Nebraska ingenjörsprofessor Shane Farritor uppfann "MIRA", en miniatyriserad robot för fjärrkirurgi. Kredit:University Communication, University of Nebraska-Lincoln
En miniatyriserad robot som uppfunnits av Nebraska ingenjörsprofessor Shane Farritor kan snart spränga ut i rymden för att testa sina färdigheter.
NASA tilldelade nyligen University of Nebraska-Lincoln 100 000 $ genom det etablerade programmet för att stimulera konkurrenskraftig forskning (EPSCoR) vid University of Nebraska Omaha för att förbereda den kirurgiska roboten för ett testuppdrag 2024 ombord på den internationella rymdstationen.
"NASA har varit en långvarig anhängare av denna forskning och, som en kulmen på den ansträngningen, kommer vår robot att ha en chans att flyga på den internationella rymdstationen," sa Farritor.
Farritor är en av grundarna av Virtual Incision, ett startup-företag baserat på Nebraska Innovation Campus. I nästan 20 år har han och hans kollegor utvecklat den lilla kirurgiska roboten känd som MIRA, förkortning för "miniatyrized in vivo robotic assistant." Företaget har hittills attraherat mer än 100 miljoner dollar i riskkapitalinvesteringar sedan grundandet 2006.
Under nästa år kommer Farritor och ingenjörsstudenten Rachael Wagner att skriva mjukvara, konfigurera MIRA för att passa in i ett rymdstationsexperimentskåp och uttömmande testa enheten för att säkerställa att den är tillräckligt robust för att överleva uppskjutningen och att dess system kommer att fungera som förväntat i rymden. Sedan kommer de att vänta ett år eller så på att roboten ska få sin tur ombord på stationen.
Wagner, som kommer från Lincoln, började arbeta med Farritor som student och tog en position hos Virtual Incision efter att ha avslutat sin kandidatexamen i maskinteknik 2018. En andra doktorand kan ansluta sig till teamet senare under 2022.
MIRA har två viktiga fördelar. För det första kan den sättas in genom ett litet snitt, vilket gör det möjligt för läkare att utföra bukkirurgi på ett minimalt invasivt sätt. I tidigare tester har kirurger framgångsrikt använt enheten för att utföra tjocktarmsresektioner.
För det andra kan tekniken göra det möjligt för kirurger att arbeta på distans - kanske en dag reparera en astronauts brustna blindtarm på ett uppdrag till Mars eller ta bort splitter från en soldat som skadats av en IED tusentals kilometer bort. I ett tidigare experiment tog den pensionerade NASA-astronauten Clayton Anderson robotens kontroller medan han var på Johnson Space Center i Houston, och dirigerade MIRA att utföra operationsliknande uppgifter i en operationssal 900 miles away vid University of Nebraska Medical Center i Omaha.
Under sin resa ombord på rymdstationen kommer MIRA att arbeta självständigt, utan vägledande hand av en läkare eller en astronaut. Inuti ett experimentskåp i mikrovågsugnsstorlek kommer det att skära sträckta gummiband och trycka metallringar längs en tråd, gester som simulerar de som används vid kirurgi.
"Dessa simuleringar är mycket viktiga på grund av all data vi kommer att samla in under testerna," sa Wagner.
Det kommer att vara den mest autonoma driften av roboten hittills. Även om Farritor räknar med att MIRA kommer att fungera på egen hand om 50 till 100 år, är detta uppdrags mål inte autonomi, utan att finjustera robotens drift i noll gravitation.
Enheten programmeras att arbeta autonomt för att spara på rymdstationens kommunikationsbandbredd och för att minimera den tid som astronauter spenderar med experimentet.
"Astronauten vänder på en strömbrytare, processen startar och roboten gör sitt arbete själv," sa Farritor. "Två timmar senare stänger astronauten av den och det är klart."
Farritor, som är David och Nancy Lederer professor i teknik, fungerar som teknisk chef för Virtual Incision, grundat tillsammans med den tidigare professorn i kirurgi vid University of Nebraska Medical Center, Dmitry Oleynikov. I april 2022 utsågs Farritor till den första vinnaren av University of Nebraska-systemets utmärkelse för immateriella rättigheter, Faculty IP Innovation and Commercialization Award.
Både NASA och den amerikanska armén har gett medel till Farritors robotforskning.
"När människor går längre och djupare in i rymden, kan de behöva göra en operation någon dag," sa Farritor. "Vi jobbar mot det målet." + Utforska vidare
