Giunti robotici in miniatura potrebbero condurre i vostri futuri interventi chirurgici
I micro-robot potrebbero avere un posto importante nei nostri futuri sistemi sanitari. La robotica ha già aperto la strada alla chirurgia minimamente invasiva, come la rimozione di un tumore al cervello attraverso un piccolo foro nella testa. Il successo di questo intervento dipende dal movimento, dalla stabilità e dal sistema di controllo dei giunti robotici. Nel progetto UWIPOM2, finanziato dall’UE, i ricercatori hanno lavorato per ridurre questa tecnologia al livello del micron, sviluppando giunti micro-robotici in miniatura per interventi chirurgici e altri interventi medici. «UWIPOM2 costituirà l’elemento chiave per la fondazione della tecnologia micro-robotica per applicazioni sanitarie, ma anche per altri campi come i nano-satelliti, la sicurezza, la meccatronica o la microelettronica», spiega Efrén Díez Jiménez, professore di Ingegneria meccanica presso la Università di Alcalá in Spagna e coordinatore del progetto UWIPOM2. «La tecnologia attualmente disponibile esiste per i micro-sensori, le micro-comunicazioni e anche per la micro-scopia, ma il componente finale che può aprire un campo completo di micro-robotica sarà costituito dai giunti micro-robotici UWIPOM2», aggiunge Díez Jiménez.
Un giunto micro-robotico alimentato senza fili
La nuova tecnologia, UWIPOM2, funziona come un giunto robotico macroscopico, con un motore e una testa di ingranaggi, composto da magneti e da un giogo elettrico per produrre magnetismo. L’intero sistema è alimentato da onde elettromagnetiche, che conferiscono totale autonomia a qualsiasi strumento o micro-robot attivato. «Il giunto robotico è nuovo in sé come dispositivo, ma tutti i singoli componenti rappresentano un significativo passo avanti rispetto allo stato dell’arte», afferma Díez Jiménez. «Prima di questo progetto, nessuno era in grado di produrre pezzi così piccoli e, naturalmente, nessuno poteva nemmeno provare ad assemblarli.» Il micromotore UWIPOM2 offre una densità di coppia simile a quella dei motori macroscopici ed è il motore più sottile della storia, il che significa che può essere integrato in cateteri ultrasottili da utilizzare negli interventi chirurgici minimamente invasivi. Il motore si è dimostrato durevole nel tempo, con una durata di oltre 70 ore di funzionamento a bassa velocità, e una capacità di muovere masse anche superiori al suo stesso peso, di ruotare a velocità molto elevate (27 000 giri al minuto) e di sopportare e dissipare efficacemente il calore interno. «Con i microattuatori e i micromotori UWIPOM2 sarà possibile creare cateteri orientabili, sistemi di ablazione laser ultra-precisi, sistemi IVUS e sistemi di abrasione, tra le altre possibili applicazioni mediche», osserva Díez Jiménez.
Collaudare il dispositivo
Grazie al progetto UWIPOM2, il team ha progettato, fabbricato e testato attuatori e motori di dimensioni micrometriche in grado di operare in ambienti fluidi come quelli presenti all’interno del corpo umano. «È importante sottolineare che ciascuno degli sviluppi necessari per raggiungere questo obiettivo finale ha rappresentato un’enorme sfida tecnica», afferma Díez Jiménez. Con l’ulteriore sviluppo di questa tecnologia, che un giorno verrà introdotta nei sistemi sanitari, i chirurghi avranno a disposizione strumenti molto più precisi e non saranno più così dipendenti dalla loro manualità quando eseguiranno interventi delicati. «Ciò potrebbe persino consentire interventi di alta precisione che potrebbero essere eseguiti in remoto senza la necessità della presenza di un chirurgo specialista in sala operatoria», osserva Díez Jiménez. «Inoltre, rendendo gli strumenti più mobili, sarà possibile intervenire ed eseguire operazioni in luoghi difficilmente accessibili e per i quali attualmente non esistono soluzioni.»
Parole chiave
UWIPOM2, robot, giunto, chirurgia, operazioni, wireless, attuatori
