Безпилотните въздухоплавателни средства или БПЛА често се използват за задачи, считани за твърде опасни за традиционното въздушно наблюдение - картографиране на ледени крици в Арктика, например, или за наблюдение на горски пожари в Калифорния. Тъй като са сравнително евтини, малки, преносими и маневрени под облачно покритие, дроновете са внедрени широко в географски проучвания, бедствия в околната среда, наблюдение и запис на изображения. През последните няколко години обаче подобрената способност за откриване на модели, получаване на данни в реално време и откриване на препятствия правят тези летящи роботи идеални за пренасяне на някои изключително ценни товари: човешки органи.
Джоузеф Скалеа, асистент по хирургия в Медицинския център на Университета в Мериленд, започна тестване на дронове, оборудвани с охладители и биосензори, които могат да наблюдават здравето на органа по време на въздушното му пътуване - първият подобен дизайн за последните 65 години транспорт на органи. Scalea е кандидатствал за патент за своята технология „Апарат за наблюдение на човешки органи за пътуване на дълги разстояния“ (HOMAL), който измерва биофизиологичните свойства (температура, налягане, вибрации, височина) на орган. Това устройство, заедно с онлайн платформа, която разполага с GPS система за органи, позволява на лекарите и болниците да преглеждат местоположението и състоянието на органа в реално време, почти като доставка на пица или услуга за кола Uber. Докато науката за трансплантация е непрекъснато развиваща се област, проектът на Scalea отвежда изследователската скамейка до леглото, като по този начин повишава жизнеспособността на проби от кръв и тъкани, които трябва да бъдат бързо пасирани на разстояния от стотици хиляди мили.
Преди транспортирането на органи на БПЛА да стане клинична реалност, обаче остават някои значителни препятствия. Какви етични възражения, ако има такива, ще имат донорите, пациентите или техните лекари срещу идеята да изпратят орган на непилотиран дрон? Ще се влоши ли органът по време на полет? Как болниците и авиационната индустрия ще приберат приток на безпилотни летящи роботи в ограниченото въздушно пространство на страната? И накрая, кой ще носи отговорност, ако дрон не успее да предаде органа си на предвидения получател навреме или изобщо?
Когато пациентът се нуждае от орган, всяка секунда има значение. В хирургията този критичен период е известен като студена исхемия: времето между охлаждането на даден орган след неговото кръвоснабдяване е намалено и времето за затопляне чрез възстановяване на кръвоснабдяването му. От момента, в който е отстранена от тялото, тъканите започват да се влошават, което превръща бързият транспорт в приоритет. Но настоящата система за получаване на бъбрек или сърце от точка А до точка Б включва сложна мрежа от куриери и търговски самолети - което означава чести закъснения, пропуснати връзки, дори загубени органи.
Около 33 000 починали органи се трансплантират и транспортират всяка година в САЩ След като бъдат извадени от донори, черния дроб, сърцата, очите, далаците и други части на тялото са внимателно опаковани и консервирани на лед (процес, който отнема до два часа), преди те започват своето пътуване с поредица от куриери. Първо, органите трябва да бъдат транспортирани до летището, където те чакат търговски полет (това може да отнеме до 10 часа), след това до ръководителите на багаж, които зареждат органи с друг товар; често вторият чартърен полет (хеликоптер) отвежда органите до болницата по местоназначение, където те се разтоварват от манипулатори и се държат за извличане на кръв и биопсия, преди да бъдат преместени отново с куриер в банка от органи на кръвта, където хирургът може да последно ги извлечете.
Целият процес обикновено отнема 24 часа (и това не отчита закъсненията на пътеката) и струва средно 6000 долара, докато чартърният полет - по-често срещаният вид транспорт за органите, които се нуждаят да летят между болници в различни градове - може надвишават 40 000 долара. Технологията на Scalea обещава драматично време на пътуване и икономия на разходи: като се има предвид, например, общо разстояние за пътуване от 1000 мили и дрон, летящ с 200 мили в час (половината от скоростта на търговския самолет), орган може да бъде преместен от болница А в болница B за пет часа, с два часа на всеки край за опаковане и трансплантация, като по този начин елиминира повече от 50 процента от времето за пътуване. Сегашната система, с многобройните си връзки и възможности за забавяне, по този начин прави доставката на дронове на органите жизнеспособна алтернатива, особено в случаите, когато получателят на органи е на хиляди километри от донора си.
Scalea ежедневно се справя с предизвикателствата на транспорта на органи - предприятие, в което залозите често са живот или смърт. „Като хирург обичам да казвам на хората, че ще получат още 10 години живот“, обяснява той. „Да науча, че не мога да го направя, защото орган, например, пропуснал свързващия си полет, е извън здравия разум.“ Скала беше решен да разработи алтернатива. Той знаеше, че технологията вече съществува; истинското предизвикателство беше да се развиват стратегически взаимоотношения - с инженери, производители, инвеститори, клиницисти и частни авиокомпании - с цел преодоляване на страхотната логистика за получаване на част от тялото от една точка на земното кълбо до друга. "Транспортът на органи е моята страст и моята мисия", казва хирургът. „Преосмислянето му стана моята кариерна цел.“
Преди три години Скала се свърза с Инженерния департамент на Университета на Мериленд и се зае да изгради прототип, заедно с технология, която позволява на лекар и контролер на дрон да наблюдават състоянието на орган по маршрута му във въздуха. Екипът избра DJI M600 Pro за експеримента си, тъй като шестте му мотора лежат директно под съответните им ротори, което означава, че роторите се държат далеч от интелигентното охладително отделение. Това разделяне би гарантирало, че орган ще бъде пощаден от всякаква топлина, генерирана от двигателите на дрона. Истинските органи бяха използвани по време на изпитния полет на три мили през март 2018 г. и внимателно наблюдавани от излитане до кацане; те не показаха никакви физиологични проблеми след самолетното си пътуване.
Екипът е изправен пред няколко първоначални предизвикателства - да направи дрон достатъчно малък, така че да не добави значителна тежест към полезния товар и да прецени дали промените във височината ще повлияят на жизнеспособността на органите. (Оказва се, че органите, подобно на водолазите, могат да понесат „завоите“, когато се изкачат на височина твърде бързо.) В допълнение към статичните тестове на земята - гарантиране на комуникация между приложението, ИТ платформата и устройството сигурен - Scalea също оценява своя прототип при различни температури и вибрационни сили. Бъдещите тестове ще се опитат да предскажат функционирането на органите в променящата се среда.
В същото време Scalea работи за разработването на своята частна компания Transplant Logistics and Informatics и установява официално партньорство с Обединената мрежа за споделяне на органи, нестопанската организация, която управлява националната система за трансплантация на органи.
Той също започна диалог с Федералната авиационна администрация (FAA), ръководния орган, който в крайна сметка може да реши съдбата на доставката на органи, подпомагани от дронове. Понастоящем законът за авиацията ограничава полета на дронове до по-малко от 400 фута над земята, със скорост от 100 мили на час или по-малко, и мандатите, които дроновете летят в полезрението, тоест с видим път между БЛА и контролерите,
Законът не е задължително да се променя в близко бъдеще, тъй като понастоящем FAA администрира конкретни откази за дронове, но може да е необходим по-специфичен набор от правила, ако органите за доставка на дронове станат норма. Въпреки че дронът, използван в експеримента на Scalea, излетя само на миля и половина и назад, екипът се стреми да поетапно на по-големи разстояния (средният полет на органи между болниците в САЩ е около 400 мили) и съответно проектира своите модели. Следващата стъпка? Извършване на действителна трансплантация с помощта на доставка на дронове - подвиг, който може да е възможен за по-малко от десетилетие, според Scalea.
Устройството, заедно с онлайн платформа, която включва GPS на органите, позволява на лекарите и болниците да преглеждат местоположението и състоянието на органа в реално време. (Джоузеф Скалея) Тъй като БЛА се превръщат в реалност на градския трафик, едно от основните (и не съвсем тривиални) предизвикателства е да се предпазят дроновете да не влизат в други обекти: самолети във въздуха, пешеходци на земята, птици или сгради някъде по средата. От инженерна гледна точка това означава ясен дизайн както на машината, така и на нейната мисия. Дрон, използван за доставка на бъбреци между две болници в един и същи град, може да изглежда много различен от този, използван например за транспортиране на кръв от Колумб до Кливланд; Изискванията за тегло и мощност ще се различават в зависимост от полезния товар, разстоянието и скоростта на полета, които всички трябва да бъдат определени в самото начало.
Джим Грегъри, професор по машинно инженерство в Университета в Охайо и директор на Университетския научноизследователски център за аерокосмически изследвания, Грегъри е специализиран в пресечната точка на аеродинамиката и дроновете, област на научните изследвания, която включва всичко - от планиране на пътя на дрона в порив на вятърна среда до наземно управление на ситуацията.
Когато тества летателни апарати на БЛА, Грегъри (който също се радва на пилотиране на самолети в свободното си време) набляга на три решаващи фактора: способността за откриване и избягване на препятствия, поддържане на здрава контролна връзка между дрон и наземен оператор и възможност за проверка на автономност на машината - тоест доказване на безопасността на автономна система. „Трябва да се направи добър случай за доставка на дронове с органи“, казва той. „Това, което прави по-лесно от, да речем, идеята за доставка на въздушни пакети на Amazon е, че дронът, доставящ органи, ще пътува от една добре контролирана среда до друга добре контролирана среда“, обяснява той. Всъщност болниците вече са оборудвани с хеликоптери, които могат да приемат органи безплатни БПЛА и голяма част от инфраструктурата за доставка вече е налице.
Последният проект на Грегъри включва участък от 33 мили въздух, който пътува през въздушното пространство в Колумб, Охайо. „Създадохме един вид коридор за безопасно движение на БПЛА“, казва той. Тази магистрала в небето, финансирана от Министерството на транспорта в Охайо, може скоро да служи като определена пътека за дронове; надеждата е, че повече като него може да се разработи съвместно с планиращите градове.
За тази цел наземните контролери ще бъдат информирани по време на пътуването на дрона, в това, което някой ден може да състави система за „безпилотен контрол на движението на самолети.“ В момента повечето дронове съобщават позицията си чрез бордови GPS - подобно на системите, използвани от въздуха -трафичен контрол за търговски самолети. Но когато хората пътуват на 35 000 фута над Земята, FAA също следи нашето плаване чрез радари: транспондер многократно излъчва местоположението му чрез нещо, наречено автоматично зависимо зависимо наблюдение (ADS-B). Разбира се, FAA наблюдението на дронове е нова граница и тази, която без съмнение ще бъде обсъдена сериозно на конференцията на FAA в Балтимор този юни. „Не знам, че FAA е определила как точно ще работи наблюдението на дронове“, казва Грегъри. „Някои се застъпват за ADS-B, но системата може да се претовари, ако наоколо лети толкова много дронове.“
В краткосрочен план БПЛА, доставящи органи, може да намали времето на студена исхемия и да подобри процента на преживяемост при изолирани пациенти, които чакат трансплантация на органи; в дългосрочен план те могат да ни помогнат да увеличим разпределението на органите - тоест да премахнем географските ограничения, които понастоящем се налагат на органите, така че те да могат да отидат навсякъде по всяко време - от съществено значение за разширяването на пулове донори на органи в целия свят.
„Бъдещето е по-неминуемо, отколкото всички мислим“, казва Скала.
