Последнее десятилетие отмечено захватывающим прогрессом в развитии человекоподобных роботов. Значительный потенциал гуманоидов в будущем включает разнообразные применения, начиная от персональной помощи в медицине и до освоения космоса.
В частности, для более естественного способа взаимодействия с людьми были разработаны гуманоидные роботы. Они нацелены на тщательное, детальное воспроизведение анатомии опорно-двигательного аппарата человека, включая мышцы, сухожилия и кости.
Активируемая искусственными мышцами скелетная конструкция гуманоидов точно способна имитировать несколько степеней свободы и допустимую силу в суставах человека. Как следствие, неудивительно, что они открывают новые возможности в науке и медицине. Предполагается, что роботы с опорно-двигательным аппаратом могут применяться для выращивания мышечной ткани, которую можно будет использовать в операциях по трансплантации тканей.
В условиях старения населения заболевания опорно-двигательного аппарата и травмы тканей становятся все более распространенными, требующими повышенного внимания и финансовых затрат общества. Болезни и ограниченная подвижность стали большой проблемой из-за поражения таких тканей, как сухожилия, связки, кости и хрящи. Перспективной стратегией ремонта может быть трансплантация тканей.
Тканевая инженерия становится возможной с развитием биореакторных систем, которые контролируют условия окружающей среды, необходимые для поддержания жизни клеток и тканей вне организма. Они также обеспечивают химические и механические раздражители, которые способствуют дифференциации отдельных фенотипов клеток внутри выстраиваемой ткани. Однако для создания функциональных трансплантатов тканей требуются более совершенные биореакторы. В частности, сегодняшние биореакторы обеспечивают стимулы, которые не имитируют механическую среду для клеток, и это затрудняет изготовление необходимых тканей.
Механическая стимуляция — это важнейший фактор успешного развития костно-мышечной ткани как в естественных условиях, так и в пробирке. По сравнению со статическими условиями, динамические напряжения, применяемые в лабораторных условиях, как правило, улучшают механические свойства создаваемых тканей, увеличивают число клеток, способствуют улучшенной клеточной дифференциации.
Типичный биореактор ткани состоит из жесткого корпуса, используемого как камера для выращивания тканей в сочетании с линейным приводом, который подвергает конструкцию циклической нагрузке. Эти настольные биореакторы, как правило, способны применять одноосные или двухосные напряжения с программируемым режимом нагрузки.
Основным ограничением таких биореакторов является то, что они плохо имитируют механические нагрузки, которые испытывает тело человека. Сегодня необходимы современные биореакторы с подобными человеческому телу структурой, размерами и конструкцией. В этом контексте гуманоидные роботы со скелетно-мышечным аппаратом становятся весьма актуальными. Имитируя архитектуру человеческого скелета и движения тела в различных условиях, они могли бы помочь в преодолении ограничений существующих биореакторов.
Комментарии
(0) Добавить комментарий