محققان “موسسه پلی‌تکنیک فدرال لوزان” سوئیس در مطالعه اخیرشان “آئورت مصنوعی” ایجاد کرده‌اند.
به منظور کاهش فشار در قلب، مهندسان سوئیسی با استفاده از سیلیکون و یک سری الکترود یک آئورت مصنوعی را طراحی کرده‌اند. این دستگاه درست در پشت دریچه آئورت کاشته می‌شود و نحوه عملکرد آئورت را تقویت می‌کند تا مانند یک “آئورت بزرگ” عمل کند. وقتی ولتاژ الکتریکی به دستگاه وارد می‌شود، قطر آئورت مصنوعی از آئورت طبیعی بیشتر می‌شود. این دستگاه در کاهش فشار بر قلب بیماران موثر است. ایده طراحی این دستگاه این بوده که آئورت مصنوعی بتواند به ضربان قلب بیماران کمک کند.
دانشمندان مرکز عضلات مصنوعی این موسسه، یک شبیه ساز مجهز به چند پمپ و محفظه ساخته‌اند که جریان خون و فشار قلب انسان را تقلید می‌کند. محققان اکنون قصد دارند آزمایشات بیشتری را با آئورت مصنوعی خود انجام دهد. آنها در حال حاضر تمرکز خود را بر روی ارتقا طراحی آن گذاشته‌اند تا عملکرد بهتری داشته باشد. آنها موفق شدند در آزمایشی میزان انرژی مورد نیاز قلب را ۵.۵ درصد کاهش دهند.
آئورت مصنوعی از سیلیکون ساخته شده است و در نتیجه انعطاف‌پذیری آن همانند آئورت طبیعی است. هنگامی که خون از محفظه قلب چپ به داخل آن پمپاژ می‌شود، آئورت منبسط شده و سپس منقبض می‌شود تا خون را به بقیه بدن برساند. در بیمارانی که از بیماری‌هایی مانند نارسایی قلبی رنج می‌برند، قلب برای تکمیل این چرخه باید بیشتر کار کند.
بیش از ۲۳ میلیون نفر در سراسر جهان از نارسایی قلبی رنج می‌برند. این اساساً به این معنی است که آنها در شرایطی قرار دارند که قلب آنها قادر نیست خون را به اندازه لازم پمپاژ کند. در حالت ایده آل، این بیماری با عمل پیوند درمان می‌شود. با این حال با توجه به کمبود این نوع اهدای عضو، نیاز به درمان‌های جایگزین وجود دارد. مدت‌هاست که دانشمندان در سراسر جهان به دنبال راه حل‌های نوین برای این موضوع هستند که می‌توان به قرار دادن دستگاهی در محفظه قلب(محلول بطنی) یا محلولی در آئورت اشاره کرد.
یافته‌های این مطالعه در مجله” Advanced Science” منتشر شد.
زمانی که مدارس، فروشگاه‌ها و ادارات در سراسر جهان به‌طور کامل بازگشایی شوند، چه کسی روزانه این محیط‌ها را ضدعفونی خواهد کرد؟ پاسخ این سوال می‌تواند یک ربات بزرگتر از یک سگ متوسط باشد.
محققان دانشکده مهندسی ویتربی یو اس سی کالیفرنیا (USC Viterbi) اولین ربات چهارپا را ایجاد کردند که تمام فضاهایی که دسترسی به آنها برای انسان دشوار و ساعت‌ها ضدعفونی کردن آن زمان لازم دارد را تمیز و عاری از عامل بیماری‌زا می‌کند. این ربات که LASER-D (ربات کارآمد هوشمند چابک و چهارپا) نام دارد، اولین دستگاهی است که در مقابله با کروناویروس با سرعت حرکت کرده و محیط را ضدعفونی می‌کند. پروژه قبلی محققان این دانشگاه به سرپرستی اساتید، اس کی گوپتا و یوان نگوین تمرکز بر ضدعفونی کردن با اشعه ماوراءبنفش با ماشین متحرک پروفسور نگوین بود.
نگوین، استادیار هوافضا و مهندسی مکانیک این دانشگاه می‌گوید: «اولین بار است که ما رباتی با پاهای بلند را برای ضدعفونی کردن ایجاد کردیم. چنین روشی می‌تواند چالش‌برانگیز باشد، زیرا ما باید موقعیت قرار گرفتن دستگاه را برای ضدعفونی کردن حفظ کنیم. LASER-D با راه رفتن و قرارگیری هم‌زمان بدن خود باعث صرفه‌جویی در انرژی نیز می‌شود. بنابراین می‌توانیم به‌جای اتصال بازوی اضافی برای انجام این کار، از جهت‌گیری ربات برای کنترل اسپری کردن مواد ضدعفونی‌کننده استفاده کنیم.»
به همین دلیل LASER-D توانایی رفتن به مکان‌هایی مانند پله‌ها و یا در میان میزها را دارد که دیگر ربات‌های چرخ‌دار به‌سختی می‌توانند به آنجا بروند. اگرچه LASER-D هنوز نمی‌تواند به‌تنهایی کار کند اما محققان می‌گویند هدف آنان در حال حاضر این است که ربات در حال حرکت به جلو مستقل‌تر عمل کند. گروه دانشجویان کارشناسی ارشد USC Viterbi با موفقیت، اختراع خود را در محوطه دانشگاه کالیفرنیا آزمایش کردند.
آبهیناو پندی دانشجوی ارشد این دانشگاه اظهار کرد: «این سیستم باید مانند انسان بتواند آنچه را که باید ضدعفونی شود، همچنین نیاز به ضدعفونی دوباره را تشخیص دهد. این‌ها همه اهداف نسخه آینده LASER-D هستند.»
استفاده در بخش کشاورزی
محققان اظهار کردند: نمونه اولیه این ربات چهارپا ممکن است در آینده در صنعت کشاورزی نیز مورداستفاده قرار گیرد.
پروفسور گوپتا گفت: «رباتی مانند LASER-D می‌تواند کارهای کشاورزی مانند توزیع دقیق آفت‌کش‌ها یا آبیاری دقیق را انجام دهد.»
این استاد بین‌المللی مهندسی مکانیک و علوم رایانه افزود: «LASER-D برای تمیز کردن مناطق شلوغ مانند مراکز خرید و دفاتر نامرتب نیز مناسب است.»
ربات دو چیز را می‌بیند؛ تمیز هست و تمیز نیست
هدف گروه USC ایجاد یک گزینه رباتیک بود که بتواند کارهای تکراری، خسته‌کننده و حتی خطرناک برای انسان را انجام دهد که به مهارت دقیق نیز نیاز دارند. درحالی‌که ربات‌هایی از این نوع برای ایجاد مهارت‌های مناسب معمولا نیاز به مشاهده هزاران تصویر دارند، محققان این تحقیق فقط دو مورد به LASER-D آموختند.
پندی می‌گوید: «ما دستگاه را روی دو تصویر آموزش دادیم؛ یک تصویر مربوط به سطح قبل از ضدعفونی و تصویر دوم مربوط به سطح پس از ضدعفونی بود. این امر ازنظر LASER-D در تشخیص اینکه یک شی ضدعفونی شده است یا خیر، دقت بالاتری ایجاد می‌کند.»
سیستم بینایی LASER-D نه‌تنها به اپراتور اجازه می‌دهد آنچه را که ربات می‌بیند، کنترل کند، بلکه اقدامات LASER-D طی مراحل تمیز کردن را نیز تنظیم می‌کند. تمرکز روی فقط دو چیز (تمیز و آلوده) به ربات کمک می‌کند تا با انواع مختلفی از سطوح که می‌تواند در کلاس درس وجود داشته باشد، برخورد کند.
پروفسور نگوین توضیح می‌دهد: «وقتی شرایط نوری مناسب نباشد، چشم انسان قادر به تشخیص مناطقی نیست که توسط ضدعفونی‌کننده پوشانده نشده است، اما این سیستم بینایی می‌تواند این موارد را شناسایی کند.»
پندی افزود: «این چالش‌برانگیزترین جنبه این دستگاه است؛ تعیین اینکه یک شی یک میز است یا یک صندلی قبلا انجام‌شده است، اما شناسایی یک منطقه ضدعفونی شده یا خیر، مسئله جدیدی است که ما باید آن را حل کنیم.»
شناسایی مسیر برای ضدعفونی کردن
اما این ربات چگونه مسیر را شناسایی می‌کند؟ محققان می‌گویند: آنان “ایستگاه‌های بین‌راهی” برای LASER-D برنامه‌ریزی می‌کنند که نقاط خاصی برای رفتن به یک نقشه مشخص است. اپراتورهای انسانی ابتدا نقشه اتاقی را که می‌خواهند تمیز شود، ارائه و سپس ایستگاه‌های بین‌راهی خاصی را انتخاب می‌کنند که به LASER-D در مسیریابی و ضدعفونی کردن کمک می‌کند. این گروه امیدوار است که در آینده توانایی LASER-D را افزایش دهد تا ربات بتواند به‌تنهایی در اتاق‌ها حرکت کند.
گوپتا می‌گوید: «در حال حاضر ربات باید بسیار نزدیک به اپراتور انسانی باشد، اما در آینده اپراتور می‌تواند در هرجایی از دانشگاه یا حتی در یک مکان کاملا متفاوت قرار گیرد و ربات را کنترل کند.»
وی خاطرنشان کرد: حرکت این ربات چهارپا بر روی زمین ناهموار به‌خودی‌خود یک مسئله چالش‌برانگیز است و مشکل ما در حال حاضر ترکیب حرکت با ضدعفونی کردن است.»
منبع: ایسنا