Микроскопический сенсор размером с рисовое зерно дарит роботам-хирургам осязание

Оптический сенсор размером с рисовое зерно — 1,7 миллиметра — способен наделить медицинских роботов тактильными ощущениями. Разработка принадлежит команде из Шанхайского университета Цзяо Тун. Вместо традиционных электронных схем устройство использует свет, что делает его идеальным для миниатюрных медицинских инструментов, сообщает портал Interesting Engineering.

По мнению учёных, технология способна произвести революцию в малоинвазивной хирургии. Роботы смогут мгновенно обнаруживать опасный контакт с чувствительными тканями и реагировать, предотвращая повреждения.

Свет вместо проводов

Современные роботизированные хирургические системы полагаются в основном на визуализацию, но лишены способности ощущать физическое взаимодействие внутри тела, особенно в тесных и сложных пространствах. Традиционные датчики силы часто слишком громоздки или сложны в установке для миниатюрных инструментов.

Новый датчик работает на основе оптического волокна с эластичным резиновым наконечником. При контакте с объектом наконечник слегка деформируется, изменяя характер распространения света внутри сенсора. Полученное изображение анализируется алгоритмами на основе данных для расчёта силы и крутящего момента во всех направлениях.

Руководитель исследовательской группы Цзянь Лун Ян отметил, что новая технология позволяет «машинам чувствовать прикосновение, давление и кручение в реальном времени», давая роботам возможность безопасно работать в чувствительных хирургических средах.

Обнаружение скрытых опухолей

Для проверки эффективности исследователи протестировали сенсор внутри гелевых моделей, имитирующих человеческие ткани и содержащих твёрдые объекты, напоминающие скрытые под поверхностью опухоли.

Результаты показали, что датчик способен точно определять местоположение этих скрытых структур. Это открывает путь к его использованию в будущем для раннего выявления опухолей или помощи хирургам во время сложных операций.

Учёные полагают, что интеграция этой технологии в роботизированные хирургические системы может дать врачам беспрецедентный уровень контроля и точности. Особенно это важно при операциях внутри глаза или через чрезвычайно узкие хирургические каналы, где малейшее трение может повредить чувствительные ткани.

На пути к реальному медицинскому применению

В настоящее время исследователи работают над улучшением процесса производства сенсора и снижением требований к калибровке. Это необходимо для его интеграции в медицинские и промышленные роботы и проведения долгосрочных испытаний в реальных рабочих условиях.

Команда также планирует разработать компактные и простые в использовании системы, которые позволят врачам и инженерам применять эту технологию на практике в операционных и на промышленных объектах. Этот шаг может приблизить роботов к обладанию настоящими «человеческими чувствами».