Küresel sağlık endüstrisinde, insan vücudu içinde karmaşık biyomedikal görevleri yerine getirebilecek mikro ve yumuşak robotlara yönelik çalışmalar hız kazanıyor. Araştırmacılar, doğal denizanasının suda süzülme dinamiklerini taklit eden 'Denizanası Manyetik Yumuşak Robot' adlı yeni bir cihaz geliştirdi. J-MSR olarak adlandırılan sistem, mevcut mikro robotlardan farklı olarak dahili bir güç kaynağı taşımıyor. Robot, gücünü dışarıdan uygulanan manyetik alanlardan alıyor. Bu yapı, cihazın esnekliğini korurken sıvı ortamlarda güçlü bir itiş sağlamasına imkan veriyor.
PİLSİZ TASARIM VE SİMÜLASYON ODAKLI
Mühendislik ekibi, robotun hidrodinamik verimliliğini artırmak için COMSOL yazılımı üzerinden manyetik, sıvı ve katı etkileşimlerini birlikte modelleyen simülasyonlar kullandı. Doğal denizanasının hızlı kasılma ve yavaş toparlanma hareketinden ilham alan asimetrik hareket modeli sayesinde robot, ek kaldırma sistemlerine ihtiyaç duymadan suda dengeli biçimde ilerleyebiliyor. Çalışmanın baş yazarı Profesör Quanliang Cao, altı parametreli asimetrik dalga formu optimizasyonu sayesinde robotun, sudan daha yoğun olmasına ve negatif kaldırma kuvvetine rağmen saniyede 14,85 vücut uzunluğu yüzme hızına ulaştığını belirtti.
ÇOK MODLU NAVİGASYON VE TIBBİ YÜK TAŞIMA
J-MSR’ın öne çıkan özelliklerinden biri, karmaşık anatomik yapılarda farklı hareket biçimlerini kullanabilmesi. Üç eksenli Helmholtz bobin sistemi ve iç manyetizasyon algoritmalarıyla kontrol edilen robot; yuvarlanma, dar kavislerde manevra yapma ve yamaç tırmanma gibi hareketleri gerçekleştirebiliyor. Domuz midesi modeli üzerinde yapılan ex vivo testlerde, cihazın dar kıvrımları aşarak hedefe ulaşabildiği gösterildi. Robotun gövdesinde yer alan 10 milimetrelik merkezi boşluk, mikro iğneler, kablosuz bobinler, LED sensörler ve kapsül endoskop sistemleri gibi tıbbi yüklerin taşınmasına imkan veriyor.
KABLOSUZ GÜÇ VE HASSAS HEDEFLEME
Sistemde çift frekanslı manyetik alan teknolojisi kullanılıyor. Düşük frekanslı alanlar robotun navigasyonunu sağlarken, yüksek frekanslı alanlar ilaç salınımı veya lokal ısıtma gibi işlemleri tetikleyebiliyor. Biyomedikal testlerde robota entegre edilen mikro iğnenin mide modelinde 4,4 milimetrelik hedefleme doğruluğuna ulaştığı belirtildi. Araştırmacılar, pilsiz ve otonom yapıya sahip bu platformun 3 boyutlu kontrol, makine öğrenimi optimizasyonu ve kapalı döngü otonom navigasyon sistemleriyle entegre edilerek endoskopik teşhis ve ilaç dağıtımı alanlarında kullanılabileceğini belirtiyor.
