Команда исследователей компании Vanderbilt разработала устройство с беспроводной активацией, которое имитирует волнообразную функцию мышц пищевода и тонкого кишечника, ответственных за транспортировку пищи и вязких жидкостей для переваривания.

Прототип мягкого робота, приводимый в движение сильными магнитами, управляемыми носимым внешним приводом, может помочь пациентам, страдающим от закупорок, вызванных опухолями, или нуждающимся в установке стентов. Например, традиционные пищеводные стенты представляют собой металлические трубки, используемые у пациентов с раком пищевода, в основном у пожилых людей. У этих пациентов существует риск блокирования поступления пищи в желудок, что потенциально может привести к опасной ситуации, когда пища вместо этого попадает в легкие.

Восстановление естественного движения перистальтики, волнообразной мышечной транспортной функции, которая имеет место внутри трубчатых органов человека, «прокладывает путь для роботизированных медицинских устройств следующего поколения для улучшения качества жизни, особенно для стареющего населения», — пишут исследователи в новой статье в журнале Advanced Functional Materials , описывающей устройство.

Исследованием руководил Сяогуан Донг, доцент кафедры машиностроения. Эта работа была выполнена в сотрудничестве с коллегой из Медицинского центра Университета Вандербильта, доктором Риши Наиком, доцентом медицины отделения гастроэнтерологии, гепатологии и диетологии.

Само устройство состоит из мягкого листа с расположенными параллельными рядами маленькими магнитами, которые приводятся в действие точным волнообразным движением, создающим крутящий момент, необходимый для перекачки различных твердых и жидких грузов. «Мягкие роботизированные насосы с магнитным приводом, которые могут восстанавливать перистальтику и легко интегрироваться с медицинскими стентами, ранее не публиковались», — сообщают Донг и исследователи в статье.

Донг, который также работает в области биомедицинской инженерии, электротехники и вычислительной техники, сказал, что дальнейшие усовершенствования устройства могут помочь в других биологических процессах, которые могли быть нарушены болезнью. Например, он сказал, что конструкция может быть использована для транспортировки человеческих яйцеклеток из яичников при нарушении мышечной функции фаллопиевых труб. Кроме того, по словам исследователей, благодаря передовым производственным процессам устройство можно уменьшить, чтобы приспособить к еще более узким проходам.

Инженерная школа Университета Вандербильта предоставила финансовую поддержку. Национальная лаборатория Ок-Риджа предоставила техническую поддержку для этого исследования. Исследовательская группа связана с Институтом хирургии и инженерии Вандербильта (VISE).