Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Bioengineering

تصميم وتصنيع وحدة المرنة لينة وحدات الروبوتات في جراحة المناظير

Published: November 14, 2015 doi: 10.3791/53118

Abstract

في السنوات الأخيرة، أثارت تقنيات الروبوتات الناعمة اهتماما متزايدا في المجال الطبي نتيجة لتفاعلها آمنة جوهريا في بيئات غير منظم. وفي الوقت نفسه، تم وضع إجراءات وتقنيات جديدة للحد من الغزو من العمليات الجراحية. الحد الأدنى من جراحة الغازية (MIS) وقد استخدمت بنجاح لتدخلات البطن، وتستند إجراءات MIS لكن القياسية أساسا على أدوات جامدة أو شبه جامدة التي تحد من البراعة من الطبيب. تقدم هذه الورقة مناور حاذق لينة وعالية لMIS. واستلهم مناور من قدرات البيولوجية للذراع الأخطبوط، وصمم مع نهج وحدات. تقدم كل وحدة نفس الخصائص الوظيفية، وبالتالي تحقيق البراعة العالية وبراعة عندما يتم دمج المزيد من الوحدات. تفاصيل ورقة تصميم وعملية التصنيع والمواد اللازمة لتطوير وحدة واحدة، وهي ملفقة من قبل castinز سيليكون داخل قوالب محددة. النتيجة تتكون في الاسطوانة المرنة بينهم ثلاثة المحركات الهوائية المرنة التي تمكن الاستطالة والانحناء متعددة الاتجاهات للوحدة. غلاف مضفر الخارجي على تحسين حركة وحدة. في وسط كل وحدة تختلف آلية القائم على التشويش الحبيبية صلابة الهيكل خلال المهام. تبين التجارب أن الوحدة هي قادرة على ثني تصل إلى 120 درجة واستطال تصل إلى 66٪ من طول الأولي. وحدة يولد قوة أقصاها 47 N، وتصلب لها يمكن أن تزيد إلى 36٪.

Introduction

الاتجاهات الحديثة في المجال الطبي تدفع للانخفاض في الغزو من العمليات الجراحية. الحد الأدنى من جراحة الغازية (MIS) قد تحسنت بنجاح في السنوات القليلة الماضية لعمليات البطن. تستند الإجراءات MIS على استخدام الأدوات قدم من خلال أربع أو خمس نقاط الوصول (trocars) وضعت على جدار البطن. من أجل تقليل عدد trocars، والأدوات يمكن إدراجها من قبل واحدة ميناء تنظير البطن (SPL) أو الجراحة الفوهة الطبيعية Translumenal بالمنظار (NOTES) 1. هذه الإجراءات تمنع ندوب مرئية الخارجية، ولكن تزيد من صعوبة للأطباء في تنفيذ عملية جراحية. هذا القيد ويرجع ذلك أساسا إلى انخفاض نقاط الوصول وطبيعة جامدة وشبه جامدة من الأجهزة التي ليست قادرة على تجنب أو تمرير حول أجهزة 2، 3. المهارة والحركة يمكن تحسينها باستخدام مفصلية وفرط زائدة الروبوتات التي يمكن أن تغطي مساحة عمل أوسع وأكثر تعقيدا، اللنا تمكين هدف محدد في الجسم ليتم التوصل بسهولة أكبر 4 و 5 و 6 و للعمل في أنظمة تراجع عند الضرورة 7. A مناور مرن يمكن تحسين الامتثال الأنسجة، مما يجعل الاتصال أكثر أمانا من خلال الأدوات التقليدية.

ومع ذلك، هذه المتلاعبين غالبا ما تفتقر الاستقرار عند الوصول إلى الهدف، وعموما لا يمكن التحكم في اتصال مع الأنسجة المحيطة بها 8، 9 دراسات على البنى البيولوجية، مثل ذراع الأخطبوط (10) وجذع الفيل 11، ألهمت مؤخرا تصميم المتلاعبين مرن، تشوه والمتوافقة مع عدد زائدة من درجات الحرية (DoFs) وتصلب السيطرة عليها (12). هذه الأنواع من الأجهزة تستخدم الينابيع السلبي، المواد الذكية، عناصر الهوائية، أو الأوتار 13، 14، 15. وبشكل عام، المتلاعبين ملفقة مع مواد لينة ومرنة لا تضمن توليد القوى عالية.

تانه قساة FLOP (صلابة مرنة وقابلة للتعلم مناور السيطرة على العمليات الجراحية) مناور تم عرضها مؤخرا كجهاز الجراحية رواية لNOTES وSPL مستوحاة من قدرات الأخطبوط و. من أجل التغلب على القيود المفروضة على المتلاعبين لينة السابق، أن لديها هيئة لينة وكذلك مهارة عالية، وقوة عالية وصلابة السيطرة عليها (16).

ويستند بنية تتلاعب على نهج وحدات: وحدة متعددة، مع نفس الهيكل وظائف، هي متكاملة معا. وأظهرت وحدة واحدة في الشكل 1. وهو يقوم على الاسطوانة المرنة التي حصل عليها افتراء متعدد المراحل. الخطوات تجميع مكونات العفن وعمليات الصب تمكن ثلاث غرف فارغة (ليشتغل فلويديك) وقناة واحدة المركزية جوفاء 17 (للسكن آلية القائم على التشويش الحبيبية 18) لتكون جزءا لا يتجزأ. توضع الدوائر في 120 درجة، بحيثالتضخم الجمع بين الأشعة تحت الحمراء تنتج حركة شاملة لكل الاتجاهات واستطالة. وبالإضافة إلى ذلك يتم وضع غمد مضفر خارجي خارجيا للحد من توسع شعاعي الخارجي لغرف الموائعية عند الضغط، وبالتالي تحقيق الاستفادة المثلى من تأثير يشتغل غرفة في حركة وحدة (الانحناء واستطالة).

القناة المركزية منازل جهاز اسطواني تتألف من الغشاء الخارجي مليئة المواد الحبيبية. عند تطبيق ضغط الفراغ، فإنه يغير خصائصه المرنة تسبب تشنج الذي يؤثر على خصائص وحدة بأكملها.

يتم التحكم في الحركة وتصلب العروض من قبل الإعداد الخارجي بما في ذلك ضاغط الهواء وثلاثة صمامات الضغط عن المشغلات مجلسين واحد مضخة فراغ لتفعيل فراغ في القناة تشنج. واجهة مستخدم بديهية تتيح السيطرة على يشتغل والفراغ الضغوط داخل وحدة.

تفاصيل هذه الورقة fabricatioعملية ن من وحدة واحدة من هذا مناور والتقارير أهم النتائج على قدرات الحركة الأساسية. وبالنظر إلى الطبيعة وحدات من هذا الجهاز، يمكن تقييم تصنيع وأداء وحدة واحدة واحدة فقط أيضا النتائج إلى أن تمتد وللتنبؤ بسلوك الأساسي للمناور متعددة وحدة دمج اثنين أو أكثر من الوحدات.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

ملاحظة: يصف هذا البروتوكول مراحل تصنيع وحدة واحدة، والتي تشمل غرف الموائعية وتشنج القناة، وخطوط الأنابيب يشتغل وغمد الخارجي. لديه الإجراء التالي ليتم تنفيذها تحت غطاء الدخان ويرتدي معطف المختبر وقفازات لأسباب تتعلق بالسلامة. كما ذكر سابقا، ويستند عملية تصنيع الوحدة المرنة على استخدام متسلسلة من قوالب مصممة مع برنامج CAD. وهي تتألف من 13 قطعة هو مبين في الشكل (2) والمدرجة في الجدول 1.

1. إعداد سيليكون

  1. تزن 12 غرام من الجزء ألف و 12 غرام من الجزء B في نفس الزجاج البلاستيك أو طبق بتري ومزجها معا، واثارة.
    ملاحظة: يمكن أن نسب المواد تختلف تبعا لسيليكون المحددة المستخدمة، في هذه الحالة يتكون من جزأين: الجزء ألف (القاعدة) والجزء باء (المحفز). وهي تستخدم في نسبة 1A: 1B في الوزن.
  2. وضع الزجاج التي تحتوي على مزيجمواد السيليكون إد في جهاز الغاز الراحل في 1 بار ضغط الفراغ. الحفاظ على الزجاج تحت فراغ حتى تتم إزالة كافة الفقاعات من مادة السيليكون. للسيليكون المستخدمة في عملية التفريغ يستغرق حوالي 10 دقيقة. مرة واحدة على مواد خالية تماما من وجود فقاعات، استعادة الضغط الجوي في الجهاز واستخدام السيليكون.

2. تصنيع وحدة Siliconic

  1. جمعية القالب.
    1. إدراج تشنج اسطوانة والجزء العلوي من الدوائر إلى cap_A (الشكل 3A).
    2. إغلاق قذائف حول الطبقة الثانية من cap_A.
  2. أول صب سيليكون.
    1. صب سيليكون داخل تجميعها العفن تصل إلى حافة قذائف (الشكل 3B).
    2. وضع القالب في الفرن على 60 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة.
  3. إعادة ترتيب القالب.
    1. إزالة قذائف الخارجية وcap_A (الشكل 3ج).
    2. إدراج اسطوانات من قواعد الدوائر واسطوانة تشنج داخل cap_B (الشكل 3D).
    3. إغلاق قذائف مرة أخرى حول وحدة، وينحدر منها من 10 مم إلى الأعلى من أجل أن يكون هناك فجوة من 10 ملم بين السطح العلوي من وحدة وحواف قذائف (الشكل 3E).
  4. صب سيليكون الثاني.
    1. صب سيليكون داخل ترتيبها العفن تصل إلى حافة قذائف على الجانب العلوي (أي أيضا ما يصل الى الاسطوانة تشنج) (الشكل 3F).
    2. وضع القالب في الفرن على 60 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة.
    3. إزالة قذائف الخارجية، cap_B والدوائر (باستثناء اسطوانة تشنج) (الشكل 3G).

3. الإدراج للأنابيب

  1. قطع 3 أنابيب إلى نفس الطول المطلوب (300 ملم على سبيل المثال).
  2. وضع الغراء siliconic حول واحدة من نهاية كل أنبوب لمدة 10 ملم، دون اوبstructing الأنابيب.
  3. إدراج أنابيب داخل 2 مم مخصص قنوات في وحدة siliconic (الشكل 3H).
  4. تسمح فترة علاج من 12 دقيقة في درجة حرارة الغرفة أو وضع وحدة داخل الفرن على درجة حرارة أعلى (50 ° - 60 °) لتسريع عملية التجفيف.

4. تصنيع لمعقوص مزين غمد

  1. قطع 700 ملم من غمد مضفر توسيع (حوالي 15 أضعاف ارتفاع وحدة).
  2. إدراج اسطوانة معدنية 30 مم وقطرها 250 ملم في الطول داخل غمد.
  3. دفع إلى أسفل وإجبار غمد من الانزلاق على اسطوانة، من أجل خلق يعقص.
  4. إصلاح ميكانيكيا غمد في مكان مع المشبك والحرارة مع بندقية التدفئة في 350 درجة مئوية لمدة 2-3 دقائق حتى يتم الحصول على تشوه دائم.
  5. السماح للغمد يبرد وإزالة الاسطوانة الداخلية.

5. دمج غمد الخارجي

  1. مرر الالأنابيب من خلال ثقوب cap_C.
  2. صب 3 غرام من السيليكون في cap_C.
  3. المشبك cap_C إلى الدعم الذي هو أعلى من مستوى العمل.
  4. إدراج الجانب السفلي من وحدة ملفقة مسبقا في cap_C.
  5. حرك غمد مجعد حول وحدة.
  6. دفع يعقص الأولى من غمد داخل cap_C وتغمس في سيليكون صب طازجة (الشكل 3I).
  7. وضع القالب في الفرن على 60 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة.
  8. كرر نفس الإجراء من وجهة 5،1-5،6 لإصلاح غمد في الجانب العلوي، وذلك باستخدام cap_D (الشكل 3J).
  9. إزالة cap_C وcap_D.
  10. إزالة الاسطوانة المركزية (الشكل 3K).

6. تصنيع ومحبب التشويش غشاء

  1. صب 5 غرام من مادة اللاتكس السائل في كوب من البلاستيك.
  2. تزج اسطوانة لغشاء (آخر قطعة هو مبين في الشكل 2) داخل المطاط السائل حتى السطحوتغطي تماما.
  3. اتركها لتجف تحت غطاء محرك السيارة لمدة 20 دقيقة.
  4. كرر نقاط 6.2 و 6.3.
  5. إزالة غشاء من القالب.

7. الإدراج من حبيبي التشويش غشاء

  1. قطع أنبوب (2 ملم في القطر) إلى الطول المطلوب (300 ملم على سبيل المثال).
  2. قطع قطعة التربيعية من حوالي 100 مم 2 من نسيج النايلون وإغلاق واحدة من نهاية الأنبوب مع هذا النسيج باستخدام فيلم البارافين البلاستيك أو superglue.
  3. تزن 4 غرام من مسحوق القهوة وملء الغشاء.
  4. إدراج أنبوب (النهاية مع فلتر) داخل الغشاء شغل واصلاحها حول الأنبوب باستخدام فيلم البارافين البلاستيك.
  5. تطبيق فراغ على الجانب الآخر من الأنبوب (يصبح أكثر صلابة غشاء).
  6. إدراج الغشاء داخل القناة المركزية فارغة من حدة siliconic (الشكل 3L).
  7. الغراء طرفي غشاء تشنج إلى وحدة السيليكون.
  8. إغلاق حلقات حول الجزء العلويجانب من وحدة (الشكل 3M).
  9. صب 2 غرام من السيليكون في الحلقات لمستوى السطح.
  10. السماح للسيليكون الجافة تحت غطاء محرك السيارة أو في الفرن على 60 درجة.
  11. إزالة الحلقات.
  12. كرر من نقطة 7،8-7،11 عن الجانب السفلي (الشكل 3N).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

المراحل المختلفة للتصنيع، وصفت في البروتوكول، ويوضح في الشكل (3).

من أجل تقييم فعالية هذه التقنية ونتائج النموذج النهائي، تم اختبار وحدة في مختلف ظروف العمل. الإعداد الخارجي يسمح السيطرة على كل من يشتغل وصلابة وحدة. وهو يتضمن ضاغط الهواء الذي ينشط ثلاثة صمامات. ويرتبط بعضها ببعض للأنابيب siliconic متكاملة في الدوائر والسماح الضغط الخاصة بهم. تم توصيل مضخة فراغ لأنبوب متكاملة في الغشاء التشويش محبب للسيطرة وحدة وصلابة. ترتبط الصمامات والمضخات فراغ إلى لوحة إلكترونية الذي يرتبط مع واجهة مستخدم بديهية يسمح لتعيين قيم الضغط يشتغل ومستوى فراغ.

لتحليل الانحناء (الشكل 3) واستطالة (الشكل 5) الأداء،تم إصلاح وحدة في القاعدة وكانت دفعتها الى غرف مع الضغوط الهواء محددة. وقد حصلت كل موقف من وحدة عن طريق أجهزة الاستشعار البصرية والمغناطيسية. لتقييم القوة (الشكل 6) وتصلب (الشكل 7)، خلية الحمل انتقلت عن طريق ذراع الروبوت يسمح لقياس قدرات وحدة في اتجاهات مختلفة.

الانحناء اختبارات (الشكل 4) تقييم قدرة احادي نشطة من وحدة. في حالة 1-غرفة الانحناء، وقد دفعتها غرفة واحدة فقط زيادة الضغط داخل، في حين أن 2-غرفة الانحناء، تم غرفتين مضغوطة في وقت واحد مع نفس الضغط. زاوية الانحناء، وهو الزاوية بين خط الأساس وخط غيض من الوحدة (انظر الأشكال في الشكل 4)، وقد حسبت لكل وظيفة من وحدة، والمقابلة لقيم الضغط. وحدة قادرة على الانحناء حتى 120 درجة في حالة bendi 1-الغرفةنانوغرام، وتصل إلى 80 درجة لمدة 2-غرفة الانحناء. في كلتا الحالتين، يبدأ الانحناء كبيرا عندما تم تضخيمها لغرف بنحو 0.3 بار (ترتبط كل القيم الضغط أبلغ الضغط الجوي). المؤامرة في الشكل 4 يسلط الضوء على أن المنحدر من ارتفاع منحنى في المراسلات من هذه القيمة. هذا يمثل نقطة حيث أعاقت التوسع الأفقي الأولي للسيليكون بها غمد الخارجي، ويتم تسهيل الانحناء وحدة. من الضغط 0.55 بار، منحنى ثابت تقريبا لأن غمد تصل القدرة القصوى لاستطالة، وقد امتدت غرف الضغط خارجا تماما غمد المتاحة وبالتالي التوسع الطولي للسيليكون يقتصر على قيمة ثابتة المتوافق إلى أقصى الانحناء زاوية.

عندما دفعتها جميع الدوائر الثلاث في وقت واحد مع نفس الضغط، يستطيل على حدة، كما هو مبين في الشكل (5). وابتداء منطول 50 ملم، وحدة تصل 83.3 ملم، والتي تتطابق مع استطالة حوالي 66٪. مرة أخرى، يبدأ غمد الخارجي لإظهار تأثيره في حوالي 0.3 بار، حيث هناك زيادة مفاجئة في القدرة استطالة. لا الهضبة موجودة في الضغوط العالية لأنه خلال استطالة غمد لا تصل أقصى قدر استطالة.

وحدة قادرة على توليد القوى من 24.1 N، عندما دفعتها غرفة واحدة، وتصل إلى 47.1 N، عندما يتم تضخيم ثلاث غرف (الشكل 6).

تفعيل 1 بار فراغ الضغط (المطلق) في قناة تشنج يظهر زيادة في صلابة من وحدة (الشكل 7) من 36٪ في ظروف الراحة، 19.6٪، 12.4٪ و 17.2٪ على 90 درجة الانحناء في ص، س و الاتجاهات ض على التوالي.

بروتوكول المعروضة يخلق وحدة واحدة لينة و، مع مختلف التعديلات سهلة، نفس الإجراء تمكن وحدات لتكون ملفقة من أجلإنشاء مناور متعددة وحدة. أحد الحلول الممكنة لتتلاعب هو دمج اثنين أو أكثر من الوحدات حيث يتم توفير يشتغل الهوائية في وحدات عن طريق خطوط الأنابيب. أنابيب يشتغل يفجر مباشرة على الوحدة الأولى ويمكن أن أنابيب أخرى تمر عبر غرف هذه الوحدة للضغط على غرف وحدة المقبلة، كما هو موضح في الأعمال التمهيدية على وحدة التكامل 20 و 21، وفي هذه الحالة، قطعة من قالب هي نفس باستثناء الدوائر التي لديها اثنين من اسطوانات، واحد في أعلى واحد في الجزء السفلي، لإدخال وتمرير الأنابيب.

الشكل 1
الشكل 1. مفهوم مناور وCAD من وحدة. ويستند تتلاعب على نهج متعدد حدة. وتشكل وحدة واحدة من اسطوانة لينة تضمين ثلاثة المحركات الموائعية والإسكان قناة واحدة وسط التشويش الحبيبية، ثلاثة بيعبوة لتزويد الضغط وغمد مضفر الخارجي لتحسين وحدة الحركة.

الرقم 2
وتستخدم الشكل 2. مكونات قالب لعملية التصنيع. 13 قطعة عموما لتجميع قوالب الذي يتم سكب سيليكون وافتعال غشاء مطاط المخصصة.

الشكل (3)
الشكل 3. CAD من مراحل التصنيع. الإدراج الدوائر واسطوانة تشنج في cap_A (أ)، أول صب سيليكون (ب)، وإزالة القذائف وcap_C (ج)، وإدخال cap_B (د)، أعد للقذائف (ه)، صب سيليكون الثاني (و)، وإزالة القذائف، cap_B وغرف (ز)، الإدراجللأنابيب (ح)، إدخال cap_C وغمد لإصلاح على الجانب السفلي (ط)، إدخال cap_D وغمد لإصلاح على الجانب العلوي (ي)، وإزالة cap_D وتشنج اسطوانة (ك)، الإدراج من الغشاء التشويش الحبيبية (L)، إغلاق شبه حلقات حول وحدة (م)، وحدة النهائية (ن).

الرقم 4
الرقم 4. اختبار الثني. سلوك وحدة عند دفعتها غرفة واحدة (الخط الأزرق) وعندما دفعتها مجلسين (الخط الوردي). يشار إلى زاوية الانحناء على حدة في الأشكال. النطاق في الضغط المستخدمة لتشغيل الصمامات وحدة يذهب من 0 إلى 0.65 شريط شريط مع الخطوات من 0.05. لكل وظيفة من وحدة، تم حساب زاوية الانحناء. وقد ذكر هذا الرقم من [19].

الرقم 5
الرقم 5. الاستطالة الاختبار. سلوك وحدة خلال استطالة. ودفعتها كل الدوائر الثلاث في وقت واحد مع نفس الضغط. نطاق الضغط يذهب من 0 بار إلى 0.65 بار. لكل منصب تم احتساب استطالة. وقد ذكر هذا الرقم من [19].

الشكل (6)
الرقم 6. قوة الاختبار. تقييم القوة في ظروف متساوي القياس على طول س الاتجاه. تم وضع خلية الحمل على الجزء العلوي من وحدة وتم احتساب القوة في ثلاث حالات مختلفة بالنسبة إلى عدد من الغرف دفعتها. وقد ذكر هذا الرقم من [19].

OAD / 53118 / 53118fig7.jpg "/>
الرقم 7. تصلب الاختبار. تقييم التباين تصلب في أربعة تكوينات مختلفة عند دفعتها الغرفة نفسها. وفرضت تشريد مختلفة على طرف وحدة باستخدام الروبوت 6 شعبة الشؤون المالية. تم احتساب تصلب في حالة قاعدة وحدة (أ) و 90 درجة الانحناء جنبا إلى جنب ص، س والاتجاهات ض (ب، ج، د). تم تعديل هذا الرقم من [19].

قالب مكون عدد وصف
قذائف 2 هذه هفعصام شكل شبه أسطواني، هي 40 ملم في الطول، مع دائرة نصف قطرها الداخلي 12.5 ملم وقطرها الخارجي من 14.5 ملم. عندما أغلقت، فإنها تشكل اسطوانة تمثل شكل وحدة siliconic. هي ملفقة قذائف في polyoxymethylene.
غرف 3 هذه الدوائر تمثل السلبية للغرف يشتغل. لديهم شكل كامل شبه أسطواني مع حواف مدورة، هي 30 ملم في الطول مع دائرة نصف قطرها 4 مم. لتسهيل إدخال أنابيب يشتغل، على قاعدة كل غرفة هناك اسطوانة بقطر 1.5 مم وبطول 13 مم. هي ملفقة غرف مع آلة طابعة 3D.
تشنج اسطوانة (لآلية التشويش الحبيبية 1 هذا هو سلبي للقناة تشنج. فمن 56 ممفي الطول و 8 مم في القطر. ملفقة في الألومنيوم من أجل تسهيل زواله من مركز الاسطوانة siliconic.
cap_A 1 هذا هو قطعة الدعم المستخدمة لإصلاح وتوحيد القطع المذكورة أعلاه. فمن قرص قياس 10 ملم في الطول، والتي يبلغ قطرها 29 ملم ل7 ملم الأول من الارتفاع، و 25 مم للآخرين 3 مم حيث قذائف الخارجية قريب. تم تصميم الأشكال العليا من الدوائر داخل الطبقة الثانية، وضعت في 120 درجة، وعلى عمق 3 ملم من أجل إدراج الهيئات التشريعية الكبرى. في وسط الغطاء، حفرة من 8 ملم في القطر يضم الاسطوانة من قناة تشنج.
cap_B 1 هذه القطعة دعم مماثل لcap_A، يختلف تماما عن الطبقة الثانية التي لديها ثلاثة ثقوب لإدخالمن اسطوانات مصممة في الأساس للغرف.
cap_C وcap_D 1 كل هذه الدعائم تمكن غمد لتكون ثابتة إلى الوحدة النمطية. لديهم قطرها الداخلي 35 ملم وفتحة المركزي من 8 ملم في القطر لإدخال اسطوانة تشنج. Cap_C يختلف عن cap_D لأنه يحتوي على 3 ثقوب 2 مم في القطر لتمكين أنابيب لإدراجها.
حلقات نصف 2 لديهم قطرها الداخلي 30 ملم وارتفاعه 10 ملم. وهي مصنوعة من الألومنيوم. وهي تستخدم في المرحلة الأخيرة من التصنيع لإغلاق وحدة نهائيا.
اسطوانة لغشاء 1 فهو يستخدم لتصنيع غشاء مخصصة لعشرالبريد آلية التشويش الحبيبية. فمن 50 ملم في الطول و 15 مم في القطر، وتقريب الأطراف للحصول على شكل مناسب لغشاء لإدخالها في وحدة نمطية. في الأساس، واحدة رقيقة جزء اسطواني إصلاح العفن على دعم خلال تصنيع غشاء.

الجدول 1. مكونات القالب.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Ecoflex 00-50 Trial Kit SmoothOn Used for the fabrication of the soft unit, combining equal amounts of liquid parts A (the base) and B (the catalyst)
Latex Antichità Belsito Used for the fabrication of the granular jamming membrane
Peroxide-Cured Silicone Tubing Cole Parmer T-06411-59 Used for actuating the chambers and applying vacuum
PET expandable braided sleeving RS 408-249 Used for the fabrication of the external braided sheath
Silicone Rubber Momentive 127374 Used to fix the actuation tubes to the module
Parafilm Cole Parmer EW-06720-40 Used to fix the latex membrane to the vacuum tube
Fume hood Secuflow Groupe Waldner Working space
Precision scale KERN EW Used to weight silicone, latex and coffee powder
Oven/degasser Heraeus Used to degass the silicone and reduce its cure time
Vacuum pump DVP Vacuum Technology Used to apply vacuum to the latex membrane

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Scott, D. J., et al. Completely transvaginal NOTES cholecystectomy using magnetically anchored instruments. Surgical Endoscopy. 21, 2308-2316 (2007).
  2. Vitiello, V., Lee, S., Cundy, T., Yang, G. Emerging Robotic Platforms for Minimally Invasive Surgery. IEEE Reviews in Biomedical Engineering. 6, 111-126 (2013).
  3. Vyas, L., Aquino, D., Kuo, C. -H., Dai, J. S., Dasgupta, P. Flexible Robotics. BJU International. 107, 187-189 (2011).
  4. Degani, A., Choset, H., Wolf, A., Zenati, M. A. Highly articulated robotic probe for minimally invasive surgery. Proceedings of IEEE International Conference on Robotics and Automation. , 4167-4172 (2006).
  5. Bajo, A., Dharamsi, L. M., Netterville, J. L., Garrett, C. G., Simaan, N. Robotic-assisted micro-surgery of the throat: The trans-nasal approach. IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), , 232-238 (2013).
  6. Burgner, J., Swaney, P. J., Lathrop, R. A., Weaver, K. D., Webster, R. J. Debulking From Within: A Robotic Steerable Cannula for Intracerebral Hemorrhage Evacuation. IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 60, 2567-2575 (2013).
  7. Tortora, G., Ranzani, T., De Falco, I., Dario, P., Menciassi, A. A Miniature Robot for Retraction Tasks under Vision Assistance in Minimally Invasive Surgery. Robotics. 3, 70-82 (2014).
  8. Laschi, C., Cianchetti, M. Soft Robotics: new perspectives for robot bodyware and control. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 2, (2014).
  9. Loeve, A., Breedveld, P., Dankelman, J. Scopes too flexible...and too stiff. Pulse, IEEE. 1, 26-41 (2010).
  10. Cianchetti, M., Follador, M., Mazzolai, B., Dario, P., Laschi, C. Design and development of a soft robotic octopus arm exploiting embodied intelligence. IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), , 5271-5276 (2012).
  11. Bionic Handling Assistant, Festo. , Available from http://www.festo.com/cms/en_corp/9655.htm (2010).
  12. Smith, K., Kier, W. M. Trunks, tongues, and tentacles: Moving with skeletons of muscle. American Scientist. 77, 28-35 (1989).
  13. Walker, I. Some issues in creating “invertebrate” robots. International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines, , (2000).
  14. McMahan, W., Jones, B., Walker, I. Design and implementation of a multi-section continuum robot: Air-octor. IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. , 2578-2585 (2005).
  15. Laschi, C., Mazzolai, B., Cianchetti, M., Margheri, L., Follador, M., Dario, P. A Soft Robot Arm Inspired by the Octopus. Advanced Robotics (Special Issue on Soft Robotics). 26, 709-727 (2012).
  16. STIFF-FLOP FP7-ICT-2011.2.1 European Project. , Available from http://www.stiff-flop.eu/ (2011).
  17. Chianchetti, M., et al. Soft robotics technologies to address shortcomings in today’s minimally invasive surgery: the STIFF-FLOP approach. Soft Robotics. 1, 122-131 (2014).
  18. Cheng, N. G., et al. Design and Analysis of a Robust, Low-cost, Highly Articulated manipulator enabled by jamming of granular media. IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), , 4328-4333 (2012).
  19. Cianchetti, M., Ranzani, T., Gerboni, G., De Falco, I., Laschi, C., Menciassi, A. STIFF-FLOP Surgical Manipulator: mechanical design and experimental characterization of the single module. Proceedings of IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS. , 3576-3581 (2013).
  20. De Falco, I., Cianchetti, M., Menciassi, A. A soft and controllable stiffness manipulator for minimally invasive surgery: preliminary characterization of the modular design). Proceedings of 36th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC). , (2014).
  21. De Falco, I., Cianchetti, M., Menciassi, A. STIFF-FLOP surgical manipulator: design and preliminary motion evaluation). Proceedings of 4th WorkShop on Computer/Robot Assisted Surgery (CRAS). , 131-134 (2014).

Tags

الهندسة الحيوية، العدد 105، جراحة المناظير، والروبوتات وحدات، والمحركات الناعمة، مناور مرن، يشتغل هوائي، صلابة السيطرة عليها، التشويش الحبيبية
تصميم وتصنيع وحدة المرنة لينة وحدات الروبوتات في جراحة المناظير
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

De Falco, I., Gerboni, G.,More

De Falco, I., Gerboni, G., Cianchetti, M., Menciassi, A. Design and Fabrication of an Elastomeric Unit for Soft Modular Robots in Minimally Invasive Surgery. J. Vis. Exp. (105), e53118, doi:10.3791/53118 (2015).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter