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Il braccio del polipo ispira lo strumento chirurgico futuro

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Un braccio robot che può piegare, allungare e schiacciare attraverso gli ambienti stipati di è stato creato da un gruppo di ricercatori dall'Italia.

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Ispirato dalle otto armi del polipo, il dispositivo specificamente è stato destinato affinchè gli interventi chirurgici permetta ai chirurghi di accedere facilmente alle regioni a distanza e limitate del corpo e, una volta là, manipola gli organi molli senza danneggiarli.

È creduto che il dispositivo potrebbe ridurre il numero degli strumenti e così le incisioni dell'entrata, necessarie negli interventi chirurgici, con la parte del braccio che è usando per manipolare gli organi mentre un'altra parte del braccio funziona. Il dispositivo, presentato in giornale Bioinspiration e Biomimetics dello IOP Publishing, tiene un vantaggio chiave sopra gli strumenti chirurgici tradizionali dovuto la sua capacità di trasformare rapidamente da uno strumento di piegamento e flessibile in uno strumento rigido e rigido.

È stato ispirato dalle otto armi altamente flessibili del polipo che hanno supporto scheletrico non rigido e possono adattarsi così facilmente all'ambiente circostante torcendo, cambiando la loro lunghezza o piegando in tutta la direzione ad un punto qualunque lungo il braccio. Il polipo può, tuttavia, vari la rigidezza delle sue armi, temporaneamente trasformante gli arti flessibili nei segmenti irrigiditi per permettere che il polipo si muova ed interagisca con gli oggetti.

Per raggiungere lo stesso effetto nel braccio robot, i ricercatori, dal Sant'Anna School degli studi avanzati in Italia, hanno costruito un dispositivo che è stato fatto da due moduli identici collegati. Ogni modulo potrebbe essere fatto per muoversi tramite l'inflazione di tre camere cilindriche che erano equidistanti dentro il modulo. Alternando e combinando l'inflazione delle tre camere, il modulo ha potuto essere fatto per piegare ed allungare in varie direzioni.

La rigidezza dei due moduli potrebbe anche essere controllata sfruttando “un fenomeno di blocco granulare” in cui una membrana flessibile dentro il modulo è riempita di media granulari. Quando un vuoto si applica alla membrana, i suoi aumenti di densità e l'intera membrana diventa rigidi.

L'autore principale del Dott. Tommaso Ranzani di studio ha detto: “Il corpo umano rappresenta un ambiente altamente provocatorio e non strutturato, in cui le capacità del polipo possono fornire parecchi vantaggi riguardo agli strumenti chirurgici tradizionali. “Generalmente, il polipo non ha strutture rigide e può adattare così la forma del suo corpo al suo ambiente. Approfittando della mancanza di supporto scheletrico rigido, gli otto altamente flessibili e le armi lunghe possono torcere, cambiare la loro lunghezza, o la curvatura in tutta la direzione ad un punto qualunque lungo il braccio.”

Nel loro studio, i ricercatori hanno eseguito una serie di prove di caratterizzazione sul dispositivo robot, indicante che potrebbe piegare agli angoli fino a 255° ed all'allungamento a fino a 62 per cento della sua lunghezza iniziale. Il meccanismo d'irrigidimento poteva fornire gli aumenti di rigidezza da 60 per cento fino a 200 per cento.

La capacità del braccio robot di manipolare gli organi mentre le mansioni chirurgiche sono eseguite è stata dimostrata con successo negli scenari simulati in cui gli organi sono stati rappresentati dai palloni riempiti di acqua. “Le mansioni chirurgiche tradizionali richiedono spesso l'uso degli strumenti specializzati multipli quali i graspers, i retrattori, sistemi della visione ed i dissettori, effettuare una singola procedura,” il Dott. Ranzani sono continuato. “Crediamo che il nostro dispositivo sia il primo punto a creare uno strumento che può eseguire tutte queste mansioni come pure che raggiungiamo le regioni isolate del corpo e sostenere sicuro gli organi intorno al sito dell'obiettivo.”