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ドイツがん研究センター (DKFZ) の革新的な研究者チームは、医療処置などの改善に役立つ可能性があるトレインボットと呼ばれる新しいタイプのミニロボットを導入しました。
A team of innovative researchers from the German Cancer Research Center (DKFZ) has introduced a new type of mini robot called TrainBots that could help improve medical procedures and more. These new units can accomplish tasks such as linking up with other bots and navigating complex bodily passages like those found in your intestine. Here's what you need to know about TrainBots and how they could help improve the lives of millions one day.
ドイツがん研究センター (DKFZ) の革新的な研究者チームは、医療処置などの改善に役立つ可能性があるトレインボットと呼ばれる新しいタイプのミニロボットを導入しました。これらの新しいユニットは、他のボットと連携したり、腸内にあるような複雑な体内通路をナビゲートしたりするなどのタスクを実行できます。 TrainBot について知っておくべきことと、TrainBot がいつか何百万もの人々の生活を改善するのにどのように役立つかを紹介します。
Mini Robots in Healthcare
ヘルスケアにおけるミニロボット
Mini robots continue to find a home in the healthcare sector. These devices have now been used to diagnose, deliver treatment, and more. Mini robots are characterized by their tiny nature with most measuring between a nanometer and a centimeter. Notably, these devices bring a lot to the table for healthcare workers. For one, they can help to access hard-to-reach areas and play a vital role in many new non-invasive surgical procedures. As such, there’s a strong demand for these services across the market. However, these tiny robots are limited in many ways.
ミニロボットはヘルスケア分野で活躍し続けています。これらのデバイスは現在、診断や治療などに使用されています。ミニロボットは、そのほとんどがナノメートルからセンチメートルの間のサイズであるという小さな性質を特徴としています。特に、これらのデバイスは医療従事者にとって多くのメリットをもたらします。 1 つは、届きにくい領域へのアクセスに役立ち、多くの新しい非侵襲的外科手術で重要な役割を果たすことができます。そのため、市場全体でこれらのサービスに対する強い需要があります。ただし、これらの小さなロボットには多くの点で制限があります。
Problems with Mini Robots Today
今日のミニロボットの問題
One of the main issues surrounding mini robots in healthcare is the same reason they are excellent in many scenarios: their tiny size. The sheer minuscule nature of these robotics means that they can't move or carry anything that requires a lot of force. For example, it would be impossible for a single mini robot to deploy a long and thin catheter or reset soft tissues and open up a structure. Both of these tasks require a lot more power to get the instruments in place as they can range in size from 2–13 mm in diameter and stretch over half a meter long.
医療分野におけるミニロボットを取り巻く主な問題の 1 つは、ミニロボットが多くのシナリオで優れている理由と同じ、その小型さです。これらのロボットは非常に小さいため、大きな力を必要とするものを動かしたり運んだりすることはできません。たとえば、1 台の小型ロボットが細長いカテーテルを展開したり、軟組織をリセットして構造物を開いたりすることは不可能です。これらの作業はいずれも、器具のサイズが直径 2 ~ 13 mm で、長さが 0.5 メートルを超える場合があるため、器具を所定の位置に固定するためにより多くの力を必要とします。
Additionally, it's very slippery inside the human body. Organs are covered in soft biological tissue. When coupled with the complex navigation required, it's easy to see why a stronger more capable noninvasive alternative is preferred versus the current method of using small cameras and a manual professional to guide the treatments into place.
さらに、人間の体内は非常に滑りやすいです。臓器は柔らかい生体組織で覆われています。必要な複雑なナビゲーションと組み合わせると、小型カメラと手動の専門家を使用して適切な位置に治療を誘導する現在の方法ではなく、より強力で高性能な非侵襲的代替手段が好まれる理由が簡単にわかります。
TrainBots Could Change this Scenario
TrainBot はこのシナリオを変える可能性がある
The concept of a TrainBot, a mini robot with the capability to link with other devices could be the answer according to a recent study. These purpose-built micro-robotics were designed to navigate the distances of the human body precisely and with minimal effort. As part of this strategy, DKFZ researchers significantly improved the current nanorobotics standards.
最近の研究によると、他のデバイスとリンクする機能を備えたミニロボットである TrainBot のコンセプトがその答えとなる可能性があります。これらの専用マイクロロボットは、最小限の労力で人体の距離を正確に移動できるように設計されています。この戦略の一環として、DKFZ の研究者は現在のナノロボティクス標準を大幅に改善しました。
Source – DKFX TrainBots Study
出典 – DKFX TrainBots 研究
TrainBots Get New Feet
TrainBots が新たな一歩を踏み出す
One of the biggest upgrades to the mini robot platform is improved gripping. The researchers realized that one of the main issues is a lack of gripping force which can lead to small robotics slipping, resulting in excess energy requirements for minimal movement. To improve this issue, the team added spiked appendages.
ミニロボットプラットフォームの最大のアップグレードの 1 つは、グリップ力の向上です。研究者らは、主要な問題の 1 つは、小型ロボットの滑りにつながる可能性のある把持力の欠如であり、その結果、最小限の動きに過剰なエネルギーが必要になることに気づきました。この問題を改善するために、チームはスパイク付きの付属肢を追加しました。
These protruding nodes help distribute contact across the surface of body appendages. Additionally, the design and angle of each foot were optimized to improve driving and actuating forces, enabling TrainBots to move more efficiently and with less effort.
これらの突き出たノードは、体の付属器の表面全体に接触を分散するのに役立ちます。さらに、各足のデザインと角度が最適化されて駆動力と作動力が向上し、TrainBot がより効率的に、より少ない労力で移動できるようになりました。
Wireless Control for TrainBots
TrainBot のワイヤレス制御
Another vital aspect of the research is the control system. The tiny robots leverage a permanent magnetic set-up which enables them to be wirelessly controlled by healthcare professionals. Specifically, a rotating magnetic field enables TrainBots to link up and move in unison, improving driving force significantly, and allowing surgeons to control vital aspects such as speed and rotation.
研究のもう 1 つの重要な側面は制御システムです。この小型ロボットは永久磁石のセットアップを活用しており、医療専門家によるワイヤレス制御が可能です。具体的には、回転磁場によりトレインボットが連携して一斉に移動できるようになり、推進力が大幅に向上し、外科医が速度や回転などの重要な要素を制御できるようになります。
Connected
接続済み
The coolest aspect of these tiny machines is their ability to link and connect to form a larger robot with more power. These devices can work together to provide valuable services when needed. For example, several individual robots can be linked to create enough power to transport an endoscopic instrument. The convoy provides the necessary actuating force to enable healthcare professionals to leverage it for precise surgical procedures.
これらの小さなマシンの最も優れた点は、リンクして接続して、より強力なパワーを持つ大きなロボットを形成できることです。これらのデバイスは連携して、必要に応じて価値のあるサービスを提供できます。たとえば、複数の個別のロボットをリンクして、内視鏡器具を輸送するのに十分な電力を生み出すことができます。コンボイは、医療専門家が正確な外科手術に活用できるようにするために必要な作動力を提供します。
Testing TrainBots
TrainBot のテスト
Testing for the TrainBot concept included a simulated surgical procedure. The process used pig organs, which operate in an environment similar to the human body. The pig organ showed signs of bile duct blockage which is a common disease in humans.
TrainBot コンセプトのテストには、模擬手術手順が含まれていました。このプロセスでは、人間の体と同様の環境で機能するブタの臓器が使用されました。ブタの臓器には、人間によく見られる病気である胆管閉塞の兆候が見られました。
Using TrainBots to Reduce Risks of Bile Duct Cancer
TrainBot を使用して胆管がんのリスクを軽減する
Bile duct obstructions occur over time in affected individuals which can lead to bile buildup and serious diseases including cancer. The current method of treating this common ailment is for healthcare professionals to insert a camera in your mouth and navigate it manually through the small intestine to determine the blockage site.
罹患者では時間の経過とともに胆管閉塞が発生し、胆汁の蓄積やがんなどの重篤な疾患を引き起こす可能性があります。この一般的な病気を治療する現在の方法は、医療専門家が口の中にカメラを挿入し、小腸内を手動で移動して閉塞部位を特定することです。
Using TrainBots, researchers were able to remove the blockage with minimal effort. The process began by connecting three TrainBots to generate enough pulling power to drag a 25 cm long wire electrode through the pig's small intestine. Notably, the tube was 3.5x the weight of the Trainbots.
TrainBot を使用することで、研究者は最小限の労力で詰まりを取り除くことができました。このプロセスは、3 台の TrainBot を接続して、長さ 25 cm のワイヤー電極をブタの小腸に引き込むのに十分な牽引力を生成することから始まりました。注目すべき点は、チューブの重量がトレインボットの 3.5 倍であったことです。
TrainBots Results
TrainBot の結果
The trainBots successfully delivered their cargo in place. Once the tip of the wire was properly located next to the bile buildup, the researchers applied a small electrical charge to break down the blockage and free the intestinal pathway. This process is called electrocauterization and it's just one of many procedures that TrainBots are designed to improve.
trainBot は荷物を所定の位置に届けることに成功しました。ワイヤーの先端が胆汁の蓄積の隣に適切に配置されると、研究者らは少量の電荷を印加して閉塞を解消し、腸管経路を解放しました。このプロセスは電気焼灼と呼ばれ、TrainBots が改善するように設計された多くの手順のうちの 1 つにすぎません。
Benefits Trainbots Bring to the Market
Trainbot が市場にもたらすメリット
The concept of tiny robots that can help healthcare workers complete complex procedures with more precision has many
医療従事者が複雑な処置をより正確に完了できるように支援できる小型ロボットのコンセプトには、多くの利点があります。
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