Bezpilotné vzdušné prostriedky alebo bezpilotné prostriedky sa často používajú na úlohy považované za príliš nebezpečné pre tradičný letecký dohľad - napríklad na mapovanie ľadových krov v Arktíde alebo na monitorovanie lesných požiarov v Kalifornii. Pretože sú relatívne lacné, malé, prenosné a ovládateľné pod oblačnou pokrývkou, boli drony vo veľkej miere rozmiestnené v geografických prieskumoch, ekologických katastrofách, sledovaní a zaznamenávaní snímok. V posledných rokoch však vďaka vylepšenej schopnosti zisťovať vzorce, získavať údaje v reálnom čase a zisťovať prekážky sú tieto lietajúce roboty ideálne na prepravu nejakého mimoriadne drahého nákladu: ľudských orgánov.
Joseph Scalea, odborný asistent chirurgie na Medical Center v Marylande, začal testovať bezpilotné lietadlá vybavené chladičmi a biosenzormi, ktoré dokážu monitorovať zdravie orgánov počas jeho vzdušnej cesty - prvý návrh tohto druhu za posledných 65 rokov prepravy orgánov. Spoločnosť Scalea požiadala o patent na svoju technológiu „Zariadenie na monitorovanie ľudských orgánov pre cestovanie na veľké vzdialenosti“ (HOMAL), ktoré meria biofyziologické vlastnosti orgánu (teplota, tlak, vibrácie, výška) orgánu. Toto zariadenie spolu s online platformou, ktorá obsahuje orgánové GPS, umožňuje lekárom a nemocniciam prezerať polohu a stav orgánov v reálnom čase, takmer ako donáška pizze alebo služba Uber. Kým veda o transplantácii je pravdepodobne vyvíjajúcim sa poľom, projekt Scalea sa zameriava na výskumné pracovisko pri lôžku, čím zvyšuje životaschopnosť vzoriek krvi a tkanív, ktoré je potrebné rýchlo pretrepať na vzdialenosť stoviek tisíc kilometrov.
Predtým, ako sa preprava orgánov UAV stane klinickou realitou, zostanú niektoré významné prekážky. Aké etické námietky, ak vôbec nejaké majú, majú darcovia, pacienti alebo ich lekári proti myšlienke vyslať orgán na nepilotovaného drona? Zhorší sa orgán počas letu? Ako prispôsobia nemocnice a letecký priemysel prílivu bezpilotných lietajúcich robotov do obmedzeného vzdušného priestoru krajiny? Na záver, kto bude zodpovedný za to, ak robot nedostane svoj orgán zamýšľanému príjemcovi včas alebo vôbec?
Keď pacient potrebuje orgán, záleží každú sekundu. V chirurgii je toto kritické obdobie známe ako studená ischémia: čas medzi ochladením orgánu po znížení jeho krvného zásobenia a časom, keď je ohriaty obnovením jeho krvného zásobovania. Od okamihu, keď je odstránené z tela, sa tkanivo začína zhoršovať, a preto je prioritou rýchly transport. Súčasný systém získavania obličiek alebo srdca z bodu A do bodu B však zahŕňa zložitú sieť kuriérov a komerčných lietadiel - čo znamená časté meškania, zmeškané spojenia, dokonca aj stratené orgány.
V USA sa každý rok v USA transplantuje a prepravuje približne 33 000 mŕtvych orgánov. Po odstránení z darcov sú pečeň, srdce, oči, sleziny a ďalšie časti tela starostlivo zabalené a konzervované na ľade (proces, ktorý trvá až dve hodiny), pred cestu začínajú radom kuriérov. Najprv musia byť orgány dopravené na letisko, kde čakajú na komerčný let (môže to trvať až 10 hodín), potom k vodičom batožiny, ktorí nakladajú orgány iným nákladom; druhý najatý let (vrtuľník) často odvádza orgány do cieľovej nemocnice, kde ich obsluha vykladá a držia na odobratie krvi a biopsiu, predtým, ako ich kuriér znova presunie do banky krvných orgánov, kde môže chirurg naposledy ich načítať.
Celý proces zvyčajne trvá 24 hodín (a to nezohľadňuje oneskorenie na asfalte) a stojí v priemere 6 000 dolárov, zatiaľ čo charterový let - bežnejší spôsob prepravy orgánov, ktoré potrebujú lietať medzi nemocnicami v rôznych mestách - môže presahujú 40 000 dolárov. Technológia spoločnosti Scalea sľubuje dramatické cestovné časy a úspory nákladov: napríklad pri celkovej cestovnej vzdialenosti 1 000 míľ a drone, ktorý letí rýchlosťou 200 míľ za hodinu (polovica rýchlosti komerčných lietadiel), je možné presunúť orgán z nemocnice A do nemocnice B za päť hodín, s dvoma hodinami na každom konci pre balenie a transplantáciu, čím sa eliminuje viac ako 50 percent času cesty. Súčasný systém vďaka svojim mnohým súvislostiam a príležitostiam na oneskorenie robí z orgánov doručenie dronov uskutočniteľnou alternatívou, najmä v prípadoch, keď je príjemca orgánu tisíce kilometrov od svojho darcu.
Spoločnosť Scalea sa každodenne stretáva s problémami s prepravou orgánov, čo je podnik, v ktorom sú stávky často životom alebo smrťou. "Ako chirurg rád milujem ľudí, že im dokážu povedať, že budú žiť ďalších 10 rokov, " vysvetľuje. „Dozvedieť sa, že to nemôžem urobiť, pretože napríklad orgán, ktorý zmeškal svoj spojovací let, je mimo zdravého rozumu.“ Scalea bola odhodlaná vyvinúť alternatívu. Vedel, že táto technológia už existuje; skutočnou výzvou bolo rozvíjať strategické vzťahy - s inžiniermi, výrobcami, investormi, klinickými lekármi a súkromnými leteckými dopravcami - s cieľom prekonať impozantnú logistiku získavania časti tela z jedného bodu na zem do druhého. "Transport orgánov je moja vášeň a moje poslanie, " hovorí chirurg. „Obnovenie tohto cieľa sa stalo mojím profesijným cieľom.“
Pred tromi rokmi sa Scalea natiahla na Katedru inžinierstva University of Maryland a začala pracovať na vytvorení prototypu spolu s technológiou, ktorá umožní lekárovi aj správcovi robota sledovať stav orgánu na jeho vzdušnej trase. Tím vybral pre svoj experiment DJI M600 Pro, pretože jeho šesť motorov leží priamo pod ich príslušnými rotormi, čo znamená, že rotory sú umiestnené ďaleko od inteligentného chladiaceho priestoru. Toto oddelenie by zabezpečilo, že orgán by bol ušetrený od akéhokoľvek tepla generovaného motormi robota. Počas trojmíľového skúšobného letu v marci 2018 sa použili skutočné orgány a dôkladne sa sledovali od vzletu po pristátie; po leteckých cestách nevykazovali žiadne fyziologické problémy.
Tím čelil niekoľkým počiatočným výzvam - urobiť robota tak malého, aby neprinášal významnú váhu užitočnému zaťaženiu a aby posúdil, či zmeny v nadmorskej výške ovplyvnia životaschopnosť orgánov. (Ukazuje sa, že orgány, rovnako ako potápači, môžu trpieť „zákruty“, keď stúpajú príliš vysoko do výšky.) Okrem statického testovania na zemi - uistite sa, že komunikácia medzi aplikáciou, IT platformou a zariadením je bezpečné - Scalea hodnotil aj jeho prototyp z hľadiska rôznych teplôt a vibračných síl. Budúce testy sa budú snažiť predpovedať funkciu orgánov v meniacom sa prostredí.
Súčasne Scalea pracovala na rozvoji svojej súkromnej spoločnosti Transplant Logistics and Informatika a nadviazala formálne partnerstvo s United Network for Sharing Sharing Organisation, neziskovou organizáciou, ktorá riadi národný systém transplantácie orgánov.
Začal tiež dialóg s Federálnym úradom pre letectvo (FAA), riadiacim orgánom, ktorý môže v konečnom dôsledku rozhodnúť o osude dodávky orgánov pomocou dronov. Letecký zákon v súčasnosti obmedzuje let dronov na menej ako 400 stôp nad zemou rýchlosťou 100 míľ za hodinu alebo menej a nariaďuje, aby boli lietadlá vedené v zornom poli - to znamená s viditeľnou cestou medzi UAV a riadiacimi prístrojmi.,
Zákon sa nemusí nevyhnutne zmeniť v najbližšej budúcnosti, pretože FAA v súčasnosti spravuje stanovené vzdanie sa bezpilotných lietadiel, ale ak sa stanú normou orgány dodávajúce bezpilotné lietadlá, môže byť potrebná konkrétnejšia sada nariadení. Aj keď robot použitý v Scalejovom experimente odletel len míľu a pol a späť, tím hľadá fázu na väčšie vzdialenosti (priemerný let orgánov medzi nemocnicami v USA je asi 400 míľ) a podľa toho navrhuje svoje modely. Ďalší krok? Vykonávanie skutočnej transplantácie pomocou aplikácie dronov - čin, ktorý je podľa Scalea možný za menej ako desať rokov.
Zariadenie spolu s online platformou, ktorá obsahuje orgánové GPS, umožňuje lekárom a nemocniciam prezerať polohu a stav orgánu v reálnom čase. (Joseph Scalea) Keď sa UAV stanú realitou mestskej premávky, jednou z hlavných (a vôbec nepodstatných) výziev je zabrániť tomu, aby sa bezpilotné lietadlá dostali do iných objektov: lietadlá vo vzduchu, chodci na zemi, vtáky alebo budovy niekde medzi nimi. Z technického hľadiska to znamená jasný dizajn stroja aj jeho poslania. Dron používaný na dodávku obličiek medzi dvoma nemocnicami v tom istom meste by mohol vyzerať veľmi odlišne od tej, ktorá sa používa napríklad na prepravu krvi z Columbusu do Clevelandu; požiadavky na hmotnosť a výkon sa budú líšiť v závislosti od užitočného zaťaženia, vzdialenosti a rýchlosti letu, ktoré musia byť na začiatku definované.
Vietor a viditeľnosť znamenajú ďalšie komplikácie pre bezpilotné lietadlá, ktoré v súčasnosti nemôžu preletieť ľadom alebo oblakom - mechanické problémy, ktoré sú impozantné, ale neprekonateľné, uvádza Jim Gregory, profesor strojárstva na Ohio State University a riaditeľ univerzitného leteckého výskumného centra., Gregory sa špecializuje na priesečníky aerodynamiky a bezpilotných lietadiel, čo je oblasť výskumu, ktorá zahŕňa všetko od plánovania cesty dronov v prudkom vetre až po pozemné riadenie situačného povedomia.
Pri letových testoch UAV Gregory (ktorý sa vo svojom voľnom čase tiež teší pilotným lietadlám) zdôrazňuje tri rozhodujúce faktory: schopnosť odhaliť prekážky a vyhnúť sa im, udržať spoľahlivé kontrolné spojenie medzi robotom a pozemným operátorom a schopnosť overiť autonómia stroja - to znamená preukázanie bezpečnosti autonómneho systému. "Je potrebné urobiť dobrý prípad pre zásobovanie orgánov robotami, " hovorí. „Čo uľahčuje, povedzme, myšlienku spoločnosti Amazon na dodávku leteckých balíkov, je to, že robot prenášajúci orgány bude cestovať z jedného dobre kontrolovaného prostredia do iného dobre kontrolovaného prostredia, “ vysvetľuje. Nemocnice sú už vybavené helipadmi, ktoré môžu prijímať UAV s obsahom orgánov, a veľká časť infraštruktúry na doručovanie už existuje.
Posledný projekt Gregoryho zahŕňa 33 míľový úsek vzduchu, ktorý prechádza vzdušným priestorom v štáte Columbus v štáte Ohio. „Vytvorili sme určitý druh chodby pre bezpečnú prevádzku UAV, “ hovorí. Táto diaľnica na oblohe, ktorú financovalo Ministerstvo dopravy v Ohiu, by mohla čoskoro slúžiť ako určená cesta pre bezpilotných lietadiel; dúfame, že skôr sa môže vyvinúť v spojení s urbanistami.
Za týmto účelom zostanú pozemní riadiaci pracovníci informovaní počas celej cesty dronom, čo by jedného dňa mohlo tvoriť systém „bezpilotného riadenia letovej prevádzky“. V súčasnosti väčšina robotov hlási svoju polohu palubnou GPS - podobnú systémom používaným vo vzduchu. - kontrola prevádzky komerčných letúnov. Keď však ľudia cestujú 35 000 stôp nad zemou, FAA monitoruje naše plavidlo aj prostredníctvom radaru: transpondér opakovane vysiela svoje umiestnenie prostredníctvom niečoho, čo sa nazýva automatické závislé sledovacie vysielanie (ADS-B). Sledovanie bezpilotných lietadiel FAA je, samozrejme, novou hranicou, o ktorej sa bude bezpochyby diskutovať na konferencii FAA v Baltimore v júni tohto roku. "Neviem, že FAA presne definovala, ako bude fungovať dohľad nad robotmi, " hovorí Gregory. "Niektorí obhajcovia ADS-B, ale systém by sa mohol preťažiť, ak by okolo lietalo toľko robotov."
V krátkodobom horizonte môžu UAV dodávajúce orgány spoločnosti Scalea znížiť časy ischémie chladom a zlepšiť mieru prežitia izolovaných pacientov čakajúcich na transplantáciu orgánov; z dlhodobého hľadiska nám môžu pomôcť maximalizovať alokáciu orgánov - to znamená odstrániť geografické obmedzenia, ktoré sú v súčasnosti na orgány uložené, aby mohli kedykoľvek ísť kamkoľvek - čo je nevyhnutné pre rozšírenie združení darcov orgánov po celom svete.
„Budúcnosť je bezprostrednejšia, ako si všetci myslíme, “ hovorí Scalea.
