Kenderaan udara tanpa pemandu, atau UAV, sering digunakan untuk tugas yang dianggap terlalu berbahaya untuk penangkapan ais pemantauan udara tradisional di Arctic, contohnya, atau pemantauan kebakaran hutan di California. Kerana mereka agak murah, kecil, mudah alih dan bergerak di bawah perlindungan awan, dron telah digunakan secara meluas dalam kaji selidik geografi, bencana alam sekitar, pengawasan dan rakaman imej. Sepanjang beberapa tahun kebelakangan ini, bagaimanapun, peningkatan keupayaan untuk mengesan corak, mendapatkan data dalam masa nyata, dan mengesan halangan menjadikan robot terbang ini sesuai untuk menyampaikan beberapa kargo yang luar biasa berharga: organ manusia.
Joseph Scalea, penolong profesor pembedahan di Pusat Perubatan Universiti Maryland, telah mula menguji dron yang dilengkapi dengan penyejuk dan biosensor yang boleh memantau kesihatan organ sepanjang perjalanan udaranya-reka bentuk pertama seumpamanya dalam 65 tahun terakhir pengangkutan organ. Scalea telah memohon paten untuk teknologinya, "Alat Pemantauan Badan Manusia untuk Perjalanan jarak jauh" (HOMAL), yang mengukur sifat biologi (suhu, tekanan, getaran, ketinggian) organ. Peranti ini, bersama-sama dengan platform dalam talian yang mempunyai GPS organ, membolehkan pakar perubatan dan hospital untuk melihat lokasi dan status organ dalam masa sebenar, hampir seperti penghantaran pizza atau perkhidmatan kereta Uber. Walaupun bidang sains transplantasi adalah bidang yang boleh dikatakan berkembang, projek Scalea mengambil bangku penyelidikan di tempat tidur, dengan itu meningkatkan daya hidup sampel darah dan tisu yang perlu dikendalikan dengan pantas melalui jarak ratusan ribu batu.
Sebelum UAV pengangkutan organ dapat menjadi realiti klinikal, bagaimanapun, beberapa halangan penting tetap. Apakah bantahan beretika, jika ada, penderma, pesakit atau doktor mereka harus memberi idea untuk menghantar organ ke arah drone yang tidak dilepaskan? Adakah organ merosot semasa penerbangan? Bagaimanakah hospital dan industri penerbangan menampung kemasukan robot terbang tanpa pemandu di ruang udara negara yang terhad? Akhirnya, siapa yang akan bertanggungjawab jika drone gagal menyampaikan organnya kepada penerima yang dimaksudkan tepat pada masanya, atau sama sekali?
Apabila pesakit memerlukan organ, setiap perkara kedua. Dalam pembedahan, tempoh kritikal ini dikenali sebagai iskemia sejuk: masa antara penyejukan organ selepas bekalan darahnya telah berkurangan dan masa itu dipanaskan dengan memulihkan bekalan darahnya. Dari saat ia dikeluarkan dari badan, tisu mula merosot, menjadikan pengangkutan cepat menjadi keutamaan. Tetapi sistem semasa mendapatkan buah pinggang atau jantung dari titik A ke titik B melibatkan rangkaian kurir dan pesawat komersil yang rumit-penangguhan yang kerap berlaku, sambungan yang tidak terjawab, bahkan organ yang hilang.
Sebanyak 33, 000 organ maut dipindahkan dan diangkut setiap tahun di Amerika Syarikat. Apabila mereka dikeluarkan dari penderma, hati, hati, mata, spleen dan bahagian tubuh yang lain dikemas dengan teliti dan dipelihara di atas ais (proses yang mengambil masa sehingga dua jam), sebelum mereka memulakan perjalanan mereka dengan beberapa kurir. Pertama, organ-organ mesti diangkut ke lapangan terbang, di mana mereka menanti penerbangan komersial (ini boleh mengambil masa sehingga 10 jam), kemudian ke pengendali bagasi, yang memuat organ dengan barang lain; seringkali, penerbangan yang disewa (helikopter) kedua membawa organ ke hospital destinasi, di mana mereka diturunkan oleh pengendali dan diadakan untuk pengambilan darah dan biopsi, sebelum mereka dipindahkan lagi melalui kurir ke bank darah organ, di mana seorang ahli bedah dapat lepaskan semula mereka.
Seluruh proses biasanya mengambil masa 24 jam (dan itu tidak mengambil kira kelewatan pada tarmac) dan kos rata-rata $ 6, 000, sementara penerbangan yang disewa - mod pengangkutan yang lebih biasa bagi organ yang perlu terbang di antara hospital-hospital di bandar-bandar yang berbeza-boleh melebihi $ 40, 000. Teknologi Scalea menjanjikan masa perjalanan dramatik dan penjimatan kos: memandangkan jarak perjalanan sejauh 1, 000 batu, contohnya, dan pesawat terbang terbang pada 200 batu sejam (separuh kelajuan pesawat komersil), organ boleh dipindahkan dari hospital A ke hospital B dalam masa lima jam, dengan dua jam pada setiap hujung untuk pembungkusan dan pemindahan, dengan itu menghapuskan lebih daripada 50 peratus masa perjalanan. Sistem semasa, dengan banyak sambungan dan peluang untuk kelewatan, dengan itu menjadikan pengangkut drone organ menjadi alternatif yang berdaya maju, terutamanya dalam keadaan dimana penerima organ beribu-ribu mil dari penderma nya.
Scalea menentang setiap hari dengan cabaran pengangkutan organ, suatu usaha di mana kepentingan sering hidup atau mati. "Sebagai pakar bedah, saya suka dapat memberitahu orang ramai bahawa mereka akan mendapat 10 tahun lagi untuk hidup, " jelasnya. "Untuk mengetahui bahawa saya tidak boleh melakukannya kerana organ yang terlepas penerbangan penyambungan, sebagai contoh, tidak masuk akal." Scalea bertekad untuk membangunkan alternatif. Dia tahu bahawa teknologi itu sudah wujud; Cabaran sebenar adalah untuk memupuk hubungan strategik dengan para jurutera, pengilang, pelabur, doktor dan pembawa syarikat penerbangan swasta-untuk mengatasi logistik yang kuat untuk mendapatkan bahagian tubuh dari satu titik di dunia ke yang lain. "Pengangkutan organ adalah keghairahan dan misi saya, " kata pakar bedah itu. "Re-inovasi telah menjadi matlamat kerjaya saya."
Tiga tahun yang lalu, Scalea telah menjangkau Jabatan Kejuruteraan di University of Maryland dan berusaha untuk membina prototaip, bersama dengan teknologi yang membolehkan kedua-dua doktor dan pengawal drone memantau status organ sepanjang laluan udaranya. Pasukan yang dipilih DJI M600 Pro untuk percubaan mereka kerana enam motorsnya berada di bawah rotor masing-masing, yang bermaksud rotor disimpan jauh dari petak sejuk pintar. Pemisahan itu akan memastikan bahawa organ akan terhindar dari sebarang haba yang dihasilkan oleh motor drone. Organ-organ nyata telah digunakan semasa penerbangan uji tiga batu pada bulan Mac 2018 dan dipantau dengan teliti dari berlepas ke pendaratan; mereka tidak menunjukkan masalah fisiologi selepas perjalanan udara mereka.
Pasukan ini menghadapi beberapa cabaran awal - untuk membuat drone cukup kecil supaya tidak menambah beban yang signifikan kepada muatan, dan untuk menilai sama ada perubahan ketinggian akan mempengaruhi daya maju organ. (Ternyata organ-organ, seperti penyelam skuba, boleh mengalami "selekoh" ketika mereka naik ke ketinggian terlalu cepat.) Sebagai tambahan kepada ujian statik pada komunikasi yang membuat alasan antara aplikasi, platform IT dan peranti itu selamat-Scalea juga menilai prototaipnya dalam pelbagai suhu dan daya getaran. Ujian masa depan akan cuba meramalkan fungsi organ dalam persekitaran yang berubah.
Pada masa yang sama, Scalea bekerja untuk membangunkan syarikat persendiriannya, Transplant Logistics dan Informatics, dan membentuk perkongsian rasmi dengan United Network for Sharing Organ, organisasi bukan untung yang mengurus sistem pemindahan organ negara.
Beliau juga memulakan dialog dengan Pentadbiran Penerbangan Persekutuan (FAA), badan pentadbir yang akhirnya boleh menentukan nasib penyampaian organ dibantu drone. Pada masa ini, undang-undang penerbangan mengehadkan penerbangan mendung ke kurang daripada 400 kaki di atas tanah, dengan kelajuan 100 batu sejam atau kurang, dan memberi mandat bahawa pesawat terbang diterbangkan seiring dengan penglihatan-iaitu dengan jalan yang dapat dilihat antara UAV dan pengawal .
Undang-undang ini tidak semestinya perlu diubah dalam masa terdekat, kerana FAA kini mentadbir pengecualian yang ditetapkan untuk pesawat terbang, tetapi satu set peraturan yang lebih spesifik diperlukan jika organ-organ pembawa drone menjadi norma. Walaupun drone yang digunakan dalam eksperimen Scalea terbang hanya satu setengah batu dan belakang, pasukan sedang mencari fasa dalam jarak yang lebih jauh (purata penerbangan organ antara hospital di AS adalah kira-kira 400 batu) dan mereka bentuk modelnya dengan sewajarnya. Langkah seterusnya? Melakukan pemindahan sebenar menggunakan penghantaran drone-prestasi yang mungkin dilakukan kurang dari satu dekad, menurut Scalea.
Peranti, bersama-sama dengan platform dalam talian yang mempunyai GPS organ, membolehkan pakar perubatan dan hospital untuk melihat lokasi dan status organ dalam masa nyata. (Joseph Scalea) Oleh kerana UAV menjadi realiti trafik bandar, satu cabaran utama (dan bukan-semua-tidak penting) adalah untuk menjaga dron daripada berlari ke objek lain: pesawat di udara, pejalan kaki di lapangan, burung atau bangunan di mana-mana di antara. Dari perspektif kejuruteraan, ini bermakna reka bentuk yang jelas dari kedua-dua mesin dan misinya. Drone yang digunakan untuk penghantaran buah pinggang antara dua hospital di bandar yang sama mungkin kelihatan berbeza dari yang digunakan untuk mengangkut darah dari Columbus ke Cleveland, sebagai contoh; berat dan keperluan kuasa akan berbeza bergantung kepada muatan, jarak dan kelajuan penerbangan, yang semuanya mesti ditakrifkan pada awalnya.
Angin dan jarak penglihatan menimbulkan komplikasi bagi dron, yang kini tidak dapat menembusi masalah ais atau penutup mekanik yang sukar tetapi tidak dapat diatasi, menurut Jim Gregory, profesor kejuruteraan mekanikal di Ohio State University dan pengarah Pusat Penyelidikan Aerospace Universiti . Gregory mengkhususkan diri dalam persimpangan aerodinamika dan drone, suatu bidang penyelidikan yang merangkumi segala-galanya dari perancangan jalan drone dalam persekitaran angin yang mengalir ke tempat kawalan kesadaran situasional.
Apabila UAV menguji penerbangan, Gregory (yang juga menikmati jelajah pesawat di masa lapangnya) menekankan tiga faktor penting: keupayaan untuk mengesan dan mengelakkan rintangan, untuk mengekalkan pautan kawalan yang mantap antara pengendara drone dan pengendali berasaskan bumi, dan keupayaan untuk mengesahkan autonomi mesin - iaitu, membuktikan keselamatan sistem autonomi. "Ada satu kes yang baik dibuat untuk penghantaran organ-organ dengung, " katanya. "Apa yang menjadikannya lebih mudah, katakan, idea penghantaran pakej udara Amazon, ialah penyerang yang menyampaikan organ akan bergerak dari satu persekitaran yang terkawal dengan satu lagi persekitaran yang terkawal, " jelasnya. Sesungguhnya hospital sudah dilengkapi dengan helipad yang boleh menerima UAV organ-bearing, dan banyak infrastruktur untuk penghantaran telah disediakan.
Projek terbarunya Gregory melibatkan jarak udara sejauh 33 batu yang bergerak melalui ruang udara di Columbus, Ohio. "Kami telah mencipta satu jenis koridor untuk trafik UAV yang selamat, " katanya. Lebuh raya ini di langit, dibiayai oleh Jabatan Pengangkutan Ohio, mungkin tidak lama lagi berfungsi sebagai jalan yang ditetapkan untuk pesawat terbang; harapannya adalah lebih seperti itu dapat dibangunkan bersama dengan perancang kota.
Untuk itu, pengawal tanah akan terus dimaklumkan sepanjang perjalanan drone, dalam apa yang mungkin suatu hari nanti membentuk sistem "kawalan trafik pesawat tanpa pemandu." Pada masa ini, kebanyakan drone melaporkan kedudukannya melalui GPS onboard-sama dengan sistem yang digunakan oleh udara -Kawasan kawalan untuk kapal terbang komersil. Tetapi apabila manusia mengembara 35, 000 kaki di atas Bumi, FAA juga memantau kraf kami melalui radar: transponder berulang kali menyiarkan lokasinya melalui sesuatu yang dipanggil Broadcasting Surveillance Surveillance (ADS-B). Sudah tentu, pengawasan FAA terhadap drone adalah sempadan baru, dan satu yang pasti akan diperdebatkan dengan bersungguh-sungguh di persidangan FAA di Baltimore Jun ini. "Saya tidak tahu bahawa FAA telah menentukan dengan tepat bagaimana pengawasan drone akan berfungsi, " kata Gregory. "Ada yang menganjurkan ADS-B, tetapi sistem itu boleh menjadi terlalu banyak jika terdapat banyak drone yang terbang di sekitar."
Dalam jangka pendek, UAVs yang menyampaikan organ Scalea dapat mengurangkan masa iskemia sejuk dan meningkatkan kadar survival bagi pesakit terpencil yang menunggu pemindahan organ; jangka panjang, mereka boleh membantu kita memaksimumkan peruntukan organ-iaitu, menghapuskan kekangan geografi yang kini memasuki organ-organ, supaya mereka dapat pergi ke mana-mana waktu-penting untuk pengembangan kolam penderma organ di seluruh dunia.
"Masa depan adalah lebih dekat daripada kita semua berfikir, " kata Scalea.
