Mehitamata õhusõidukeid ehk UAV-sid kasutatakse sageli ülesannete jaoks, mida peetakse traditsioonilise õhuseire jaoks liiga ohtlikuks - näiteks Arktika jäälainete kaardistamiseks või metsatulekahjude jälgimiseks Californias. Kuna droonid on suhteliselt odavad, väikesed, teisaldatavad ja pilvekatte all manööverdatavad, on droone laialdaselt kasutusele võetud geograafilistes uuringutes, keskkonnakatastroofides, seiretes ja piltide salvestamisel. Viimase paari aasta jooksul on paranenud võime tuvastada mustreid, saada andmeid reaalajas ja tuvastada takistusi, tänu millele on need lendavad robotid ideaalsed eriti väärtusliku lasti - inimelundite - edastamiseks.
Marylandi ülikooli meditsiinikeskuse kirurgia abiprofessor Joseph Scalea on asunud katsetama jahutite ja biosensoritega varustatud droone, mis võimaldavad jälgida elundi tervist kogu lennureisi vältel - see on esimene omalaadne disain viimase 65 aasta jooksul elundite transportimisel. Scalea on taotlenud patenti oma tehnoloogiale “Inimese elundite jälgimisseade pikamaareisiks” (HOMAL), mis mõõdab elundi biofüsioloogilisi omadusi (temperatuur, rõhk, vibratsioon, kõrgus merepinnast). See seade koos elundite GPS-iga töötava veebiplatvormiga võimaldab arstidel ja haiglatel reaalajas vaadata elundi asukohta ja olekut, peaaegu nagu pitsa kohaletoimetamine või Uberi autoteenindus. Ehkki siirdamisteadus on vaieldamatult arenev valdkond, viib Scalea projekt uuringuplatsi voodisse, suurendades seeläbi vere- ja koeproovide elujõulisust, mida tuleb sadade tuhandete miilide kaugusel kiiresti karjatada.
Enne kui elundite UAV-i transport võib muutuda kliiniliseks reaalsuseks, on siiski veel mõned olulised takistused. Millised eetilised vastuväited, kui neid on, on doonoritel, patsientidel või nende arstidel idee saata elund piloteerimata droonil? Kas orel halveneb lennu ajal? Kuidas majutavad haiglad ja lennundustööstus mehitamata lendavate robotite sissevoolu riigi piiratud õhuruumi? Lõpuks, keda vastutab juhul, kui droon ei suuda oma organit õigeks ajaks retsipiendile toimetada või üldse?
Kui patsient vajab elundit, on oluline iga teine. Operatsioonis nimetatakse seda kriitilist perioodi külma isheemiaks: ajavahemik elundi jahutamise järgselt pärast verevarustust on vähenenud ja aeg, mille jooksul elund soojeneb, taastades selle verevarustuse. Alates kehast eemaldamisest hakkab kude halvenema, muutes kiire transportimise prioriteediks. Kuid praegune neeru või südame saamise süsteem punktist A punkti B hõlmab keerulist kullerite ja kommertslennukite võrku - tähendab sagedasi viivitusi, vahelejäänud ühendusi või isegi kaotatud organeid.
USA-s siirdatakse ja veetakse igal aastal umbes 33 000 surnud organit. Kui nad on doonoritelt eemaldatud, pakendatakse maksad, südamed, silmad, põrnad ja muud kehaosad ettevaatlikult jääle (protsess, mis võtab kuni kaks tundi), enne seda nad alustavad oma teekonda kullerite sarjaga. Esiteks tuleb elundid toimetada lennujaama, kus nad ootavad kommertslendu (see võib võtta kuni 10 tundi), seejärel pagasikäitlejatele, kes laadivad oreleid koos teiste kaupadega; sageli viib teine tellitud lend (helikopter) elundid sihthaiglasse, kus käitlejad need maha laadivad ja vereprooviks ning biopsiaks hoitakse, enne kui nad kulleriga uuesti elundi verepanka viivad, kus kirurg saab viimati neid tagasi tooma.
Kogu protsess võtab tavaliselt 24 tundi (ja see ei arvesta viivitustega asfaldil) ja maksab keskmiselt 6000 dollarit, samas kui tellitud lend - eri linnade haiglate vahel lendamiseks vajalike elundite tavalisem transpordiviis - saab seda teha. ületada 40 000 dollarit. Scalea tehnoloogia lubab dramaatilist sõiduaega ja kulude kokkuhoidu: kui arvestada näiteks 1000 miili kogupikkust ja drooni, mis lendab kiirusel 200 miili tunnis (pool kommertslennuki kiirusest), võiks oreli viia haiglast A haiglasse B viie tunniga, mõlemas otsas pakendamiseks ja siirdamiseks kaks tundi, välistades sellega enam kui 50 protsenti reisist. Praegune süsteem koos arvukate ühenduste ja viivitusvõimalustega muudab elundite droonide kohaletoimetamise elujõuliseks alternatiiviks, eriti juhtudel, kui elundi retsipient on doonorist tuhandeid miile.
Scalea puutub igapäevaselt kokku organite transpordi väljakutsetega - ettevõtmisega, kus panused on sageli surma või surma tagajärjed. "Kirurgina armastan ma seda, kui saan inimestele öelda, et neil on veel kümme aastat elada, " selgitab ta. “Õppimine, et ma ei saa seda teha, sest näiteks orel jättis oma ümberistumisega lendu, on väljaspool mõistust.” Scalea otsustas kindlalt alternatiivi välja töötada. Ta teadis, et tehnoloogia on juba olemas; tegelik väljakutse oli strateegiliste suhete arendamine - inseneride, tootjate, investorite, kliinikute ja eralennuettevõtjatega -, et ületada hirmuäratav logistika, mille abil keha saab ühest kohast teise maakera. “Elunditransport on minu kirg ja missioon, ” ütleb kirurg. "Selle uuendamine on muutunud minu karjääri eesmärgiks."
Kolm aastat tagasi jõudis Scalea Marylandi ülikooli tehnikaosakonda ja asus prototüübi ehitama koos tehnoloogiaga, mis võimaldaks nii arstil kui droonikontrollil jälgida elundi olekut kogu tema lennuteel. Meeskond valis eksperimendiks DJI M600 Pro, kuna selle kuus mootorit asuvad otse nende vastavate rootorite all, mis tähendab, et rootorid hoitakse nutikust jahedamast sektsioonist kaugel. See eraldamine tagaks oreli säästmise drooni mootorite tekitatud soojusenergia eest. Pärisorganeid kasutati kolme miili pikkuse katselennu ajal 2018. aasta märtsis ja neid jälgiti hoolikalt stardist maandumiseni; pärast lennureisi ei ilmnenud mingeid füsioloogilisi probleeme.
Meeskond seisis silmitsi paari esialgse väljakutsega - teha droon piisavalt väikeseks, et see ei suurendaks kasulikku koormust, ja hinnata, kas kõrguse muutused mõjutavad elundi elujõulisust. (Selgub, et elundid, nagu ka sukeldujad, võivad liiga kiiresti kõrgusele tõustes kannatada "kurvide" all.) Lisaks staatilisele testimisele kohapeal - veenduge, et rakenduse, IT-platvormi ja seadme vahel oleks side turvaline - Scalea hindas ka oma prototüüpi erinevatel temperatuuridel ja vibratsioonijõududel. Tulevased testid püüavad ennustada elundi talitlust muutuvas keskkonnas.
Samal ajal töötas Scalea välja oma eraettevõtte Transpordi Logistika ja Informaatika arendamisel ning asutas ametliku partnerluse mittetulundusühinguga United Network for Organ Sharing, mis haldab riigi elundisiirdamise süsteemi.
Samuti alustas ta dialoogi Föderaalse Lennuametiga (FAA), juhtorganiga, mis võib lõpuks otsustada drooniga abistatavate elundite saatuse saatuse üle. Praegu piiravad lennundusseadused droonide lendu maapinnast vähem kui 400 jalga kõrgusel kiirusega 100 miili tunnis või vähem ning mandaati, et droonid tuleb lennata vaateväljas - st nähtava teega UAV-i ja lennujuhtide vahel .
Seadust ei pea lähitulevikus tingimata muutma, kuna FAA haldab praegu droonidest teatavaid loobumisi, kuid kui droonide kohaletoimetamiseks mõeldud elunditest saab norm, võib vaja minna spetsiifilisemat määrust. Ehkki Scalea katses kasutatud droon lendas välja vaid poolteist miili ja tagasi, otsib meeskond pikemate vahemaade läbimist (USA keskmine haiglate vaheline oreli lend on umbes 400 miili) ja kujundab vastavalt oma mudeleid. Järgmine samm? Tegelik siirdamine drooni kohaletoimetamise abil - see on saavutus, mis võib Scalea sõnul olla võimalik vähem kui kümne aasta pärast.
Seade koos elundite GPS-iga töötava veebiplatvormiga võimaldab arstidel ja haiglatel reaalajas vaadata elundi asukohta ja olekut. (Joseph Scalea) Kuna UAV-id saavad linnaliikluse reaalsuseks, on üks peamisi (ja mitte sugugi mitte triviaalseid) väljakutseid droonide sattumist muudesse objektidesse: õhus olevad lennukid, jalakäijad maa peal, linnud või ehitised kuskil vahepeal. Inseneri seisukohast tähendab see nii masina kui ka selle missiooni selget projekteerimist. Neerude kohaletoimetamiseks kasutatav droon sama linna kahe haigla vahel võib tunduda väga erinev sellest, mida kasutatakse vere transportimiseks näiteks Columbusest Clevelandi; massi ja võimsuse nõuded erinevad sõltuvalt kasulikust koormusest, vahemaast ja lennukiirusest, mis kõik tuleb määratleda kohe alguses.
Ohio osariigi ülikooli masinaehituse professori ja ülikooli kosmoseuuringute keskuse direktori Jim Gregory sõnul on tuul ja nähtavus lisaprobleeme droonidele, mis ei saa praegu läbi jää või pilvekatte lennata - mehaanilised probleemid, mis on küll suured ja suured, kuid pole ületamatud. . Gregory on spetsialiseerunud aerodünaamika ja droonide ristumiskohale - uurimisvaldkonnale, mis hõlmab kõike alates droonitee kavandamisest puhuva tuulega keskkonnas kuni maapealse juhtimisolukorra teadvustamiseni.
Lennuki lennukeid katsetades rõhutab Gregory (kellel on vabal ajal ka lennukite piloteerimine) kolme olulist tegurit: võime tuvastada takistusi ja neid vältida, võime hoida drooni ja maapealse operaatori vahel kindlat juhtimislüli ning võime kontrollida masina autonoomia - see tähendab autonoomse süsteemi ohutuse tõestamist. "Elundite droonide kohaletoimetamine on hea näide, " ütleb ta. "Mis teeb lihtsamaks kui näiteks Amazoni õhukomplektide kohaletoimetamise idee, on see, et elundit edastav droon liigub ühest hästi kontrollitud keskkonnast teise hästi kontrollitud keskkonda, " selgitab ta. Haiglad on tõepoolest juba varustatud kopteriväljakutega, mis võimaldavad vastu võtta elundite kandvaid UAV-sid, ja suur osa tarnimiseks vajalikust taristust on juba loodud.
Gregory uusim projekt hõlmab 33 miili pikkust õhuruumi, mis läbib õhuruumi Ohios Columbuse osariigis. "Oleme loonud omamoodi koridori ohutuks UAV-liikluseks, " ütleb ta. See maanteel olev taevas, mida rahastab Ohio transpordiosakond, võib varsti olla droonide jaoks ette nähtud tee; lootus on, et rohkem saab seda arendada koostöös linnaplaneerijatega.
Sel eesmärgil hoiavad maapealsed lennujuhid kogu drooni reisi vältel kursis, mis võib kunagi moodustada mehitamata õhusõiduki juhtimise süsteemi. Praegu teatab enamik droone oma asukohast GPS-i abil - sarnaselt lennunduses kasutatavate süsteemidega. - kommertslennukite liikluskontroll. Kuid kui inimesed liiguvad Maa kohal 35 000 jalga kõrgemal, jälgib FAA ka meie veesõidukit radari kaudu: transponder edastab korduvalt oma asukohta automaatse sõltuva seireülekande (ADS-B) kaudu. Muidugi, FAA droonide jälgimine on uus piir ja seda küsimust arutatakse kahtlemata tõsiselt FAA konverentsil Baltimore'is tänavu juunis. "Ma ei tea, et FAA on täpselt määratlenud, kuidas drooniseire toimib, " ütleb Gregory. "Mõni pooldab ADS-B kasutamist, kuid süsteem võib ülekoormatud olla, kui ringi lendab nii palju droone."
Lühiajaliselt võivad Scalea elundit tarnivad UAV-id vähendada külma isheemia aegu ja parandada elundisiirdamist ootavate isoleeritud patsientide ellujäämist; Pikas perspektiivis võivad need aidata meil elundite jaotust maksimeerida, see tähendab kaotada praegu elunditele seatud geograafilised piirangud, et nad saaksid igal ajal kuhu minna, mis on elundidoonorite kogude laienemiseks kogu maailmas hädavajalik.
"Tulevik on peatsem, kui me kõik arvame, " ütleb Scalea.
