على مدى العقدين الماضيين ، حققت الروبوتات نتائج مهمة. الروبوتات ذات الأربع أرجل ، والروبوتات ذات العجلات ، والمعالجات فائقة الدقة - كل هذا ليس سوى جزء من وفرة النماذج التي نلاحظها الآن. من بين جميع أنواع الروبوتات ، ربما يكون السبب الأكبر في اهتمام الناس العاديين والعلماء هو أنظمة البشر. هذه الأجهزة تساعد الناس الآن بنشاط - يتم استخدامها في أعمال الفنادق ، وفي التطورات العلمية والعسكرية ، في الحياة اليومية والطب. مثال على أكثر الموديلات تقدمًا هو
Kenshiro و
Eccerobot . تحتوي هذه الروبوتات على تناظرية للعظام والعضلات (خطط المطورون في البداية لتكرار بنية جسم الإنسان) ، بحيث تشبه حركاتهم الإنسان.
نظرًا لأن تشريح هذه الروبوتات قريب من الأصل ، يدرس بعض العلماء إمكانية إنشاء ما يسمى بالمفاعلات الحيوية من هذه الأنظمة. الغرض من أي
مفاعل حيوي هو تهيئة الظروف المثلى لحياة الخلايا والكائنات الدقيقة المزروعة فيه ، أي توفير التنفس والتغذية وتصريف المستقلبات عن طريق مزج المكونات الغازية والسائلة لمحتويات المفاعل الحيوي بشكل موحد. تتناول هذه المقالة أنظمة زراعة الأنسجة لزرع المرضى من البشر. في حين يمكن أخذ الأعضاء لزرعها من المتبرعين ، غالبًا ما يحتاج الأطباء إلى الأوتار والأربطة والعظام والغضاريف. يتعلمون شيئًا فشيئًا نموها ، ولكن من أجل وضع "الإنتاج في تيار" ، هناك حاجة إلى المفاعلات الحيوية حيث يمكن زراعة أجزاء الأنسجة وفقًا للمعايير المحددة.
بالإضافة إلى ذلك ، حتى تفي خصائص هذه الأنسجة بمعايير الزرع ، يجب زراعتها في ظل ظروف معينة ، بما في ذلك وجود المواد اللازمة للنمو وحمل ميكانيكي معين أو التحفيز الميكانيكي ، كما يسمى هذا العامل أيضًا.
لسوء الحظ ، هذا ليس بهذه البساطة ، لأن تصميم المفاعلات الحيوية الحديثة بدائي إلى حد كبير. في المفاعل الحيوي الميكانيكي ، يتم الخلط باستخدام خلاط ميكانيكي ، مما يؤدي إلى خلط غير متجانس بشكل كاف من جهة ، وموت الكائنات الحية الدقيقة من ناحية أخرى. يمكن تغيير وضع الخلط ، ولكن من الصعب استدعاء هذا النوع من المفاعلات على النحو الأمثل. العمليات التي تحدث في الجسم الحقيقي ، بما في ذلك الأحمال الميكانيكية ، مثل هذه المفاعلات غير قادرة على التكاثر. ونتيجة لذلك ، تعاني جودة الأنسجة المزروعة.
يجب أن يتضمن التصميم الأمثل للمفاعل الحيوي إمكانية إضافة أحمال ميكانيكية لاتجاهات مختلفة ، ومحاكاة وضع الأحمال الميكانيكية للأنسجة ذات الأنواع المختلفة ، وفقًا للموقع التشريحي لأنسجة معينة والامتثال العام لظروف زراعة الأنسجة مع الظروف في جسم الإنسان.
وفقا لعالم الأحياء أندرو كار (أندرو كار) وزملائه ، يجب أن يكرر تصميم المفاعل الحيوي تشريح جسم الإنسان - تلك الأجزاء التي تزرع الأنسجة من أجلها. لذلك ، فإن الروبوتات البشرية ذات الهيكل العظمي والعضلات التي تكرر تكوين الهيكل العظمي وعضلات الشخص هي الخيار الأفضل.
اقترح المتخصصون من جامعة طوكيو نسختهم الخاصة من هذا النظام. هذا
روبوت كينشيرو . يعمل اليابانيون مع هذا المشروع منذ حوالي 7 سنوات ، مما أدى إلى تحسين تصميم الروبوت بشكل كبير.
يشبه تكوين الجسم لهذا النظام بنية جسم صبي ياباني عمره 12 عامًا. يبلغ ارتفاعه 158 سم ، ووزنه - 50 كجم. تم تجهيز جسم الروبوت بمجموعة كاملة تقريبًا من العضلات ، والتي يمتلكها الشخص أيضًا. في المجموع ، أضاف العلماء 160 عضلة من هذا القبيل: 50 في الساقين ، 76 في الجذع ، 12 في الكتفين ، 22 في الرقبة. في الوقت الحالي ، Keshiro هو التكرار الأكثر مثالية لتشريح الإنسان في الروبوت.
ما هو المشترك بين المفاعل الحيوي وهذا الروبوت؟ يعتقد أندرو كارا أنه يمكن تحويل كيشيرو أو أنظمة أخرى مماثلة إلى مفاعلات حيوية متقدمة.
ستنمو خلايا العضلات على البوليمرات الكهربائية للعضلات الاصطناعية للروبوت. في عملية النمو ، ستخضع الأنسجة الجديدة لضغوط ميكانيكية ، بحيث تلبي العينات الناتجة جميع المتطلبات اللازمة. وبالمثل ، سينمو العلماء أنسجة أخرى ، بما في ذلك الأوتار والغضاريف.
قد يبدو المفاعل الحيوي للمستقبل وكأنه نموذج لطرف T-800. على هيكل معدني أو بوليمر ، تتراكم الأنسجة البشرية ، بما في ذلك العضلات والغضاريف والأربطة والجلد. يتحرك الروبوت بالكامل أو عناصره الفردية ، بحيث تخضع الأنسجة للضغوط الميكانيكية اللازمة. بعد فترة زمنية معينة ، تتم إزالة هذه الأنسجة من الهيكل العظمي لزرعها إلى متبرع بشري. ستقضي هذه المفاعلات الحيوية على الحاجة إلى التجارب مع الحيوانات في التجارب السريرية.
بالمناسبة ، في المستقبل البعيد ،
يمكن أن تتطور الأحداث بطريقة مختلفة: سيتحول الناس تدريجياً إلى روبوتات ، أو بالأحرى ، إلى السايبورج.
دوى:
10.1126 / scirobotics.aam5666