Biorobótica - Biorobotics

"Biorobot" redireciona aqui. Para uso como eufemismo, consulte liquidatários de Chernobyl . Para outros usos, consulte Biomecânica (desambiguação) .

A bio robótica é uma ciência interdisciplinar que combina os campos da engenharia biomédica , cibernética e robótica para desenvolver novas tecnologias que integram a biologia com sistemas mecânicos para desenvolver uma comunicação mais eficiente, alterar informações genéticas e criar máquinas que imitam sistemas biológicos.

Cibernética

A cibernética se concentra na comunicação e no sistema de organismos vivos e máquinas que podem ser aplicados e combinados com vários campos de estudo, como biologia, matemática, ciência da computação, engenharia e muito mais.

Esta disciplina se enquadra no ramo da biorobótica por causa de seu campo de estudo combinado entre corpos biológicos e sistemas mecânicos. O estudo desses dois sistemas permite análises avançadas sobre as funções e processos de cada sistema, bem como as interações entre eles.

História

A teoria cibernética é um conceito que existe há séculos, que remonta à era de Platão, onde ele aplicou o termo para se referir ao “governo das pessoas”. O termo 'cibernética' é visto em meados de 1800, usado pelo físico André-Marie Ampère. O termo “cibernética” foi popularizado no final dos anos 1940 para se referir a uma disciplina que tocava, mas era separada, das disciplinas estabelecidas, como engenharia elétrica, matemática e biologia.

Ciência

A cibernética é freqüentemente mal compreendida devido à variedade de disciplinas que cobre. No início do século 20, foi cunhado como um campo de estudo interdisciplinar que combina biologia, ciência, teoria de redes e engenharia. Hoje, ele cobre todos os campos científicos com processos relacionados ao sistema. O objetivo da cibernética é analisar sistemas e processos de qualquer sistema ou sistemas na tentativa de torná-los mais eficientes e eficazes.

Formulários

A cibernética é usada como um termo genérico para que os aplicativos se estendam a todos os campos científicos relacionados a sistemas, como biologia, matemática, ciência da computação, engenharia, gestão, psicologia, sociologia, arte e muito mais. A cibernética é usada em vários campos para descobrir princípios de sistemas, adaptação de organismos, análise de informações e muito mais.

Engenharia genética

A engenharia genética é um campo que usa avanços na tecnologia para modificar organismos biológicos. Por meio de diferentes métodos, os cientistas são capazes de alterar o material genético de microrganismos, plantas e animais para fornecer-lhes características desejáveis. A engenharia genética está incluída na biorobótica porque usa novas tecnologias para alterar a biologia e mudar o DNA de um organismo para o benefício deles e da sociedade.

História

Embora os humanos tenham modificado o material genético de animais e plantas por meio da seleção artificial por milênios (como as mutações genéticas que desenvolveram o teosinto em milho e os lobos em cães), a engenharia genética se refere à alteração deliberada ou inserção de genes específicos no DNA de um organismo. O primeiro caso de sucesso de engenharia genética ocorreu em 1973, quando Herbert Boyer e Stanley Cohen conseguiram transferir um gene com resistência a antibióticos para uma bactéria.

Ciência

Existem três técnicas principais usadas em engenharia genética: o método do plasmídeo, o método do vetor e o método biolístico.

Método de Plasmídeo

Essa técnica é usada principalmente para microrganismos como bactérias. Por meio desse método, as moléculas de DNA chamadas plasmídeos são extraídas das bactérias e colocadas em um laboratório onde as enzimas de restrição as decompõem. À medida que as enzimas quebram as moléculas, algumas desenvolvem uma borda áspera que se assemelha a uma escada que é considerada "pegajosa" e capaz de se reconectar. Essas moléculas “pegajosas” são inseridas em outra bactéria, onde se conectarão aos anéis de DNA com o material genético alterado.

Método Vectorial

O método do vetor é considerado uma técnica mais precisa do que o método do plasmídeo, pois envolve a transferência de um gene específico em vez de uma sequência inteira. No método do vetor, um gene específico de uma fita de DNA é isolado por meio de enzimas de restrição em um laboratório e é inserido em um vetor. Assim que o vetor aceita o código genético, ele é inserido na célula hospedeira para onde o DNA será transferido.

Método Biolístico

O método biolístico é normalmente usado para alterar o material genético das plantas. Este método incorpora o DNA desejado com uma partícula metálica como ouro ou tungstênio em uma arma de alta velocidade. A partícula é então bombardeada para dentro da planta. Devido às altas velocidades e ao vácuo gerado durante o bombardeio, a partícula é capaz de penetrar na parede celular e inserir o novo DNA na célula.

Formulários

A engenharia genética tem muitos usos nos campos da medicina, pesquisa e agricultura. Na área médica, as bactérias geneticamente modificadas são usadas para produzir medicamentos como a insulina, hormônios de crescimento humano e vacinas. Na pesquisa, os cientistas modificam geneticamente os organismos para observar mudanças físicas e comportamentais para compreender a função de genes específicos. Na agricultura, a engenharia genética é extremamente importante, pois é usada pelos agricultores para cultivar culturas resistentes a herbicidas e a insetos como o BTCorn.

Biônica

Biônica é um campo da engenharia médica e um ramo da biorobótica que consiste em sistemas elétricos e mecânicos que imitam sistemas biológicos, como próteses e aparelhos auditivos. É uma mala que combina biologia e eletrônica.

História

A história da biônica remonta ao antigo Egito. Um dedo do pé protético feito de madeira e couro foi encontrado no pé de uma múmia. O período de tempo do cadáver da múmia foi estimado em cerca do século XV aC A biônica também pode ser testemunhada na Grécia e Roma antigas. Pernas e braços protéticos foram feitos para soldados amputados. No início do século 16, um cirurgião militar francês chamado Ambroise Pare tornou-se um pioneiro no campo da biônica. Ele era conhecido por fazer vários tipos de próteses superiores e inferiores. Uma de suas próteses mais famosas, Le Petit Lorrain, era uma mão mecânica operada por travas e molas. Durante o início do século 19, Alessandro Volta progrediu ainda mais na biônica. Ele estabeleceu a base para a criação de aparelhos auditivos com seus experimentos. Ele descobriu que a estimulação elétrica pode restaurar a audição inserindo um implante elétrico no nervo sacular da orelha de um paciente. Em 1945, a Academia Nacional de Ciências criou o Programa de Membros Artificiais, que se concentrava em melhorar as próteses, visto que havia um grande número de soldados amputados na Segunda Guerra Mundial. Desde essa criação, os materiais protéticos, os métodos de projeto de computador e os procedimentos cirúrgicos foram aprimorados, criando a biônica moderna.

Ciência

Próteses

Os componentes importantes que compõem as próteses modernas são o pilão, o soquete e o sistema de suspensão. O pilão é a estrutura interna da prótese composta por hastes de metal ou compósitos de fibra de carbono. O encaixe é a parte da prótese que conecta a prótese ao membro ausente da pessoa. O soquete consiste em um forro macio que torna o ajuste confortável, mas também confortável o suficiente para permanecer no membro. O sistema de suspensão é importante para manter a prótese no membro. O sistema de suspensão é geralmente um sistema de arnês composto por tiras, cintos ou mangas que são usados ​​para manter o membro preso.

A operação de uma prótese pode ser projetada de várias maneiras. A prótese pode ser alimentada pelo corpo, externamente ou mioeletricamente. As próteses corporais consistem em cabos presos a uma alça ou arnês, que é colocado no ombro funcional da pessoa, permitindo que a pessoa manipule e controle a prótese como achar conveniente. Próteses acionadas externamente consistem em motores para alimentar a prótese e botões e interruptores para controlar a prótese. Próteses movidas a mioeletricidade são formas novas e avançadas de próteses em que eletrodos são colocados nos músculos acima do membro. Os eletrodos irão detectar as contrações musculares e enviar sinais elétricos para a prótese para mover a prótese.

Aparelhos auditivos

Quatro componentes principais constituem o aparelho auditivo: o microfone, o amplificador, o receptor e a bateria. O microfone capta o som externo, transforma esse som em sinais elétricos e envia esses sinais para o amplificador. O amplificador aumenta o som e envia esse som para o receptor. O receptor transforma o sinal elétrico de volta em som e o envia ao ouvido. As células capilares do ouvido sentem as vibrações do som, convertem as vibrações em sinais nervosos e os enviam ao cérebro para que os sons se tornem coerentes para a pessoa. A bateria simplesmente alimenta o aparelho auditivo.

Formulários

Implante coclear

Os implantes cocleares são um tipo de aparelho auditivo para surdos. Os implantes cocleares enviam sinais elétricos direto para o nervo auditivo, o nervo responsável pelos sinais sonoros, em vez de apenas enviar os sinais para o canal auditivo como aparelhos auditivos normais.

Novos aparelhos auditivos ancorados no osso (Baha)

Esses aparelhos auditivos também são usados ​​por pessoas com perda auditiva severa. Os aparelhos auditivos Baha se prendem aos ossos do ouvido médio para criar as vibrações sonoras no crânio e enviar essas vibrações para a cóclea.

Pele com detecção artificial

Esta pele sensorial artificial detecta qualquer pressão exercida sobre ela e é destinada a pessoas que perderam a sensação de sentir partes do corpo, como diabéticos com neuropatia periférica.

Olho biônico

O olho biônico é um implante bioeletrônico que restaura a visão de pessoas com cegueira.

Biônica Ortopédica

Biônica ortopédica consiste em membros biônicos avançados que usam o sistema neuromuscular de uma pessoa para controlar o membro biônico.

Robótica Endoscópica

Essa robótica pode remover um pólipo durante uma colonoscopia.

Veja também

Referências

links externos