Een kleine, opvouwbare robot die in het maag-darmkanaal zelfstandig vreemde voorwerpen inkapselt, wonden afdekt of medicijnen aflevert. Dat is vandaag de dag nog niet mogelijk, maar onderzoekers maken snelle vorderingen.

Langzaam maar doelgericht kruipt het uitgevouwen robotje over het maagslijmvlies naar de plaats waar een knoopcel zich in de maagwand heeft genesteld. Eenmaal op de plaats van bestemming vouwt hij zich om het batterijtje heen en voert het voorwerp af. Eventueel kan er een tweede robot worden ingezet om de ontstane wond tijdelijk af te dekken.

Het filmpje dat de groep van prof. dr. Daniela Rus op de website van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) heeft gezet, lijkt te mooi om waar te zijn. Dat is het in wezen ook, want al ziet de maag er levensecht uit, het is een laboratoriummodel. De robot heeft zich nog niet in het lichaam bewezen, maar is daar inmiddels wel klaar voor. Het toegepaste materiaal is geschikt voor inwendig gebruik.

De ontwikkelingen gaan snel. Vond aandrijving een paar jaar geleden nog via een motortje plaats, nu bevat de minirobot een sterke magneet en gebeurt de besturing van buitenaf met behulp van een magnetisch veld. En ook daar willen de ontwerpers nog iets anders voor bedenken.

De origamirobot is een samenwerkingsproject van mensen van het MIT in Boston, de University of Sheffield en het Tokyo Institute of Technology. De Japanners vormen een klein, maar onmisbaar onderdeel van de groep. Zonder hun kennis op het gebied van origami zou het ontwerp een stuk minder betrouwbaar zijn.

Japanse vouwkunst

Origami is een eeuwenoude Japanse vouwkunst die niet alleen kunstzinnige vouwsels oplevert, maar ook wetenschappelijk haar nut al vele malen heeft bewezen. Dat geldt bijvoorbeeld voor airbags en satellieten, waarbij het uitvouwen in één keer goed moet gaan. Voor het uitklappen van antennes en zonnepanelen krijg je in de ruimte geen tweede kans.

Origamikunstenaars brengen op de meest logische plaatsen een vouw aan en hebben daarin veel ervaring. Toepassing van die eenvoudige regels kan in de praktijk vouwproblemen helpen voorkomen.

De afdeling Electrical Engineering & Computer Science van het MIT werkt al enkele jaren aan origamirobotjes van hooguit een paar centimeter die geschikt zijn voor de inspectie van buizenstelsels. Van daaruit is de stap naar het menselijk lichaam niet meer dan logisch.

Ingeklapt en verstopt in een ijscapsule willen de onderzoekers hun robotje het maag-darmkanaal insturen en een taak laten uitvoeren. Als voorbeeld noemt Rus het verwijderen van een knoopcel, waarvan er alleen al in de VS jaarlijks duizenden per ongeluk worden ingeslikt. In veel gevallen richt de batterij geen schade aan en verlaat hij via de ontlasting het lichaam, maar soms blijft hij ergens hangen. Dat is een ernstige complicatie. Als een knoopcel gaat lekken, brandt hij een gat in maag- of darmwand.

De origamirobot maakt operatief ingrijpen overbodig. Na het smelten van het ijs vouwt de robot zich vanzelf uit en verandert hij in een op afstand bestuurbaar stukje medisch gereedschap. De warmtegevoelige laag aan de binnenkant zorgt er samen met een patroon van vouwlijnen in het materiaal voor dat de robot zich om een vreemd voorwerp heen vouwt.

De rechthoekige vorm van de robot is niet willekeurig gekozen. Uit alle uitgeprobeerde vormen was dit degene die zich na het smelten van de ijscapsule het makkelijkst uitvouwde.

Besturing van minirobots in het lichaam is een hele uitdaging, heeft Rus in de loop der jaren geleerd. In eerste instantie werkte haar team met een robot aan een lijn, maar dat liep op niets uit. Zo’n aanhangsel maakt een licht robotje slecht bestuurbaar. Voortbeweging vindt vooral plaats doordat de robot meelift op de maagsapstroom. Daarnaast komt het apparaatje vooruit via schokjes die door wrijving worden opgewekt. Magneetvelden maken het mogelijk exact naar de gewenste lokatie te navigeren.

rd.nl/origamirobot voor video.