или войти через:
Ваша корзина пока пуста
favorite_border
Доступно только зарегистрированным пользователям

Мягкий роботизированный эндоскоп из Гарвардского университета

schedule 09.08.2017 в 07:39 link Harvard University США эндоскоп Мягкотелый робот робот-исследователь
Несмотря на то, что гибкие эндоскопы имеют возможность пробираться в труднодоступные части внутри человеческого тела, достигая своих целевых областей, они должны использовать жесткие хирургические инструменты для удаления или манипулирования тканями. Такие инструменты минимизируют чувствительность и ловкость эндоскопов, тем самым уменьшая эффект терапии. В настоящее время ученые из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук Гарвардского университета им. Джона А. Полсона и Института биологически вдохновенной техники в Гарвардском университете Висса создают гибридную жестко-мягкую роботизированную руку, которая обеспечивает высокую гибкость, интегрированное восприятие и разнообразные степени свободы эндоскопов, - передает Robotics.ua.

Роботизированная рука была разработана с использованием технологии сочетания мягкой литографии и жесткого каркаса. Устройство имеет возможность позиционировать плоскость на эндоскопе, пока не достигнет целевого места. 



Преимущества гибридного дизайна

Мягкие роботы очень удобны для использования в хирургических процедурах, поскольку они не представляют опасности повреждения человеческого тела, а если быть точнее, они не разламываются и не проскальзывают сквозь ткани. Тем не менее, в случае крошечных областей мягкие материалы не обладают способностью создавать достаточную силу для проведения хирургических процедур. «В миллиметровой шкале мягкое устройство становится настолько гибким, что не сможет повредить ткань, но также оно не сможет манипулировать тканями должным образом. Это ограничивает применение мягких микросистем для проведения терапии. Поэтому мы подняли вопрос в том, как можно разработать мягкие роботы, которые будут применять необходимые силы без ущерба для безопасности», - говорит Томмазо Ранзани, соавтор исследования из SEAS и Института Висса.

Основываясь на биологии, исследователи создали гибридный дизайн, включающий жесткий скелет, поместив его в мягкие материалы. Технология производства была основана на более ранних исследованиях, основанных на оригами-работах Роберта Вуда, профессора инженерии и прикладных наук института Чарльза Ривера.

Более ранние методы изготовления, например, применяемые в случае с Robobee, зависят от методов приведения в действие, которые требуют применения высоких температур или напряжений для обеспечения функционирования, что будет крайне опасно в случае хирургического инструмента, который работает непосредственно на биологических органах и тканях. Поэтому ученые включили мягкие приводы в механизм.

«Мы обнаружили, что, интегрируя мягкие флюидные микроактуаторы в жесткие структуры, мы могли бы создавать мягкие механизмы, которые повышали бы производительность исполнительных инструментов с точки зрения выхода силы, предсказуемости и управляемости движения. Идея этой технологии заключается в том, чтобы получить лучшее из обоих отраслей, объединив мягкие роботизированные технологии с жесткими структурами, основанными на оригами. Используя этот метод изготовления, мы смогли разработать устройство, которое сможет принимать ровное положение, когда эндоскоп перемещается в хирургическую зону, и когда хирург достигает нужной области, оно может развернуться в мягкую систему, чтобы безопасно и эффективно взаимодействовать с тканью», - говорит Шейла Руссо, ведущий автор исследования из SEAS и Института Висса.

Важные элементы исследования

Приведенные в действие только жидкостью, эти мягкие приводы соединены с жесткими компонентами с помощью безотзывной химической связи и без использования адгезивов. Исследователи продемонстрировали взаимодействие простого емкостного ощущения, которое мы можем применить для измерения усилий, и для того, чтобы хирург мог узнать точное местоположение руки, а также ее движение.

Технология изготовления позволяет производить массовое производство роботизированной руки, что имеет важное значение для медицинских устройств. Этот метод также позволяет достичь более высоких уровней сложности для приведения в действие и восприятия. Кроме того, материалы, используемые для изготовления инструмента, являются биосовместимыми.

Рука также включает присоску, которая основана на принципе щупалец осьминога. Всасывающая чашка позволяет плечу безопасно контактировать с тканями. Исследователи провели исследование устройства, реплицируя сложную эндоскопическую процедуру, проводимую на ткани свиньи. Рука была успешной в безопасном обращении с тканью.

«Способность плавно интегрировать нежное, но эффективное действие в миллиметровые развертываемые механизмы естественным образом сочетается с множеством хирургических процедур», - заявил Вуд. - «Мы сосредоточены на некоторых более сложных эндоскопических методах, в которых ловкость инструмента и обратная связь с датчиком находятся на высоком уровне и могут потенциально различать успех и неудачу».

Команда продемонстрировала, что размеры роботизированной руки могут быть уменьшены до 1 мм, что позволяет применять ее для выполнения более сложных эндоскопических процедур, например, на мозге или легких.

В будущем, по информации robotics.ua, команда намерена провести более масштабные испытания устройства. «Наша технология открывает возможности для разработки небольших, более умных и мягких роботов для биомедицинских применений», - заключает Руссо.

Читайте также: FlexDex — самый доступный робот-хирург в мире (+видео).

Комментарии: