Gli ingegneri dell'Università di Vanderbilt (Tennesse) hanno progettato un robot ingeribile, una sorta di capsula robotica che in futuro potrà essere utilizzata per la prevenzione, la diagnosi e il trattamento di malattie. Il progetto è open source, quindi anche le persone con meno esperienza nel settore possono costruire un prototipo.
Un robot per esplorare il corpo umano e curarlo
Il direttore dello Science and Technology of Robotics in Medicine Lab (STORM Lab), Pietro Valdastri, ha descritto il robot e il suo funzionamento: "Abbiamo creato capsule su misura personalizzabili - una per il colon, una per lo stomaco, un'altra con un gancio chirurgico per fermare l'emorragia - ma abbiamo notato che stavamo praticamente riutilizzando le stesse componenti. Come con i mattoncini Lego è possibile rimontarle per diverse funzioni. Abbiamo voluto fornire alle persone che lavorano in questo campo i propri mattoncini Lego per le proprie capsule.". Ciò significa che i ricercatori possono realizzare le loro idee molto più velocemente, senza ridisegnare le componenti e le interfacce partendo da zero.
Le capsule robotiche, dunque, sono della grandezza di una pillola e possono essere controllate per far svolgere loro compiti ben precisi nel nostro corpo. Possono essere ingoiate o inserite chirurgicamente nell'organismo. Gran parte dei prototipi adottano tecnologia elettronica wireless, magneti o una combinazione di entrambe. I dispositivi possono essere forniti di videocamere per registrare e ottenere delle diagnosi precise, di pinze per effettuare biopsie, di sensori che possono "sentire" e toccare i tessuti e anche di aghi meccanici per somministrare farmaci.
Le capsule robotiche progettate da Valdastri, ad esempio, svolgono ognuna una funzione diversa: una è dotata di una videocamera che registra immagini all'interno dello stomaco; un'altra acquisisce immagini del colon; e un'altra ancora è dotata di un gancetto chirurgico per fermare le emorragie interne nel tratto gastrointestinale.
L'innovazione della piattaforma modulare open source
Gran parte delle capsule robotiche sono dotate della stessa categoria di componenti: microprocessore, sottomoduli di comunicazione che collegano il dispositivo con l'intenzione dell'utente, fonte di energia, sensori come accelerometri e giroscopi, attuatori per i movimenti. Considerando questi elementi in comune, Valdastri e il suo gruppo di ricerca hanno creato una piattaforma modulare open source in cui le parti lavorano collettivamente e possono essere intercambiate facilmente senza dover partire d'accapo a ogni nuovo progetto.
I ricercatori hanno anche compilato una libreria dei pezzi che i progettisti possono scegliere in base alle loro esigenze, con la possibilità di creare centinaia di combinazioni diverse. Tutto è organizzato in un sistema online gratuito. I progettisti possono adottare schemi pre-configurati, modificarli per i loro scopi e infine spedire il loro lavoro a terze parti per la fabbricazione del prodotto.
Personalizzazione, progetti aperti a tutti, condivisione, applicazioni per la salute: tutti gli ingredienti giusti per poter fare progressi nel campo della medicina e della ricerca in generale. L'unico limite di questo sistema è che è solo per la progettazione di prototipi. I ricercatori, cioè, possono usare la piattaforma modulare per validare le loro ipotesi e creare progetti preliminari, ma dovranno adottare un approccio personale per sviluppare le loro capsule robotiche e renderle appropriate per l'utilizzo clinico.
Da'ltra parte, però, il team di Valdastri sta lavorando a una versione semplificata della piattaforma che sarà messa a disposizione degli studenti universitari e agli appassionati di tecnologia che non possiedono nozioni approfondite di ingegneria, robotica e design.
Pareri positivi
Il ricercatore dell'Institute for Software Integrated Systems di Vanderbilt, Akos Ladeczi, sostiene che la capsula robotica è l'esempio ideale di sistema cyber-fisico. Ovvero, un sistema che è in grado di funzionare all'interno dell'organismo umano, di percepire il suo ambiente e di spostarsi in modo efficace e quindi di svolgere compiti specifici come rilasciare farmaci, prelevare un campione di tessuto o installare un morsetto. Tutto ciò rimanendo in costante comunicazione con il gli operatori esterni. "Il nostro obiettivo è l'ambiente di progettazione, non il software di per sé", ha detto Ladeczi, "con lo scopo di facilitare la curva di apprendimento per i nuovi ricercatori e ingegneri che cominciano in questo settore. Progettare una capsula da zero richiede competenze approfondite di hardware, software e del settore.".
L'assistente professore dell'Institute of Digestive Disease of the Chinese University di Hong Kong, Li Zheng, ha dichiarato che ha intenzione di far adottare la piattaforma modulare ai suoi studenti a partire dal prossimo gennaio per costruire piccoli dispositivi robotici per ispezioni gastrointestinali e alcune terapie. Anche i ricercatori dello Scotland’s Royal Infirmary di Edinburgo e la Chonnam National University della Corea del Sud hanno espresso il loro interesse nei confronti di questa innovativa tecnologia.
Queste capsule robotiche hanno davvero catturato l'attenzione di diversi scienziati provenienti da diversi paesi. Grazie alla fornitura di una libreria di componenti hardware e software e di strumenti che consentono la loro composizione, l'Università di Vanderbilt ha reso ulteriormente appetibile il settore delle capsule robotiche ad uso medico agli scienziati e agli ingegneri che hanno grandi idee ma che non possiedono particolari competenze tecniche. In più, grazie a questo sistema i costi sono ridotti e quindi più accessibili.
Un altro passo verso la miniaturizzazione della robotica. Un giorno arriveremmo a sviluppare nanotecnologie che rivoluzioneranno la medicina? Probabile. Intanto esistono altri progetti in via di sviluppo che ci suggeriscono un continuo progredire verso questa direzione. Ad esempio, la DARPA sta lavorando a ElectRx, un dispositivo che permetterà al nostro corpo di guarire autonomamente in caso di determinate patologie. Un'altra interessante tecnologia miniaturizzata è quella dei ricercatori dell'organizzazione Fraunhofer che va sotto il nome di NiLiBoRo: un verme robot per l'asportazione del tumore dell'orecchio interno. Questo piccolo robot può perforare l'osso mastoideo senza recare alcun danno ai tessuti circostanti. Magnifico.
I dispositivi si fanno sempre più piccoli col trascorrere degli anni e avranno a che fare sempre più direttamente col nostro corpo. Ecco perché non sarebbe insensato pensare alle nanotecnologie e alla loro futura applicazione.
Fonti:
vanderbilt.edu
spectrum.ieeeEtichette: Robot, Salute, Scienza, Tecnologia
