肺の最も遠い場所に到達する触手を備えたロボット

リーズ大学の科学者チームは、肺を探索し、気管支の最小の空間にも侵入できる触手を備えたロボットを設計した。これを利用すれば、現在では実質的にアクセスできない場所からサンプルを採取でき、化学療法などの薬剤を必要な場所に届けることもできる。

近年、医療分野におけるロボット工学の導入が大きなニュースとなっているのは間違いありません。これもその 1 つかもしれません。ただし、研究著者らがプレスリリースで説明しているように、病院で使用できるようになるまでにはまだ数年待たなければならないだろう。

実際には、まだいくつかのテスト段階が残っています。今のところ、彼らは気管支樹の 3D 複製で触手ロボットをテストしただけです。その後、彼らはそれを死体に使用し、そこから生きている患者にも使用したいと考えています。確かに、踏むべきステップは数多く残っています。しかし、 『Soft Robotics』に掲載された結果によると、テストされた結果は非常に良好でした。将来的には、がんやその他の肺疾患を患っている患者さんにその恩恵が受けられるかもしれません。

肺を越えてアクセスできない障害物

現在、肺と気道を分析するために、医師は気管支鏡と呼ばれる装置を使用しています。これは直径3.5 ～ 4 ミリメートルの柔軟なチューブで構成されており、鼻と口から挿入され、気管支の通路まで運ばれます。

問題は、その大きさのため、気管支を構成する木の最も高い部分にしかアクセスできないことです。最も狭い凹部にも侵入するために、約 2 ミリメートルのカテーテルが気管支鏡に通されます。これは木の最も細い枝に侵入することができますが、外側からそれを扱うのは非常に困難です。鼻から挿入された別のチューブの中のチューブであることを忘れないでください。動く余地がほとんどありません。

ただし、リーズ大学の STORM 研究所が開発した触手ロボットは、アクセスがはるかに簡単です。結局のところ、それは磁石の助けを借りて外部から制御される独立した車両です。体の外側で何のサポートも受けず、むしろ磁気を利用して目的地まで導きます。

狭い場所に移動する触手を備えたロボット

触手ロボットは、気管支鏡に導入されたカテーテルと同様、直径 2 ミリメートルの一連の相互接続されたシリンダーで構成されています。合計の長さは 8 ミリメートルですが、構成されているエラストマー素材のおかげで非常に柔軟で柔らかいため、各セグメントは実質的に独立して関節運動できます。

さらに、この材料は小さな磁性粒子でコーティングされているため、外側から扱うことができます。実際、ロボットアームに取り付けられた磁石がロボットの誘導に使用されるため、触手のあるロボットが部屋にいる唯一のロボットではありません。これにより、患者ごとに個別の方法でデバイスを誘導できるようになります。まず、サンプルを採取するか薬剤を投与する正確な位置を特定することを目的として、肺と気管支の一連の画像検査が実行されます。次に、その重要な情報を使用して、触手ロボットを誘導するように磁石がプログラムされます。

解剖学的データに基づいて 3D プリントされた気管支樹を用いたテストは成功しました。死体の場合も良い結果が期待されます。すべてがうまくいけば、数年後には多くの患者が病院でこの触手ロボットを利用できるようになるでしょう。

医療におけるロボット工学と人工知能

STORM 研究所は、人体に侵入するデバイスの開発においてすでに豊富な経験を持っています。

彼の最大の功績の 1 つは低コストの内視鏡の発明であり、これは資源の少ない国での病気の診断に大きく役立つ可能性があります。しかし、テクノロジーが医療にできることはこれだけではありません。

磁性ナノ粒子は、抗腫瘍薬の送達に非常に有望な選択肢です

磁気を利用して体内でロボットを誘導することは、肺だけに焦点を当てたものではなく、ますます研究されています。たとえば、この方法で腸内を案内される結腸内視鏡検査ロボットが設計されています。

さらに、薬物送達のための磁性ナノ粒子の使用を研究する科学者が増えています。これは、多くの副作用が回避されるため、化学療法薬の場合に特に役立ちます。磁性ナノ粒子は非常に小さな粒子であり、その中に問題の物質が導入されます。患者に注射されると、磁石を使用して腫瘍に直接注射されます。これにより、化学療法でよく起こる、ある意味、大砲の射撃でハエを殺す原因となる、健康な細胞の損傷も防ぐことができます。しかし、それらは抗腫瘍薬と併用されるだけではありません。避妊薬の開発におけるその可能性も研究されています。

一方、人工知能アルゴリズムは病気の診断に非常に役立ちます。たとえば、ディープラーニングを使用して、多数の X 線画像を分析し、病気に関連する可能性のある病変を見つけることができます。

では、何百万もの分子の中から薬理学的可能性のある物質を選択する AI アルゴリズムについてはどうでしょうか?これらも非常に便利ですが、それは善良な手に渡った場合に限られます。実際、最近、これらのアルゴリズムの悪用が新しい化学兵器の探索に寄与する可能性があることが示されました。

しかし、私たちはまだその時点ではありません。少なくとも私たちはそうあるべきではありません。今のところ、この肺を通る触手を持つロボットのような発明は、人間を助けるためにのみ開発されています。ロボットの時代はすでに到来していますが、それを恐れる必要はありません。結局のところ、うまく使えば、彼らの目標は私たちの生活を楽にすることです。