RU2653795C1 - Medical robot - Google Patents
Medical robot Download PDFInfo
- Publication number
- RU2653795C1 RU2653795C1 RU2017122387A RU2017122387A RU2653795C1 RU 2653795 C1 RU2653795 C1 RU 2653795C1 RU 2017122387 A RU2017122387 A RU 2017122387A RU 2017122387 A RU2017122387 A RU 2017122387A RU 2653795 C1 RU2653795 C1 RU 2653795C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- robot
- chemical sensor
- electric drive
- electrically connected
- tool
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
- A61B5/6846—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be brought in contact with an internal body part, i.e. invasive
- A61B5/6847—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be brought in contact with an internal body part, i.e. invasive mounted on an invasive device
- A61B5/6852—Catheters
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M37/00—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B1/00—Nanostructures formed by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
Abstract
Description
Медицинский роботMedical robot
Изобретение относится к медицинской робототехнике и может быть использовано при доставке лекарств в заданную точку организма, точечном лечении больных тканей, клеток, уничтожении раковых клеток, паразитов, бактерий и вирусов.The invention relates to medical robotics and can be used in the delivery of drugs to a given point in the body, the targeted treatment of diseased tissues, cells, the destruction of cancer cells, parasites, bacteria and viruses.
Одним из самых перспективных направлений современной медицинской робототехники является разработка роботов малых размеров (от нескольких миллиметров и менее), обладающих функциями движения, обработки, передачи информации, исполнения программ и предназначенных для проникновения в организм с целью осуществления оздоровительных работ.One of the most promising areas of modern medical robotics is the development of small robots (from a few millimeters or less) that have the functions of movement, processing, transmission of information, execution of programs and designed to penetrate the body in order to carry out recreational work.
Некоторые виды нанороботов представляют собой роботов, способных точно взаимодействовать с наноразмерными объектами или манипулировать объектами, в частности, размером менее 1 мкм.Some types of nanorobots are robots that can accurately interact with nanoscale objects or manipulate objects, in particular, with a size of less than 1 micron.
Известен спиральный плавающий микроробот, перемещающийся посредством искусственных свитых в спираль плоских лент, связанных с магнитной головкой, управляемой внешним магнитным полем. Длина лент составляет от 25 до 75 мкм, толщина - 27-42 нм, ширина - менее 2 мкм, а диаметр спирали составляет около 3 мкм (Li Zhang, Jake J. Abbott, Lixin Dong, Bradley E. Kratochvil, Dominik Bell at al. Artificial bacterial flagella: Fabrication and magnetic control. Applied Physics Letters, 94, 064107 (2009)).Known spiral floating microrobot moving by means of artificial spiral twisted flat ribbons connected with a magnetic head controlled by an external magnetic field. The length of the tapes is from 25 to 75 μm, the thickness is 27-42 nm, the width is less than 2 μm, and the spiral diameter is about 3 μm (Li Zhang, Jake J. Abbott, Lixin Dong, Bradley E. Kratochvil, Dominik Bell at al Artificial bacterial flagella: Fabrication and magnetic control. Applied Physics Letters, 94, 064107 (2009)).
Единственный способ управления движением этого устройства в организме заключается в создании внешних электромагнитных полей. Это сильно снижает точность его позиционирования и, соответственно, затрудняет точечное лечение. К недостаткам также можно отнести высокую сложность управления при помощи средств визуализации его положения.The only way to control the movement of this device in the body is to create external electromagnetic fields. This greatly reduces the accuracy of its positioning and, accordingly, makes it difficult to spot treatment. The disadvantages can also be attributed to the high complexity of control with the help of visualization of its position.
Известен эндовазальный миниробот, предназначенный для перемещения диагностических, хирургических и терапевтических технических средств внутри трубчатых органов и включающий средство перемещения, обеспечивающее перистальтический принцип движения и представляющее собой движитель, выполненный в виде раздельных транспортных модулей, каждый из которых установлен с возможностью соединения с другими модулями, и разъема, по меньшей мере, один соединенный с ними измерительный модуль, на котором размещены средства контроля, по меньшей мере, один соединенный с ними воздействующий модуль, на котором установлены средства воздействия, причем транспортные модули представляют собой тонкостенные конструкции, содержащие оболочечные и упругие деформируемые элементы (RU 2218191 С2, А61М 29/00, 10.12.2003).Known endovasal mini-robot, designed to move diagnostic, surgical and therapeutic equipment inside the tubular organs and includes a means of movement that provides the peristaltic principle of movement and is a mover made in the form of separate transport modules, each of which is installed with the possibility of connection with other modules, and of the connector, at least one measuring module connected to them, on which the monitoring means of at least one acting module connected to them, on which the means of influence are installed, the transport modules being thin-walled structures containing shell and elastic deformable elements (RU 2218191 C2, A61M 29/00, 12/10/2003).
Известно устройство, предназначенное для перемещения в полости трубчатых органов, содержащее механизм передвижения, средства захвата и перемещения доставляемого материала (инструмента), расширяющуюся часть, выполненную с возможностью плотного прилегания к стенкам трубчатого органа с целью фиксации устройства вблизи цели (места лечения), и схему управления, частично установленную непосредственно на устройстве и обеспечивающую дистанционный контроль данного устройства (US 7998060 В2, A61B 1/00, 16.08.2011).A device is known for moving in the cavity of the tubular organs, containing a mechanism of movement, a means of gripping and moving the delivered material (tool), an expanding part configured to fit snugly against the walls of the tubular organ in order to fix the device near the target (treatment site), and a diagram control, partially installed directly on the device and providing remote control of this device (US 7998060 B2, A61B 1/00, 08/16/2011).
Наиболее близким аналогом предложенного изобретения является медицинский микроробот, содержащий корпус, внутри которого последовательно по ходу движения робота расположены электрически связанные между собой блок питания, блок управления и средство передвижения в виде гребного механизма. В конструкцию робота введены установленный перед блоком питания блок получения и передачи изображения (анализирующее устройство), электрически связанный с блоками питания и управления, установленный за блоком питания инструмент для лечения в виде контейнера для транспортировки лекарственных веществ с управляемой заслонкой и установленный за гребным механизмом винтовой или жгутиковый движитель с пьезоэлектрическим двигателем, электрически соединенным с блоками управления и питания, а корпус выполнен в виде гибкого чехла, надетого на систему трех соединенных между собой со сдвигом в 120° в плоскости поперечного сечения триподных механизмов, каждый из которых содержит последовательно соединенные триподы, при этом верхняя платформа одного трипода является нижней платформой последующего, а платформы выполнены в виде образующих треугольник штанг, состоящих из двух частей, между которыми расположены актуаторы с линейными электроприводами, электрически связанными с блоками управления и питания; гребные механизмы, установленные в узлах крепления штанг платформ, содержат гибкие жгутики, связанные с пьезоэлектрическими поворотными электроприводами, электрически связанными с блоками управления и питания (RU 2469752 С1, А61М 37/00, 20.12.2012).The closest analogue of the proposed invention is a medical micro-robot containing a housing, inside of which, successively moving the robot, a power supply unit, a control unit and a vehicle in the form of a propeller mechanism are arranged electrically connected to each other. The robot design includes the image acquisition and transmission unit (analyzer) installed in front of the power supply unit, electrically connected to the power supply and control units, a treatment tool installed behind the power supply unit in the form of a container for transporting drugs with a controlled shutter and installed behind a screw or screw propeller flagellum mover with a piezoelectric motor electrically connected to the control and power units, and the body is made in the form of a flexible cover worn on a system of three tripod mechanisms connected to each other with a shift of 120 ° in the cross-sectional plane, each of which contains tripods connected in series, while the upper platform of one tripod is the lower platform of the subsequent one, and the platforms are made in the form of two-part triangles, between which there are actuators with linear electric drives electrically connected to control and power units; rowing mechanisms installed in the attachment points of the platform rods contain flexible flagella associated with piezoelectric rotary electric drives electrically connected to control and power units (RU 2469752 C1, A61M 37/00, 12.20.2012).
Общим недостатком всех описанных медицинских роботов является их конструктивная сложность и отсутствие возможности автономной работы - они производят перемещение и лечебные операции при помощи дистанционных систем управления, которые на данный момент не могут обеспечить большую точность на микро- и тем более на наноуровне. При внезапном отказе системы управления определить местоположение и извлечь роботов из организма довольно затруднительно в виду их малых размеров, и в то же время обеспечить высокую надежность сложной системы управления роботов столь малых размеров и предназначенных для выполнения операций на микро- и наноуровне в рамках современного промышленного производства тоже очень сложно.A common drawback of all the described medical robots is their structural complexity and the lack of the possibility of autonomous operation - they perform movement and medical operations using remote control systems, which at the moment cannot provide greater accuracy at the micro and especially at the nanoscale. In the event of a sudden failure of the control system, it is quite difficult to determine the location and remove robots from the body due to their small size, and at the same time to ensure high reliability of the complex control system of robots of such small sizes and designed to perform operations at the micro and nanoscale in the framework of modern industrial production also very difficult.
Задачей предложенного изобретения является разработка высокоточного медицинского наноробота, предназначенного для перемещения внутри живого организма и проведения лечебных операций, с упрощенной конструкцией и способного работать в автономном режиме.The objective of the proposed invention is the development of a high-precision medical nanorobot designed to move inside a living organism and conduct medical operations, with a simplified design and capable of working offline.
Техническим результатом предложенного изобретения является повышение точности работы, расширение функциональности и упрощение конструктивного исполнения медицинского робота.The technical result of the proposed invention is to improve the accuracy of work, expanding functionality and simplifying the design of a medical robot.
Технический результат достигается за счет того, что предложен медицинский робот, содержащий корпус 1, размещенные в нем по меньшей мере одно средство передвижения 7 и/или 9 с электроприводом(-ами), анализирующее устройство и по меньшей мере один инструмент 5 с электроприводом, при этом анализирующее устройство выполнено в виде химического сенсора 2 и расположено на фронтальной части корпуса 1, на которой также расположен пьезоэлектрический элемент 4, электропривод(-ы) средств(-а) передвижения 7 и/или 9 электрически соединен(-ы) с химическим сенсором 2, электропривод(-ы) инструмента(-ов) 5 электрически соединен(-ы) с пьезоэлектрическим элементом 4, химический сенсор и пьезоэлектрический элемент выполнены в виде кольца, при этом химический сенсор расположен по краю фронтальной части робота.The technical result is achieved due to the fact that the proposed medical robot containing the
Робот может содержать средство перемещения в виде насоса 7 с электроприводом, расположенного в сквозной полости 6, проходящей вдоль оси робота, и/или средство перемещения в виде гребного механизма 9 с гибкими жгутиками 10, расположенными на внешней поверхности корпуса 1, и пьезоэлектрическим(-и) поворотным(-и) электроприводом(-ами).The robot may include a means of movement in the form of a
Робот может содержать инструмент(-ы) 5 в виде впрыскивателя(-ей) и/или режущего(-их) инструмента(-ов).The robot may contain tool (s) 5 in the form of an injector (s) and / or cutting tool (s).
Химический сенсор 2 может быть выполнен в виде электрохимического, представляющего собой гальванический элемент с нанесенной на него полупроницаемой мембраной 3.The
Робот может содержать элементы, выполненные из магнитного материала.The robot may contain elements made of magnetic material.
В частности, из магнитного материала могут быть выполнены движители средств перемещения.In particular, propulsion devices can be made of magnetic material.
Робот может дополнительно содержать блок питания 11, электрически соединенный через электронный ключ 15 с электроприводом(-ами) 12 и/или 13 средств(-а) передвижения, а электронный ключ 15 электрически соединен с химическим сенсором 2.The robot may further comprise a
Блок питания 11 может быть также электрически соединен через дополнительный электронный ключ 16 с электроприводом(-ами) 14 инструмента(-ов) 5, а электронный ключ электрически 16 соединен с пьезоэлектрическим элементом 4.The
Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
Предложенный робот изображен на фиг. 1 (вид сбоку) и фиг. 2 (вид спереди).The proposed robot is shown in FIG. 1 (side view) and FIG. 2 (front view).
На фиг. 3 изображен кольцевой электрохимический сенсор (без полупронецаемой мембраны).In FIG. 3 shows a ring electrochemical sensor (without a semi-permeable membrane).
На фиг. 4 изображена принципиальная схема медицинского робота с включенным в его конструкцию блоком питания.In FIG. 4 shows a schematic diagram of a medical robot with a power supply included in its design.
На чертежах обозначены следующие элементы:In the drawings, the following elements are indicated:
1 - корпус,1 - housing
2 - химический сенсор,2 - chemical sensor,
3 - полупронецаемая мембрана,3 - semi-permeable membrane,
4 - пьезоэлектрический элемент (пьезоэлектрический преобразователь),4 - a piezoelectric element (piezoelectric transducer),
5 - инструменты с электроприводами,5 - tools with electric drives,
6 - сквозная полость,6 - through cavity
7 - насос,7 - pump
8 - электроды,8 - electrodes
9 - гребной механизм с электроприводом(-ами),9 - rowing mechanism with electric drive (s),
10 - гибкие жгутики,10 - flexible flagella,
11 - блок питания,11 - power supply,
12 - электропривод насоса,12 - electric pump,
13 - электропривод гребного механизма,13 - electric propulsion mechanism,
14 - электропривод инструмента,14 - electric tool,
15 - электронный ключ в сети с электроприводами средства передвижения,15 is an electronic key in a network with electric vehicles,
16 - электронный ключ в сети в электроприводом инструмента (дополнительный).16 - electronic key in the network in the electric tool (optional).
Поскольку морфологическое изменение живых тканей складывается из морфологических изменений клеток, которые образуют эту ткань, справедливо сказать, что любая болезнь первоначально начинается на клеточном уровне. Первопричиной нарушения нормальной жизнедеятельности организма являются различные формы онкоза клеток, неблагоприятно протекающий апоптоз (индуцированный, апоптоз клеток в стареющем организме), некроз, который может быть вызван, в том числе, изолированным разрушением межклеточного вещества, и другие формы нарушения нормального функционирования клеток. Огромную роль в нарушении деятельности клеток играют паразиты, в частности болезнетворные микроорганизмы - бактерии и вирусы, которые выделяют вредные продукты жизнедеятельности - активные химические вещества, проникающие через мембраны клеток и изменяющие их химический состав.Since the morphological change in living tissues is made up of the morphological changes in the cells that form this tissue, it is fair to say that any disease initially begins at the cellular level. The root cause of a disturbance in the normal functioning of the body is various forms of cell oncosis, unfavorable apoptosis (induced, cell apoptosis in an aging body), necrosis, which can be caused, among other things, by isolated destruction of the intercellular substance, and other forms of disturbance in the normal functioning of cells. A huge role in disrupting the activity of cells is played by parasites, in particular pathogens - bacteria and viruses that secrete harmful waste products - active chemicals that penetrate the cell membranes and change their chemical composition.
Таким образом, паразитам и больным клеткам свойственно выделять специфические соединения.Thus, parasites and diseased cells tend to secrete specific compounds.
Так, например, раковая клетка выделяет онкобелки и токсические вещества, приводящие к распаду белковых структур. Большинство нездоровых клеток содержит большое количество мочевой кислоты и ее солей, калия, фосфатов и производных молочной кислоты.For example, a cancer cell releases oncoproteins and toxic substances, leading to the breakdown of protein structures. Most unhealthy cells contain large amounts of uric acid and its salts, potassium, phosphates and lactic acid derivatives.
При процессах гниения в органах и тканях выделяется аммиак, сероводород, первичные и вторичные амины при неполной минерализации продуктов разложения - трупные яды (например, путресцин и кадаверин), ароматические соединения (например, скатол, индол, которые образуются в результате дезаминирования и декарбоксилирования аминокислоты триптофана). Гниение серосодержащих аминокислот (цистеина, цистина и метионина) приводит к выделению сероводорода, тиолов и диметилсульфоксида.During the processes of decay, ammonia, hydrogen sulfide, primary and secondary amines are released in organs and tissues during incomplete mineralization of decomposition products - cadaveric poisons (for example, putrescine and cadaverine), aromatic compounds (for example, scatol, indole, which are formed as a result of deamination and decarboxylation of the amino acid tryptophan ) The decay of sulfur-containing amino acids (cysteine, cystine and methionine) leads to the release of hydrogen sulfide, thiols and dimethyl sulfoxide.
В данном изобретении направление и скорость движения медицинского робота предлагается задавать с помощью сигнала химического сенсора 2 с полупроницаемой мембраной 3, обеспечивающей селективный перенос соединений вышеописанных видов.In this invention, the direction and speed of the medical robot is proposed to be set using the signal of a
Химические сенсоры представляют собой чувствительные элементы, генерирующие аналитический сигнал, сила которого зависит от концентрации определяемого компонента в анализируемой среде. Неотъемлемой частью химического сенсора является преобразователь химической энергии, биохимического или физического процессов, лежащих в основе определения, в электрический сигнал.Chemical sensors are sensitive elements that generate an analytical signal, the strength of which depends on the concentration of the detected component in the analyzed medium. An integral part of a chemical sensor is the converter of chemical energy, biochemical or physical processes underlying the definition into an electrical signal.
Наиболее конструктивно простыми, портативными и недорогими химическими сенсорами являются электрохимические. Они составляют наиболее разработанную и широко используемую группу среди остальных сенсоров. Чувствительный элемент (трансдьюсер) данного типа сенсоров представляет собой гальванический элемент, в котором два электрода и электролит отделены от анализируемой среды избирательно-проницаемой мембраной. Подобная гальваническая ячейка способна генерировать электрический сигнал без дополнительных преобразователей химической энергии, что позволяет изготовить его более миниатюрным.The most structurally simple, portable and inexpensive chemical sensors are electrochemical. They constitute the most developed and widely used group among other sensors. The sensitive element (transducer) of this type of sensor is a galvanic cell in which two electrodes and an electrolyte are separated from the analyzed medium by a selectively permeable membrane. Such a galvanic cell is capable of generating an electrical signal without additional converters of chemical energy, which makes it possible to make it more miniature.
Химический сенсор 2 с полупроницаемой мембраной 3, изготовленной с возможностью пропускания того или иного вещества, при протекании в нем (электро-)химической реакции вырабатывает электрический импульс, который поступает на электропривод(-ы) средств(-а) передвижения 7 и/или 9.A
Средство передвижения может представлять собой насос 7 с электроприводом, расположенный в сквозной полости 6, проходящей вдоль оси робота, и/или гребной механизм 9 с гибкими жгутиками 10, расположенными на внешней поверхности корпуса, и пьезоэлектрическим поворотным электроприводом, как в прототипе. При этом чем больше сквозь мембрану будет проходить определяемого вещества, тем больший ток станет поступать на электропривод(-ы) средств(-а) передвижения, обеспечивая более быстрое перемещение робота в нужном направлении.The vehicle may be an
Если робот будет содержать элементы, выполненные из магнитного материала, то определять его местонахождение, отслеживать по магнитному полю, а также контролировать его передвижение до области лечения можно будет с помощью магнитно-резонансного томографа, при этом дальнейшее перемещение робота к месту лечения, требующее большей точности, будет осуществляться в автономном режиме по описанной выше схеме при помощи химического сенсора.If the robot contains elements made of magnetic material, then it will be possible to determine its location, track by the magnetic field, and also control its movement to the treatment area using a magnetic resonance imager, while further moving the robot to the treatment site, requiring greater accuracy , will be carried out offline according to the scheme described above using a chemical sensor.
Поскольку нанороботы самостоятельно находят больные ткани и паразитов, если заранее знать расположение последних, то обнаружение вышедших из строя роботов, содержащих элементы, выполненные из магнитного материала, упрощается.Since nanorobots independently find diseased tissues and parasites, if you know the location of the latter in advance, the detection of failed robots containing elements made of magnetic material is simplified.
Если из магнитного материала будет изготовлен движитель средства перемещения (лопатки насоса, гибкие жгутики), то указанное средство можно будет приводить в движение с помощью создания внешнего магнитного поля.If a propulsor of a moving means (pump blades, flexible flagella) is made of magnetic material, then this means can be set in motion by creating an external magnetic field.
Оказавшись в месте организма, где необходимо произвести лечение, изначально робот не ориентирован в нужном направлении. Однако его фронтальная часть начнет поворачиваться в ту сторону, откуда поступает большее количество определяемого вещества, и именно в этом направлении он начнет целенаправленное движение с ускорением за счет того, что чем ближе он будет подходить к цели, тем в окружающей среде будет находиться больше определяемого вещества.Once in the place of the body where treatment is necessary, initially the robot is not oriented in the right direction. However, its frontal part will begin to turn in the direction from which a larger amount of the analyte comes in, and it is in this direction that it will begin to purposefully move with acceleration due to the fact that the closer it approaches the target, the more the analyte will be in the environment .
Таким образом, робот с ускорением доберется до живой ткани, требующей лечения, или до паразита, которого необходимо уничтожить. За счет соприкосновения с тканью или паразитом пьезоэлектрический элемент 4 вырабатывает электрический импульс, который передается на электропривод(-ы) инструмента(-ов) 5.Thus, the robot accelerates to live tissue that needs treatment, or to the parasite that needs to be destroyed. Due to contact with a tissue or parasite, the
Если инструмент представляет собой впрыскиватель лекарства (или яда для раковых клеток и паразитов), то электропривод 14 открывает перегородку (на чертежах не показана) впрыскивателя, и лекарство (яд) воздействует на ткань (паразита).If the tool is a drug injector (or poison for cancer cells and parasites), then the
Если инструмент выполнен в виде ножа (режущий инструмент), то электропривод обеспечивает его поступательное движение вперед, за счет чего режущий инструмент наносит повреждения паразитам, либо срезает холестериновые бляшки со стенок сосудов.If the tool is made in the form of a knife (cutting tool), then the electric drive ensures its forward forward movement, due to which the cutting tool causes damage to parasites, or cuts cholesterol plaques from the walls of blood vessels.
Чтобы вырабатывать электрические импульсы большей силы, что, в свою очередь, необходимо для более быстрой работы средств(-а) перемещения 7 и/или 9 и инструмента(-ов) 5, необходимо использовать химический сенсор 2 с большей поверхностью соприкосновения с исследуемой средой и также пьезоэлектрический элемент 4 с большей поверхностью. Этого можно достигнуть, если использовать химический сенсор 2 и пьезоэлектрический элемент 4 в виде кольца.In order to generate electric pulses of greater strength, which, in turn, is necessary for faster operation of the means (s) of
Выполнение химического сенсора в виде кольца, расположенного по краю фронтальной части робота, позволяет быстрее и точнее ориентировать его движение в направлении, соответствующем направлению увеличения концентрации аналита, поскольку данная концентрация станет улавливаться всеми диаметрально противоположными точками фронтальной части робота.The execution of a chemical sensor in the form of a ring located on the edge of the front of the robot allows you to quickly and more accurately orient its movement in the direction corresponding to the direction of increasing analyte concentration, since this concentration will be captured by all diametrically opposite points of the front of the robot.
Выполнение пьезоэлектрического элемента в виде кольца обеспечивает своевременное активирование электропривода инструмента, которое происходит при соприкосновении с объектом всей или большей части поверхности пьезоэлектрического элемента. При его выполнении иной формы электродвигатель инструмента может сработать, когда данный элемент достиг объекта, а другие части фронтальной стороны робота и лечащий инструмент не достигли, либо не направлены на объект. В то же время вероятность соприкосновения с объектом пьезоэлектрического элемента повышается в том случае, если он будет повторять форму химического сенсора.The execution of the piezoelectric element in the form of a ring ensures timely activation of the electric drive of the tool, which occurs when the object touches the entire or most of the surface of the piezoelectric element. When it is executed in a different form, the electric motor of the tool can work when this element has reached the object, and other parts of the front side of the robot and the healing tool have not reached or are not directed at the object. At the same time, the probability of contact with the object of the piezoelectric element increases if it repeats the shape of a chemical sensor.
Таким образом, форма химического сенсора и пьезоэлектрического элемента значительно повышают точность работы медицинского робота.Thus, the shape of the chemical sensor and the piezoelectric element significantly increase the accuracy of the medical robot.
Химический сенсор 2 может представлять собой биосенсор. Электрохимический биосенсор, как правило, включает в себя три электрода: электрод сравнения, рабочий и вспомогательный. На поверхность рабочего электрода наносят биологический материал, который специфически вступает в реакцию с анализируемым веществом. Заряженные продукты реакции создают на рабочем электроде потенциал. Разность потенциалов рабочего электрода и электрода сравнения формирует выходящий сигнал.
Электроды электрохимического сенсора могут быть выполнены в виде кольца (фиг. 3).The electrodes of the electrochemical sensor can be made in the form of a ring (Fig. 3).
В слишком вязких средах работа средств передвижения под действием слабых импульсов химического сенсора может быть значительно затруднена. Для решения этой проблемы в конструкцию робота можно включить блок питания 11, который необходимо электрически соединить через электронный ключ 15 с электроприводом(-ами) 12 и/или 13 средств(-а) передвижения (насоса и гребного механизма), а электронный ключ электрически соединить с химическим сенсором 2.In too viscous media, the operation of vehicles under the influence of weak pulses of a chemical sensor can be significantly difficult. To solve this problem, a
Также можно усилить работу инструмента(-ов) 5, электрически подсоединив блок питания 11 через электронный ключ 16 к электроприводу 14 каждого инструмента, при этом подсоединив электронный ключ 16 к пьезоэлектрическому элементу 4.You can also enhance the operation of the tool (s) 5 by electrically connecting the
Таким образом, предложенный высокоточный медицинский наноробот способен проводить более точные и надежные операции за счет того, что может в автономном режиме находить, пролечивать больные ткани и клетки, а также уничтожать паразитов и раковые клетки без дистанционных систем управления, которые на данный момент не могут обеспечить большую точность на микро- и тем более на наноуровне. Поскольку в качестве инструмента лечения робот может содержать впрыскиватель лекарства и/или режущий инструмент для уничтожения паразитов, раковых клеток и удаления холестериновых бляшек со стенок сосудов, он обладает расширенной функциональностью. Исключение сложной системы управления и блока получения и передачи изображения, которые содержатся в роботе-прототипе, упрощает конструкцию и обеспечивает возможность изготовления робота с меньшими габаритами.Thus, the proposed high-precision medical nanorobot is able to carry out more accurate and reliable operations due to the fact that it can autonomously find, treat diseased tissues and cells, as well as destroy parasites and cancer cells without remote control systems that currently cannot provide greater accuracy at the micro and especially at the nanoscale. Since the robot may contain a drug injector and / or a cutting tool to kill parasites, cancer cells and remove cholesterol plaques from the walls of blood vessels as a treatment tool, it has enhanced functionality. The exclusion of a complex control system and a block for receiving and transmitting images that are contained in the prototype robot simplifies the design and makes it possible to manufacture a robot with smaller dimensions.
Освоение новых нанотехнологий, производства наноразмерных мембран, электродов и двигателей в ближайшей перспективе обеспечит возможность изготовления предложенного робота наноразмерным.The development of new nanotechnologies, the production of nanoscale membranes, electrodes and motors in the near future will provide the possibility of manufacturing the proposed robot nanoscale.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017122387A RU2653795C1 (en) | 2017-06-26 | 2017-06-26 | Medical robot |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017122387A RU2653795C1 (en) | 2017-06-26 | 2017-06-26 | Medical robot |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2653795C1 true RU2653795C1 (en) | 2018-05-14 |
Family
ID=62152760
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017122387A RU2653795C1 (en) | 2017-06-26 | 2017-06-26 | Medical robot |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2653795C1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU93009723A (en) * | 1993-02-24 | 1995-03-10 | Научно-производственное акционерное предприятие "Алтайкузбасстехника" | SENSOR OF COLLISION OF THE PASSIVE SAFETY SYSTEM OF THE DRIVER OF THE PASSENGER CAR |
RU2041086C1 (en) * | 1993-02-24 | 1995-08-09 | Научно-производственное акционерное предприятие "Алтайкузбасстехника" | Collision pickup of car safety system |
RU2218191C2 (en) * | 2002-04-11 | 2003-12-10 | Научно-исследовательский институт радиоэлектроники и лазерной техники Московского государственного технического университета им. Н.Э.Баумана | Endovasal mini robot |
US7998060B2 (en) * | 2004-04-19 | 2011-08-16 | The Invention Science Fund I, Llc | Lumen-traveling delivery device |
RU2469752C1 (en) * | 2011-05-20 | 2012-12-20 | Учреждение Российской академии наук Институт проблем машиноведения | Medical microrobot |
US20160320381A1 (en) * | 2011-09-25 | 2016-11-03 | Theranos, Inc. | Systems and methods for multi-analysis |
US20170027424A1 (en) * | 2006-04-12 | 2017-02-02 | Gearbox, Llc | Parameter-based control of a lumen traveling device |
-
2017
- 2017-06-26 RU RU2017122387A patent/RU2653795C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU93009723A (en) * | 1993-02-24 | 1995-03-10 | Научно-производственное акционерное предприятие "Алтайкузбасстехника" | SENSOR OF COLLISION OF THE PASSIVE SAFETY SYSTEM OF THE DRIVER OF THE PASSENGER CAR |
RU2041086C1 (en) * | 1993-02-24 | 1995-08-09 | Научно-производственное акционерное предприятие "Алтайкузбасстехника" | Collision pickup of car safety system |
RU2218191C2 (en) * | 2002-04-11 | 2003-12-10 | Научно-исследовательский институт радиоэлектроники и лазерной техники Московского государственного технического университета им. Н.Э.Баумана | Endovasal mini robot |
US7998060B2 (en) * | 2004-04-19 | 2011-08-16 | The Invention Science Fund I, Llc | Lumen-traveling delivery device |
US20170027424A1 (en) * | 2006-04-12 | 2017-02-02 | Gearbox, Llc | Parameter-based control of a lumen traveling device |
RU2469752C1 (en) * | 2011-05-20 | 2012-12-20 | Учреждение Российской академии наук Институт проблем машиноведения | Medical microrobot |
US20160320381A1 (en) * | 2011-09-25 | 2016-11-03 | Theranos, Inc. | Systems and methods for multi-analysis |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20230371861A1 (en) | Detecting an analyte in a body fluid | |
CN109069209B (en) | Hand-held surgical instruments, surgical tool systems, methods of travel and operation | |
CN108451488B (en) | Intestinal micro-capsule robot with multi-direction in-vivo sampling function | |
US11903705B2 (en) | Detecting an analyte in a body fluid | |
EP2323564B1 (en) | Modular tool with signal feedback | |
Hoang et al. | A robotic biopsy endoscope with magnetic 5-DOF locomotion and a retractable biopsy punch | |
EP3422936B1 (en) | Device for sampling one or more analytes | |
KR20080096719A (en) | Method and devices for non-traumatic movement of a probe through biological cell material | |
Garcia et al. | The role of soft robotic micromachines in the future of medical devices and personalized medicine | |
DE102005032378A1 (en) | Magnetic navigable endoscopy capsule with sensor for detecting a physiological size | |
Nain et al. | Propulsion of an artificial nanoswimmer: a comprehensive review | |
Li et al. | A review of microrobot’s system: Towards system integration for autonomous actuation in vivo | |
RU2653795C1 (en) | Medical robot | |
Chung et al. | Implantable microfluidic and electronic systems for insect flight manipulation | |
Gafford et al. | Snap-on robotic wrist module for enhanced dexterity in endoscopic surgery | |
JP2006061399A (en) | Examination capsule and examination system | |
Dario et al. | Robotics for surgery | |
Senthilnathan et al. | NANOROBOTS-A HYPOTHETICAL CONCEPT OF INTEREST. | |
De Lorenzo et al. | Miniaturized rigid probe driver with haptic loop control for neurosurgical interventions | |
KR20220154793A (en) | Device and method for detecting a human medical condition | |
Miloro et al. | An innovative platform for treatment of vascular obstructions: system design and preliminary results | |
Rao et al. | Nanorobots in Medicine-A New Dimension in Bio Nanotechnology | |
TW202203864A (en) | Diagnosis/treatment assistance robot, diagnosis/treatment assistance robot system, and diagnosis/treatment assistance method | |
Çelikten et al. | Recent advances, issues and patents on medical nanorobots | |
CN114554935A (en) | Ingestible device with manipulative capabilities |