تمكن الروبوت من اصطياد سمكة بعناية بفضل العضلات الاصطناعية الجديدة

لقد طور الباحثون السويسريون العضلات الاصطناعية التي تحركها الموجات فوق الصوتية. في المستقبل، يمكن استخدام هذه الأجهزة المرنة لإنشاء مناورات، أو إيصال الأدوية مباشرة إلى النقطة المطلوبة في الجسم، أو كلصقات لعلاج الأنسجة.

للوهلة الأولى، يبدو الاختراع بسيطا: شريط رفيع من السيليكون ينحني تحت تأثير الموجات الصوتية. ومع ذلك، وراء هذه البساطة تكمن التكنولوجيا المعقدة. قام فريق البروفيسور دانييل أحمد من ETH Zurich بإنشاء فئة جديدة من العضلات الاصطناعية – أغشية مرنة تحتوي على آلاف الفقاعات الدقيقة. ونشرت الدراسة في المجلة طبيعة.

كيف يعمل هذا؟

قاعدة العضلة عبارة عن غشاء من السيليكون، الجزء السفلي منه مغطى بمسام صغيرة بحجم شعرة الإنسان. عندما يتم غمر الغشاء في الماء، تصبح فقاعات الهواء الدقيقة محاصرة في هذه المسام. تحت تأثير الموجات فوق الصوتية، تبدأ الفقاعات في الاهتزاز بسرعة وتخلق تدفقًا موجهًا للسائل، مما يؤدي إلى تحرك الغشاء.

الميزة الرئيسية لهذه التكنولوجيا هي التحكم الدقيق. من خلال تغيير حجم الفقاعات وشكلها وموقعها، يمكنك برمجة مجموعة متنوعة من الحركات: من الانحناء السلس إلى الأنماط المعقدة الشبيهة بالموجة. تستجيب العضلات للأوامر خلال أجزاء من الثانية ولا تحتاج إلى أسلاك.

قبضة لطيفة وحركة سلسة

لقد أظهر العلماء بعض الأمثلة الرائعة على عمل عضلاتهم. إحداها عبارة عن يد ناعمة صغيرة تمكنت من التقاط يرقة سمك الزرد بلطف في الماء ثم إطلاقها دون التسبب في أي ضرر.

“كان من المدهش أن نرى مدى دقة القبضة ودقتها في نفس الوقت. وبعد ذلك، سبحت اليرقة بعيدًا دون أن تصاب بأذى”، كما شارك تشييوان تشانغ، أحد مؤلفي الدراسة، انطباعاته.

نموذج أولي آخر هو سمكة الراي اللساع الآلية الصغيرة، التي يبلغ عرضها حوالي أربعة سنتيمترات. عضلتان صناعيتان تحاكيان حركة الزعانف الصدرية. عندما يتم تشغيل الموجات فوق الصوتية، يبدأ الروبوت في القيام بحركات تشبه الأمواج وينزلق بسلاسة عبر الماء.

آفاق في الطب

يعد الطب أحد المجالات الواعدة لهذه التكنولوجيا. يتخيل الباحثون بالفعل كيف يمكن استخدام “أشعة الراي اللساع الروبوتية” في الجهاز الهضمي لتوصيل الدواء بشكل دقيق أو إجراء إجراءات طفيفة التوغل. بالنسبة لهذا الروبوت، يُقترح لفه ووضعه في كبسولة خاصة، يبتلعها المريض مثل الحبة العادية. تذوب الكبسولة في المعدة ويبدأ الروبوت في العمل.

اختبر العلماء أيضًا روبوتًا صغيرًا بعجلات نجح في التنقل في أمعاء الخنازير الضيقة والمتعرجة. كما قاموا أيضًا بإنشاء رقع بالموجات فوق الصوتية يمكن ربطها بالأسطح المنحنية، مثل أنسجة القلب، وإطلاق الأدوية بطريقة مستهدفة لعلاج الندبات أو الأورام.

“لقد بدأنا بالبحث الأساسي ثم أظهرنا مدى تنوع هذه العضلات الاصطناعية”، يلخص دانييل أحمد. “يمكن استخدامها لمجموعة متنوعة من الأغراض، بدءًا من توصيل الأدوية وحتى لصقات القلب.”

وحتى الآن، لا توجد هذه التكنولوجيا إلا في شكل نماذج أولية مختبرية، ولكن إمكاناتها هائلة. في المستقبل، يمكن لهذه العضلات الناعمة التي يتم التحكم فيها بالصوت أن تحدث ثورة في الطب، مما يجعل العديد من الإجراءات أكثر دقة وأقل صدمة للمرضى.