אמיתיים. במאמר שפורסם ב התקדמות המדע, הצוות ממחלקת המודיעין הפיזי מראה כיצד רובוטים מרובים נשלטים באופן עצמאי כדי לנווט לומנים מפותלים ולנהל את תפקידיהם בו זמנית.
האובייקט הנשלט הוא רובוט מגנטי בצורת סטנט, שנועד להסתגל בצורה גמישה לשינויים בלומן. כדי לנווט דרך רשת הלומנים, הרובוט זקוק לכוח מגנטי חזק כדי להתגבר על חיכוך וזרימת נוזלים. אם הכוח אינו מספיק, הרובוט אינו מסוגל לנוע קדימה. על ידי הפחתת הכוח המגנטי על רובוטים לא רצויים תוך הגדלתו על הרובוט הרצוי, ניתן לאפשר לרובוט אחד לנוע בעוד האחרים נשארים נייחים.
"למיטב ידיעתנו, זהו המקרה הראשון של שליטה עצמאית ביותר מחמישה רובוטים בלומנס תלת מימד בתנאים רלוונטיים מבחינה פיזיולוגית", אומר Chunxiang Wang, Ph.D. סטודנט במחלקה לאינטליגנציה פיזית ב-MPI-IS ומחבר ראשון של המאמר "Heterogeneous Multiple Soft Millirobots in Three-dimensional Lumens". ב-6 בנובמבר 2024 פורסם המחקר כמאמר מומלץ ב-Science Advances.
הרובוט נשלט על ידי מגנט קבוע מסתובב, עם אזורי השפעה וסיבוב מוצעים כדי לשפר את השימושיות. הצבת המגנט מחוץ לאזור ההשפעה משבית רובוטים לא רצויים, בעוד מיקומו בתוך אזור ההפעלה מפעיל את רובוט המטרה, ומספק שליטה אינטואיטיבית למפעיל. בפועל, המשתמש פשוט מזין את נקודות המטרה וזרוע רובוטית משתמשת באלגוריתם לתכנון נתיב כדי לפרוס אוטומטית את הרובוטים, מה שהופך את המערכת לידידותית למשתמש וקלה ליישום.
עבורנו זה היה אתגר לא קטן לשלוט ברובוטים מגנטיים מרובים בבת אחת – אחרי הכל, כל החלקים המגנטיים מושפעים מהשדה המגנטי באותו אופן. העבודה שלנו מספקת פתרון להפעלת ריבוי רובוטים, תוך שיפור יישומים במגוון עיצובים מיניאטוריים של מכשירים רובוטיים רכים בסביבות מורכבות".
טיאנלו וואנג, פוסט-דוקטורט לשעבר במחלקה לאינטליגנציה גופנית ב-MPI-IS וכיום עוזר פרופסור באוניברסיטת הוואי במנואה
"למערכת המוצעת יש פוטנציאל לפתוח אפיקים למגוון רחב של יישומים ביו-רפואיים על ידי פריסת קבוצה של רובוטים רכים המצוידים במודולים פונקציונליים מגוונים כדי להגיע לאזורים שקשה לגשת אליהם עמוק בתוך גוף האדם לטיפול ממוקד", אומר Metin Sitti , לשעבר מנהל מחלקת המודיעין הפיזי ב-MPI-IS ונשיא אוניברסיטת Koç.
