background image

 

1

PODSTAWY ROBOTYKI  

 

JW  14.3.1 

 
 
 

 

Roboty medyczne 

Zastosowanie robotyki w 

medycynie 

 
 
 
 

 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

 

2

Wypunktowanie głównych podtematów 
 

1. Wprowadzenie do tematu  

    Krótkie omówienie założeń medycyny 

    Przedstawienie definicji robota 

    Pogrupowanie dziedzin medycyny, w których może być stosowana 

robotyka 

 

2. Operacje chirurgiczne 

    Omówienie przebiegu operacji chirurgicznych 

    Wyjaśnienie pojęcia zabiegu małoinwazyjnego 

    Wprowadzenie robotów chirurgicznych 

    Operacja serca 

    Przedstawienie systemu chirurgicznego DaVinci, a także RobIn Heart  

    Operacje na odległość 

    System nawigacji HipNav 

 
3. Robot symulujący żucie 

    Badania nad mechanizmem żucia 

    Przedstawienie robota-szczęki  

 
4. Nanotechnologie (Nanoroboty) 

    Krótkie wprowadzenie do tematu 

    „Inteligentny” lek 

    Przedstawienie przykładowej budowy nanorobota i jego podsystemów 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

 

3

1. Wprowadzenie do tematu 
 

1.1. Czym jest medycyna 
 

To nauka o zdrowiu i chorobie człowieka, umiejętność (sztuka) zapobiegania chorobom 

i leczenia chorych. Medycyna zajmuje się rozpoznawaniem chorób, a następnie leczeniem ich 
poprzez różnego rodzaju zabiegi i operacje. Medycyna szuka coraz to nowych narzędzi oraz 
technik operacji i leczenia pacjentów. 
 
1.2. Definicja robota 
 

Urządzenie techniczne przeznaczone do realizacji niektórych czynności 

manipulacyjnych i lokomocyjnych człowieka, określonych na poziomie energetycznym, 
informacyjnym i inteligencji maszyn (autonomii działania w pewnym środowisku). Roboty 
projektuje się z myślą współpracy i pomocy człowiekowi w wielu dziedzinach życia. 
 
1.3. Robotyka w medycynie 
 
¾  Roboty operacyjne (operacje i zabiegi przy pomocy robotów) 
¾  nanotechnologie (nanoroboty) 
¾  roboty symulacyjne 
¾  protezy 
¾  sztuczne narządy 
¾  robopersonel medyczny 
 

2. Operacje chirurgiczne 

 

Operacje chirurgiczne kojarzą się z rozcinaniem ciała,  łamaniem  żeber, bliznami i 

bólem. W czasie zabiegu chirurg wycina chorobowo zmienione tkanki, usuwa nieprawidłowe 
elementy, a potem zespala to, co zostało po drodze rozcięte lub rozerwane. Na szczęście co 
roku wzrasta liczba zabiegów wykonywanych tzw. techniką mało inwazyjną (laparoskopia). 
Chodzi o to, żeby nie niszczyć tkanek sąsiednich poprzez szukanie wygodnego „dojścia”. 
Takie operacje wymagają wykonania tylko trzech-czterech niewielkich (ok. 1 cm) otworów w 
skórze. Nacięcia w czasie zabiegu są zabezpieczone przez specjalne tulejki, przez które do 
wnętrza ciała pacjenta wprowadzane są narzędzia chirurgiczne i kamery. 

Jednakże technika laparoskopowa mało inwazyjna nie jest zbytnio precyzyjna i jest 

mało wygodna dla chirurga. Długie ramiona wzmacniają drgania dłoni operatora i likwidują 
naturalne wrażenie dotyku. Do tego zamiast na pole operacyjne trzeba patrzeć na 
umieszczony z boku monitor, na który kamera przekazuje obraz z wnętrza ciała. Wszystko po 
to, by pacjenta mniej bolało, by mógł szybciej wrócić do domu i by tylko niewielkie blizny 
przypominały o małym „remoncie”, który przeszedł w szpitalu. Wprowadzenie robota między 
dłoń chirurga a końcówkę narzędzia znacznie zwiększa dokładność i sprawność.  
 
2.1. Operacje przy współpracy z robotem 
 

Jeżeli wyposażymy robota w „inteligentny” program, usunie on drżenie ludzkiej dłoni 

czy przeskaluje ruch tak, że kilkucentymetrowe przesunięcie ręki człowieka spowoduje ruch 
końcówki narzędzia o kilka milimetrów. Każdy ruch chirurga jest analizowany przez 
komputer, który odpowiednio filtruje sygnał sterujący. Założenie specjalnych okularów lub 
korzystanie z konsoli stereowizyjnej umożliwia trójwymiarowy widok pola operacyjnego 

background image

 

4

 
2.2. Operacja serca 
 

Operacja serca rozpoczyna się od otwarcia klatki piersiowej. Chirurdzy rozcinają 

mostek, odciągają  żebra, a następnie przecinają mięśnie, aż do odsłonięcia serca. Dopiero 
wtedy zaczyna się prawdziwa operacja (po tylu cięciach). W przypadku takich operacji jak 
usunięcie pęcherzyka  żółciowego, operacje ginekologiczne oraz operacje w obszarze klatki 
piersiowej, chirurdzy coraz częściej zamiast wszystko rozcinać wprowadzają do wnętrza ciała 
miniaturowe instrumenty, przez niewielkie nacięcia.  

Jednak w przypadku mikrochirurgii otwory te okazują się zbyt małe. Chyba, że te 

otwory mogą posłużyć do wprowadzania bardzo stabilnej, cienkiej jak ołówek końcówki 
robotycznej, którą manipuluje doświadczony kardiochirurg.  

Różne firmy współzawodniczą o status dostawcy minimalnie inwazyjnych urządzeń 

robotycznych oraz technik przeznaczonych do chirurgii serca. W jednym z takich systemów 
(system Da Vinci) przez małe nacięcia (3 okienka w ciele pacjenta) w klatce piersiowej 
pacjenta chirurdzy wprowadzają trzy zdalnie sterowane metalowe sondy wielkości palca – 
niewielkie narzędzia chirurgiczne, źródło światła i kamerę światłowodową. 
 
2.3. System chirurgiczny Da Vinci 
 

Siedzący za konsolą sterowniczą chirurg ma przed sobą trójwymiarowy obraz pola 

operacyjnego. Posługując się specjalnym joystickiem, chirurg porusza ramieniem robota, 
które steruje miniaturowymi narzędziami chirurgicznymi. Narzędzia te zmontowane są na 
„palcu” robota, który dzięki elastycznemu mechanicznemu nadgarstkowi potrafi wykonywać 
niezwykle precyzyjne ruchy – jest to umiejętność ważna przy operacji wszczepiania by-
passów, wymagającej przecięcia i zszycia delikatnych naczyń krwionośnych na powierzchni 
serca. 

 

2.4. Robotyczne narzędzia chirurgiczne 
 
Lekarze wprowadzają instrumenty robotyczne przez małe „okienka” w ciele pacjenta. Każdy 
„robotyczny skalpel” ma opatentowany mechanizm EndoWrist, który pozwala mu się 
poruszać z precyzją i zręcznością ludzkiej ręki,  a nawet dokładniej ponieważ drżenie ludzkiej 
ręki jest eliminowane przez specjalne filtry. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 

Rys.1 

background image

 

5

System Da Vinci ma 6 stopni swobody ruchu końcówki przyrządu(robota), co pozwala 

na naturalne przekazywanie ruchów rąk na narzędzie chirurgiczne. Tradycyjne przyrządy 
endoskopowe posiadają tylko 4 stopnie swobody.  

Pierwsza zdalnie sterowana operacja wszczepienia bypassów (na pracującym sercu) 

odbyła się w USA w sierpniu 1999 roku. W systemie tym można również symulować 
operacje chirurgiczne, co na pewno znacznie ułatwi szkolenie chirurgów. Wadą systemu jest 
brak dotykowego sprzężenia zwrotnego. Naukowcy pracują nad uzupełnieniem zestawu 
zmysłów robota o dotyk – dzięki temu operujący chirurg mógłby wyczuć różnicę pomiędzy 
kością a tkanką mięśniową czy tłuszczową albo pulsujące naczynia krwionośne. 
 
2.5. Ćwiczenia na zwłokach 
 

Obrazy otrzymuje się z dwóch małych kamer umieszczonych w jednym z trzech małych 

„okienek” wyciętych w zwłokach. Pozostałe okienka służą do wprowadzania robotycznych 
narzędzi chirurgicznych.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Rys.2  

 
2.6. Opis techniczny robota  

 
Nazwa:

 System chirurgiczny da Vinci 

Pochodzenie nazwy:

 Leonardo da Vinci (uczony – artysta) 

Cel budowy:

 Bardziej precyzyjne i mniej inwazyjne wykonywanie operacji chirurgicznych 

Układ wizyjny:

 stereowizja 

Komputery:

 własna konstrukcja oparta na czterech procesorach Shark 

Status przedsięwzięcia:

 zakończone 

 
Cena systemu wynosi ok. 1 miliona Euro. 
 
 

background image

 

6

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Rys. 3. Da Vinci w trakcie operacji wszczepiania bypassów; 

operacja na bijącym sercu 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Rys.4 

 
2.7. Polski system chirurgiczny RobIn Heart 
 

Na pomysł wykorzystania robotów w medycynie wpadli inżynierowie z NASA. Co by 

się stało, gdyby podczas podróży na Marsa trzeba było operować członka załogi? Szybko i 
bezbłędnie? Jedynym wyjściem jest robot, który precyzyjnie wykona polecenia chirurga 
oddalonego o tysiące kilometrów.  

W 1994 r. narodził się Ezop - metalowe ramię zaprojektowane na wzór ludzkiego. Ezop 

spełnia funkcję asystenta chirurga. Jest niezwykle przydatny podczas operacji 
małoinwazyjnych. Podtrzymuje endoskop, potrafi zapamiętać 23 komendy głosowe i obce są 
mu ludzkie ułomności. Może stać przy stole operacyjnym godzinami i ramię mu nawet nie 
drgnie. Dzięki Ezopowi chirurgom wystarczają coraz mniejsze cięcia – tylko takie, by 
wprowadzić do wnętrza ciała pacjenta kamerę i narzędzia. W sumie Ezop uczestniczył w 
ponad 60 tys. operacji małoinwazyjnych przeprowadzonych w 400 szpitalach na całym 
świecie. Jeden z egzemplarzy pracuje w klinice w Ochojcu. W 1999 r. inżynierowie zrobili 
krok dalej i skonstruowali Zeusa - robota nowej generacji. Dzięki niemu chirurg może 

background image

 

7

zoperować serce bez rozcinania klatki piersiowej. Teraz, w obecnych latach, naukowcy 
skupiają się na doskonaleniu projektu RobIn Heart. 

Ruchy chirurga przy pulpicie komputera są przekładane przez  interfejs na precyzyjne 

manipulacje końcówek robota w okolicy naczyń wieńcowych  serca. RobIn Heart 1 ma 
ramiona osadzone na niezależnej podstawie. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Rys. 5 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

Rys. 6 

 
 

background image

 

8

Tzw. port narzędzi (otwór w powłokach ciała) umiejscowiony jest między żebrami tak, 

by umożliwić dostęp do ściany serca, gdzie będzie wykonany np. by-pass. Widoczny na 
zdjęciu jest RobIn 2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
      

 

 

 

 

 

 

 

 

Rys.7 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Rys. 7 

 

Polski RobIn Heart jest jednym z niewielu projektów mogących konkurować z 

amerykańskimi, a przy tym w pełni oryginalnym. Operując serce „przez dziurkę od klucza”, 
można poruszać narzędziami robota tylko w niewielkiej przestrzeni uzyskanej dzięki 
pompowaniu do klatki piersiowej dwutlenku węgla i wykorzystaniu narzędzi rozciągających. 
Dlatego szczególną wagę przywiązuje się do ruchliwości końcówek. Końcówka ta ma 1 cm 
długości i dwa przeguby, tzw. łokieć i nadgarstek, napędzane przez minisilniki i sterowane za 
pośrednictwem linek schowanych w rurce o średnicy 8 mm. Ponieważ przy każdej operacji 
trzeba używać wielu różnych końcówek opracowano nową końcówkę – wielofunkcyjną jak 
scyzoryk. 

W dalszym ciągu prowadzone są prace nad inteligentną bazą danych - tak, aby lekarz-

operator mógł w każdej chwili wykorzystać program doradczy systemu RobIn Heart. Podczas 
operacji mógłby przywołać  głosem na ekran dane z historii choroby pacjenta, obrazy 
diagnostyczne. Marzeniem twórców RobIna jest uruchomienie - po pomyślnym przejściu 
testów klinicznych - produkcji polskiego robota kardiochirurgicznego i wyposażenie weń 
wszystkich dużych klinik operujących serce. RobIn Heart 3, łączący najlepsze rozwiązania 
dotychczasowych prototypów, mógłby stanąć koło chirurga na salach operacyjnych już za 
trzy lata. Pokrzyżować te plany może jedynie brak środków na dokończenie badań; i to 
właśnie jest największy problem stojący dziś przed zespołem dr. Nawrata.  

background image

 

9

 
2.8. Inne roboty chirurgiczne 
 

W przypadku operacji kręgosłupa dokładność liczy się w dziesiętych częściach 

milimetra, a jeden fałszywy ruch może doprowadzić do uszkodzenia rdzenia kręgowego i 
paraliżu pacjenta. Jednak leczenie chirurgiczne bywa jedynym wyjściem w przypadku 
nowotworów rdzenia, wypadnięcia dysku czy uszkodzenia kręgu. Opracowany przez 
niemieckich specjalistów z Instytutu Fraunhofera robot ma zapewnić większe bezpieczeństwo 
i dokładność, umożliwiając na przykład wkręcanie z wielką dokładnością  śrub, na których 
opierają się pręty stabilizujące kręgosłup. Szczególnie obiecująco wygląda perspektywa 
użycia robota w operacjach kręgosłupa szyjnego – niektórych zabiegów ze względu na ryzyko 
nie da się przeprowadzić w sposób tradycyjny. 

W chirurgii mózgu rzecz ma się podobnie: można stworzyć komputerowy model, 

przećwiczyć na nim operację i tak zaprogramować robota, by ją przeprowadził jak najmniej 
uszkadzając zdrową tkankę. Ale mózg jest miękki – miejscowy obrzęk czy krwawienie może 
przemieścić poszczególne struktury, a wtedy nieostrożny manewr mógłby uszkodzić ważny 
obszar lub rozerwać naczynie krwionośne. Aby temu zapobiec, w NASA opracowano 
specjalną sondę Smart Probe, która wykorzystując dane dostarczane przez spektroskopię 
optyczną, ultradźwięki i endoskop określa rodzaj napotkanej tkanki i podpowiada 
najbezpieczniejszą strategię postępowania. Taki robot może znaleźć zastosowanie również w 
operowaniu raka piersi czy prostaty. 
 
2.9. Operacje na odległość 
 

Prof. Jacques Marescaux i jego asystent dr M. Gagner usadowili się wygodnie przed 

ekranem monitora w jednym z biurowców przy Avenue of the Americas na Manhattanie. Ich 
68-letnia pacjentka leżała w tym czasie na stole operacyjnym w Strasburgu odległym o 6000 
km. Przy stole stanął tym razem nie chirurg, lecz robot. Manipulując joystickami, które 
sterowały robotem, prof. Marescaux w 45 minut usunął pacjentce woreczek żółciowy. 
Operację asekurował zespół chirurgów gotowych w każdej chwili wkroczyć do akcji. Nie 
było takiej potrzeby. Wszystko się udało, a po tygodniu pacjentka wróciła do zdrowia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

Rys. 8. Zdjęcie z operacji usuwania woreczka żółciowego 

 
2.10. System nawigacyjny 
 

background image

 

10

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Rys. 9 

 

Na zdjęciu człowiek stojący w środku (DiGioia) wykorzystuje system HipNav przy 

wymianie stawu biodrowego u 50-letniego mężczyzny z Pittsburga. HipNav jest 
skomputeryzowanym układem nawigacji (zbudowanym przez Digioię). Właściwe ustawienie 
stawu jest niezbędne w celu uniknięcia powikłań pooperacyjnych. DiGioia wykorzystuje do 
wstawienia nowego stawu biodrowego wewnątrzoperacyjny system naprowadzania i prosty 
inerfejs typu „wymierz i strzelaj”. Jeżeli kąt wstawienia stawu jest nieodpowiedni, komputer 
wydaje dźwięk niczym Homer Simpson z kreskówki. 
 

3. Robot symulujący żucie (Robot – szczęka) 

 

Robot ten ma służyć badaniom nad mechanizmem żucia. W laboratorium profesora 

Atsuo Takanishi na uniwersytecie Waseda są realizowane trzy projekty dotyczące robotów 
dentystycznych. Oprócz robota czaszki symulującego  żucie jest jeszcze robot otwierający i 
zamykający usta oraz robot do pomiaru konsystencji żywności. Konstrukcję robota – czaszki 
rozwija Hideaki Takanobu – adiunkt badawczy na Wydziale Mechaniczno-Energetycznym 
Uniwersytetu Waseda i prof. Atsuo Takanishi. 

Tradycyjne badania nad ludzkim mechanizmem żucia wykorzystywały model 

teoretyczny, oparty na pomiarach ruchu szczęki człowieka. Robot czaszka nadaje się do 
eksperymentów, ponieważ dzięki posiadaniu ludzkiej czaszki i podobnych do ludzkich mięśni 
potrafi gryźć prawdziwe pożywienie. Model ilościowy opracowany za pomocą tego robota, 
będzie miał wpływ na bardzo wiele zastosowań robotów oraz na konstrukcję różnych 
urządzeń dentystyczno - medycznych.  

Zwykłe maszyny są w stanie symulować stan gryzienia statycznego lub tylko położenie 

szczęki. Nie potrafią symulować zjawisk całościowych, takich jak ruch mięśni, bodźce 
czuciowe, czy też sygnały od centralnego układu nerwowego. Ze względu na to, że  żucie 
robota naśladuje działanie kości, mięśni i narządów czucia człowieka, jest on symulatorem 
ludzkiego układu żucia. 
 
 
 
 
 

background image

 

11

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 

Rys. 10 

 

3.1. Korzyści praktyczne ze stworzenia takiego robota 
 
¾  Stworzenie robota o ludzkim kształcie, służącego jako „mechaniczny model człowieka” 

(pełny model teoretyczny fizycznych naprężeń i sił działających w ludzkim ciele), 

¾  Integracja robotów człekokształtnych – klasycznych modeli mechanicznych – z nowymi 

metodologiami.  

W Japonii bardzo wielu pacjentów, przeważnie młodych kobiet, cierpi na zaburzenie 

stawu skroniowo – żuchwowego. Choroba ta wywołuje ból szczęki i zanik jej mięśni. Robot – 
szczęka jest wyposażony w mechaniczne wędzidło, które wkładane do ust kobiety przywraca 
jej zdolność żucia pokarmów. 
 
3.2. Opis Techniczny 

 

Nazwa:

 Waseda – Okino Jaw No.1 (Szczęka Waseda – Okino nr 1) 

Cel budowy:

 

Wyjaśnienie z robotycznego punktu widzenia działania układu żucia człowieka i 

opracowanie podstawowych struktur mechaniki oraz sterowania dla celów badawczych i 
edukacyjnych. 

Wysokość:

 51 cm 

Sensory:

 9 potencjometrów liniowych, 9 czujników naprężenia, 10 czujników  

tensometrycznych (siła w stawie skroniowo-żuchwowym),  
mikroczujnik nacisku (siła gryzienia) 

Materiał konstrukcyjny:

 duraluminium, czaszka ludzka 

Zasilanie zewnętrzne:

 napięcie przemienne 100 V 

Koszt:

 100 000 $  

Status przedsięwzięcia:

 w trakcie realizacji 

 

background image

 

12

4. Nanotechnologie (Nanoroboty)

  

 

Przedmiotem zainteresowania nanotechnologii są obiekty o rozmiarach rzędu 

nanometrów. Nanotechnologię rozwinął w latach dziewięćdziesiątych XX wieku amerykański 
naukowiec Eric Drexler. Nanotechnologii zawdzięczamy już m.in. coraz szybsze i mniejsze 
procesory w komputerach, laserowe diody w czytnikach CD i płaskie ekrany komputerowe, 
urządzenia wzmacniające sygnały w światłowodach i pozwalające tym samym przesyłać w 
mgnieniu oka dane za pośrednictwem Internetu na drugi koniec świata oraz identyfikowanie 
specyficznych oddziaływań białek na powierzchni komórek, pozwalające na projektowanie 
nowych skuteczniejszych leków.  

Naukowcy z Memorial Sloan-Kettering Center w Nowym Jorku skonstruowali 

niewidoczny gołym okiem nanogenerator polujący na komórki rakowe. Jego najważniejsze 
elementy, to przeciwciało rozpoznające komórki rakowe oraz atomy aktynu, nietrwałego 
pierwiastka, który rozpadając się emituje promieniowanie. Po wstrzyknięciu nanogeneratora 
do organizmu człowieka, tak długo krąży on w krwioobiegu aż natrafi na komórkę 
nowotworową.  
 
4.1. Inteligentny lek 
 

Wyobraźmy sobie sztuczne maleńkie nanostruktury, które można byłoby wypełniać 

cząsteczkami odpowiedniego medykamentu i kierować do chorych tkanek i narządów. 
Wstrzyknięte do ciała pacjenta wraz z krwiobiegiem, dostawałyby się tylko do chorych 
komórek. Tam ulegałyby rozpadowi, na przykład po nagrzaniu ich światłem podczerwonym, 
a lek uwalniałby się o dokładnie wyznaczonej porze i - co jeszcze ważniejsze - w jednym 
konkretnym miejscu. To zapewniałoby nie tylko największą skuteczność terapii, ale też 
zmniejszyłoby niepożądane działania medykamentu, który nie miałby  żadnej styczności ze 
zdrowymi tkankami. Jeśli prowadzone eksperymenty się powiodą, to może już niedługo 
będzie można uniknąć skutków ubocznych leczenia, na przykład, nowotworów. Zresztą w ten 
sam sposób można by wprowadzać DNA do komórek, które chcemy poddać terapii genowej.

  

Kazushi Ishiyama z japońskiego Uniwersytetu Tohuku skonstruował maleńkie 

urządzenia, które mogą się przemieszczać w naczyniach krwionośnych. Miałyby one 
dostarczać leki do chorych tkanek bądź też nawet niszczyć guzy nowotworowe. Przy długości 
ośmiu i średnicy jednego milimetra potrafią w czasie prób przewiercić dwucentymetrową 
tkankę w 20 sekund. Nad podobnymi urządzeniami pracują amerykańska firma Renaissance 
Technologies oraz niemiecki MicroTEC. Jeśli uda się rozwiązać problemy z miniaturyzacją, 
zasilaniem i sterowaniem, być może do niewielkich operacji wystarczy wstrzyknąć w 
odpowiednie miejsce robota. Jeszcze mniejsze „łodzie podwodne” opracowywane na 
uniwersytecie w Utah mają być napędzane przez bakterie, na przykład Salmonella czy 
Escherichia coli. Mogłyby dostarczać leki do tkanek nowotworowych. 

Oto przykład podróży nanorobota w poszukiwaniu komórki nowotworowej. 

Eksperyment wykonano wykorzystując zbiornik z krwią. Wyniki doświadczenia okazały się 
zadowalające. 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

 

13

 
 

 

 

Rys. 

11a     Rys. 

11b 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

 

Rys. 

11c     Rys. 

11d 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
   Rys. 

11e     Rys. 

11f 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

 

Rys. 

11g 

    Rys. 

11h 

 
4.2. Projektowanie i symulacja nanorobotów do naprawiania komórek (faza 
projektowania). Wymagania stawiane nanorobotom medycznym 

 

Muszą posiadać:  

¾  bardzo dobry system nawigacji w celu prawidłowego funkcjonowania w krwioobiegu 
¾  szeroki zakres sensorów do nawigacji i identyfikacji na poziomie molekularnym i 

komórkowym 

¾  mocny system transportu (musi dostarczać molekuły i atomy do pracujących 

manipulatorów z magazynu) 

¾  dobrą komunikację z innymi nanorobotami i z komputerem 
¾  długie teleskopowe manipulatory do trzymania komórek i powierzchni. 
Dodatkowo taki nanorobot musi być zbudowany z czystego diamentu (żeby nie wchodził w 
reakcje chemiczne w organizmie), a przynajmniej powinien mieć diamentową powłokę. 
 

background image

 

14

 
4.3. Przykładowa budowa nanorobota medycznego z pokrywą diamentową 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

 

 

 

Rys. 12 

 
4.4. Opis nanorobota medycznego 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

 

 

 

Rys. 13 

background image

 

15

 

Każdy taki nanorobot medyczny miałby swoje podsystemy 

 

 
Podsystem lokomocyjny 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

 

 

 

Rys. 14 

 
Podsystem transportowy  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

 

 

 

Rys. 15 

 

background image

 

16

 

Podsystem czujników 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

 

 

 

Rys. 16 

 
4.5. Nanoroboty podczas operacji naprawiania uszkodzonych komórek (dzięki symulacji 
komputerowej) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

 

 

 

Rys. 17 

 

background image

 

17

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

 

 

 

Rys. 18 

 
4.6. „Bufor” czyli mechaniczny personel 
 

Robot-pielęgniarka. W marcu 2004 r. przed kamerami BBC zaprezentowano robota, 

który wkłuwał się do żyły swojego twórcy Alexa Zivanovica z Imperial College w Londynie. 
To niełatwe nawet dla człowieka zadanie wykonywał posługując się dotykiem. Mięśnie są 
twardsze, tkanka tłuszczowa miękka, zaś  żyła podobna do nadmuchanego balonika. Robot 
ukazuje zarys żyły na ekranie, sugerując najlepsze miejsce do wkłucia, decyzja jednak zależy 
od operatora.  

Pielęgnacja chorych to nie tylko zastrzyki i pobieranie krwi. Na przykład przenoszenie 

chorych wymaga obok siły także dobrej orientacji przestrzennej. Poza tym pielęgniarka daje 
choremu wsparcie emocjonalne – uśmiecha się, podtrzymuje na duchu. Japonia, której 
społeczeństwo się starzeje, cierpi na ostry deficyt pielęgniarek. Dlatego całkiem serio myśli 
się tam o robocie, który oprócz czynności pielęgnacyjnych potrafiłby zabawiać rozmową, 
rozpoznawać mimikę chorego i uśmiechać się.  

Robot-sprzątaczka. W brytyjskim szpitalu w Welwyn Garden City (Hertfordshire) 

korytarze sprząta robot wielkości wózka z supermarketu. Porusza się z prędkością do 5 
km/godz. i kosztuje 35 tys. funtów. Orientuje się dzięki czujnikom laserowym i 
ultradźwiękowym. Jeśli ktoś stanie mu na drodze, grzecznie przeprasza: – Excuse me, I’m 
cleaning. Wystarczy raz poprowadzić robota wyznaczoną trasą, by poznał zakres 
obowiązków. Po pracy sam ładuje akumulatory i uzupełnia zapasy detergentów. Ludzie mogą 
się skupić na trudniejszych zadaniach: toaletach i pokojach chorych. Zresztą opracowano już 
robota do czyszczenia toalet.  

Robot-goniec. Roboty HelpMate zastępują szpitalnych gońców, dając (w 

amerykańskich warunkach) duże oszczędności na płacach. Niestrudzenie przenoszą leki, 
próbki krwi czy tkanek. Sprawnie omijają przeszkody i potrafią korzystać z wind. Nie umieją 
strajkować. 
 

Bibliografia 
 

background image

 

18

‘Robo sapiens’ – Peter Menzel, Faith D’Aluisio

 

Wiedza i Życie 06.06.2004, Gazeta Wyborcza 29.11.2004 
http://swiattechniki.pl/index.php/st/archiwum/2004_09/supertemat/polski_kardiobot 
http://serwisy.gazeta.pl/nauka/1,34139,748528.html 
http://www.swiattechniki.pl/index.php/st/galeria/wrzesie_3_2004/robin_heart 
http://polityka.onet.pl/artykul.asp?DB=162&ITEM=1066102&MP=2 
‘Robo sapiens’ – Peter Menzel, Faith D’Aluisio 
http://radio.weblogs.com/0105910/2004/08/23.html

 

http://www.e-spaces.com/portfolio/trans/blood/

 

http://www.nanonewsnet.com/index.php?module=pagesetter&func=viewpub&tid=4&pid=2