Method Article

העיצוב והיישום של תחמן רובוטית העידו סאונד אקסטרה גשמית

DOI:

10.3791/58811

⸱

January 7th, 2019

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1School of Biomedical Engineering & Imaging Sciences, King's College London, 2Xtronics Ltd, 3Department of Informatics, King's College London, 4Faculty of Science & Engineering, Queen Mary University of London

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מאמר זה מציג את העיצוב והיישום של תחמן רובוטית העידו לבדיקה אולטרסאונד במיוחד גשמית. המערכת כוללת חמש דרגות חופש עם מפרקים קלת משקל שבוצעו על-ידי הדפסת תלת-ממד ומצמד מכני לניהול בטיחות.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

עם פוטנציאל ברמת דיוק גבוהה, מיומנות של הדיר, מערכת רובוטית מסומנים עצמית יכול להיות מועסק על מנת לסייע ברכישת אולטרסאונד בזמן אמת. עם זאת, מספר מוגבל של רובוט שתוכנן במיוחד גשמית סאונד בהצלחה תורגמו שימוש קליני. במחקר זה, אנו שואפים לבנות תחמן רובוטית העידו לבדיקה אולטרסאונד במיוחד גשמית, אשר הוא קל משקל ובעל שטח רצפה קטן. הרובוט נוצר על ידי חמישה קישורים מיוחד בצורת ומנגנונים משותפת בהזמנה אישית עבור בדיקה מניפולציה, כדי לכסות את טווח התנועה עם דרגות חופש עודפים כדי להבטיח בטיחות המטופל הכרחי. בטיחות מכני מודגשת עם מנגנון מצמד, להגביל את הכוח חלה על חולים. בשל העיצוב, המשקל הכולל של manipulator הוא פחות מ-2 ק ג, אורך manipulator הוא כ- 25 ס מ. העיצוב יושמה, וסימולציה, פנטום, מתנדב מחקרים בוצעו, כדי לאמת את טווח התנועה, היכולת לבצע כוונון עדין, אמינות מכנית, ולפעולה בטוח של המצמד. נייר זה פרטי העיצוב והיישום של manipulator העידו אולטרסאונד רובוטית, עם השיטות ועיצוב ההרכבה מאויר. תוצאות הבדיקה להדגים את תכונות עיצוב והניסיון הקליני של שימוש במערכת מוצגים. הוא הוא סיכם כי manipulator רובוטית המוצע הנוכחי עומד בדרישות כמערכת העידו לבדיקה אולטרסאונד במיוחד גשמית, יש פוטנציאל אדיר להיות מתורגם שימוש קליני.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מערכת סאונד אקסטרה גשמית רובוטית (ארה ב) מתייחס לתצורת שבו מערכת רובוטית הוא מנוצל כדי להחזיק ולטפל בדיקה בארה ב בחינות חיצוניות, כולל את השימוש בדימות בטן, לב, כלי דם, להיריון, גנרל1 . השימוש של מערכת רובוטית כזו הוא מוטיבציה מאת האתגרים של ידנית מחזיק מניפולציה בדיקה בארה ב, למשל, אתגר מציאת נוף ארה ב הרגיל הנדרש על-ידי פרוטוקולים דימות רפואי לבין הסיכון של פציעת מאמץ חוזרני2, 3,4, ומנוסה גם לפי הצרכים של לנו הקרנת תוכניות, למשל, הדרישה sonographers להיות באתר5,6. עם ההדגשות על פונקציות שונו....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. הכנה של כל קישור, סוף-אפקטור ורכיבים נוספים

  1. הדפס כל הקישורים (L0, L1, L2, L3ו- L4) ואת הקצה-אפקטור כפי שמוצג באיור 1, עם בוטאדיאן טבעי styrene (ABS) פלסטיק, פלסטיק (PLA) חומצה polylactic או ניילון, באמצעות 3D-הדפסה שירות. השתמש. STL קבצים הניתנים חומרים משלים בעת הדפסה.
    הערה: שינויי הצורה ואת קנה המידה של כל חלק שניתן יהיה מבוסס על קבצים שסופקו. לפרופיל הפנימי של הסוף-אפקטור ניתן לשנות כדי להתאים הגששים בארה ב שונה.
  2. הדפס את כל הרכיבים נוספים הנדרשים כפי שמוצג באיור 2 ניילון, באמצעות שירות הדפסת תלת-ממד. עיין

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

בעקבות הפרוטוקול, המערכת שנוצרה הוא תחמן רובוטית עם חמישה מיוחד בצורת קישורים (L0 L4) והמפרקים revolute חמש (J1 J5) עבור העברה, מחזיק באופן מקומי הטיית בדיקה בארה ב (איור 8). המפרק העליון סיבוב (J1), עם הציוד מנגנונים actuated על ידי ארבעה מנועים, באפשרותך לסובב הדברים הבאים מבני 360 מעלות, כדי לאפשר את המכשיר בארה ב להצביע כלפי צדדים שונים של אזור הסריקה, כגון העליון, התחתון, ו צידי הבטן. הטיית המפרק העי.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

שלא כמו רבים אחרים רובוטים תעשייתיים אשר תורגמו יישומים רפואיים, manipulator רובוטית המוצע תיאר בפרוטוקול תוכננה במיוחד עבור ארה ב בדיקות בהתאם לדרישות קליניים עבור טווח תנועה, יישום של כוח וניהול בטיחות. Manipulator רובוטית קלת משקל עצמה יש מגוון רחב של תנועות מספיק עבור רוב גשמית במיוחד ארה ב סריקה, ללא צורך תנועות גדולות של מנגנון המיקום הגלובלית. כמו המבנה מכני הקרוב ביותר למטופל, הקישורים המוצע הם בצורת גם מיוחד החולה. עם רוב DOFs מוטבע תחמן קומפקטי, ארה ב רובוטי סריקה באמצעות מכשיר זה יכול להיעשות באופן אינטואיטיבי.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המחברים אין לחשוף.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

עבודה זו נתמכה על ידי Wellcome אמון IEH בפרס [102431] על ידי המרכז Wellcome/EPSRC עבור הנדסה רפואית [WT203148/Z 16 Z]. המחברים לאשר תמיכה כספית מ משרד הבריאות באמצעות המכון הלאומי לחקר הבריאות (NIHR) פרס מרכז המחקר הביו-רפואי מקיף של הבחור & תומס הקדוש NHS הקרן לבטוח בשותפות עם המלך של קולג '-לונדון וקינג'ס המכללה החולים NHS קרן האמון.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
קישור מודפס בתלת מימד L03D שירות הדפסת תלת מימד1כפי שמוצג באיור 1, עם ה-STL file מסופק
קישור מודפס בתלת מימד L13D שירות הדפסת תלת מימד1כפי שמוצג באיור 1, עם ה-STL file מסופק
קישור מודפס בתלת מימד L23D שירות הדפסה1כפי שמוצג באיור 1, עם ה-STL file מסופק
קישור מודפס בתלת מימד L33D שירות הדפסת תלת מימד1כפי שמוצג באיור 1, עם ה-STL file מסופק
קישור מודפס בתלת מימד L43D שירות הדפסת תלת מימד1כפי שמוצג באיור 1, עם ה-STL file מסופק
שירות הדפסת תלת מימדאפקטור קצה מודפס בתלת מימד1כפי שמוצג באיור 1, עם קובץ STL המסופק
שירות הדפסת תלת מימדשל 20 שיניים 120.5 מודול, רוחב פנים של 5 מ"מ, עם מפתח הרכבה, כפי שמוצג באיור 2, כאשר קובץ STL מסופק
שירות הדפסת תלת מימדשל 18 שיניים 20.5 מודול, רוחב פנים של 5 מ"מ, עם מפתח הרכבה, כפי שמוצג באיור 2, כאשר קובץ STL מסופק
ציוד דורבן 120 שיניים (סוג A)שירות הדפסת תלת מימד1מודול 0.5, רוחב פנים 6 מ"מ, עם מפתח הרכבה, בית מיסבים וקדח, כפי שמוצג באיור 2, כאשר קובץ STL מסופק
ציוד דורבן 120 שיניים (סוג B)שירות הדפסת תלת מימד2מודול 0.5, רוחב פנים 6 מ"מ, עם חורי עצירה, בית מיסבים וקדח, כפי שמוצג באיור 2, כאשר קובץ STL סיפק
ציוד דורבן 120 שיניים (סוג C)שירות הדפסת תלת מימד1מודול 0.5, רוחב פנים 6 מ"מ, עם מפתח הרכבה, בית מיסבים וקידוח, כפי שמוצג באיור 2, כאשר ה-STL file מסופק
שירות הדפסת תלת מימדשל 20 שיניים עם ציוד דורבן ארוך10.5 מודול, רוחב פנים 21.5 מ"מ, עם מפתחות הרכבה, כפי שמוצג באיור 2, כאשר ה-STL file מסופק
שירות הדפסת תלת מימדשל 144 שיניים 10.5 מודול, רוחב פנים של 7 מ"מ, עם מפתחות הרכבה, כפי שמוצג באיור 2, עם קובץ STL המסופק
מיסב (37 מ"מ OD ו-30 מ"מ תעודת זהות)תחנת מיסבים בע"מ, בריטניה5גודל המיסב והספק יכולים להיות מגוונים
מיסב (12 מ"מ OD ו-6 מ"מ תעודת זהות)תחנת מיסבים בע"מ, בריטניה2גודל המיסב והספק יכולים להיות מגוונים
מיסב (32 מ"מ OD ו-25 מ"מ תעודת זהות)תחנת מיסבים בע"מ, בריטניה1גודל מיסב וספק יכולים להיות מגוונים
מיסב (8 מ"מ OD ו-5 מ"מ תעודת זהות)תחנת מיסבים בע"מ, בריטניה2גודל המיסב והספק יכולים להיות מגוונים
פיר פלסטיק/מתכת (6 מ"מ OD, אורך 70 מ"מ)TR Fastenings Ltd., UK1למשל יכול להיות בורג M6 ואום
פיר פלסטיק/מתכת (5 מ"מ OD, אורך 70 מ"מ)TR Fastenings Ltd., UK1למשל יכול להיות בורג M5 ואום
זוגות קפיצי כדורWDS Ltd., בריטניה4מספרי זוגות קפיצי כדור יכולים להשתנות כדי להתאים את כוח ההפעלה של המצמד
מצמד מכסהשירות הדפסת תלת מימד2104 מ"מ OD, רוחב פנים 5 מ"מ, קדח 6 מ"מ, כפי שמוצג באיור 2, עם קובץ STL המסופק
צווארון פיר מודפסבתלת מימד שירות הדפסת תלת מימד135 מ"מ OD ו-30 מ"מ תעודת זהות, רוחב פנים של 8 מ"מ, כפי שמוצג באיור 2, כאשר קובץ STL מסופק
תלת מימד צווארון אפקטור קצה מודפס בתלת מימד1כפי שמוצג באיור 2, עם קובץ STL מסופק
מנועי צעד עם הילוכים קטניםAOLONG TECHNOLOGY Ltd., סין14מספר חלק: GM15BYS; יחס הילוכים פנימי 232:1 או 150:1, הכל מקובל
שירות הדפסת

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Priester, A. M., Natarajan, S., Culjat, M. O. Robotic ultrasound systems in medicine. IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 60 (3), 507-523 (2013).
  2. Magnavita, N., Bevilacqua, L., Mirk, P., Fileni, A., Castellino, N.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Robotic ManipulatorUltrasound ProbeMechanical Clutch3D PrintingSpur GearsStepper MotorsBearing HousingLink AssemblyRange Of MotionClinical Translation

Related Articles