Методическая статья

Дизайн и изготовление из группы эластомерных для мягкой модульных роботов в минимально инвазивной хирургии

DOI:

10.3791/53118

⸱

14 ноября 2015 г.

 ,  ,  , 
1The BioRobotics Institute, Scuola Superiore Sant'Anna

В этой статье

Краткое содержание

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

В этой статье описывается проектирование и изготовление мягкого блока для хирургических манипуляторов. Базовый модуль включает в себя три гибких гидравлических привода для достижения всенаправленного изгиба и удлинения, а также механизм на основе гранулированного заклинивания для обеспечения контроля жесткости. Также сообщается о полной механической характеристике.

Аннотация

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

В последние годы мягкие робототехника технологии вызвали рост интереса к области медицины из-за их безопасного взаимодействия внутренне в неструктурированных средах. В то же время, новые процедуры и методы были разработаны, чтобы уменьшить инвазивность хирургических операций. Минимально инвазивная хирургия (MIS) успешно применяется для брюшного вмешательств, однако стандартные процедуры МДП, главным образом, на основе жестких или полужестких инструментов, которые ограничивают ловкость врача. Эта статья представляет собой мягкий и высокий ловкий манипулятор для MIS. Манипулятор был вдохновлен биологических возможностей осьминога руки, и разработан с модульным подходом. Каждый модуль представляет те же функциональные характеристики, благодаря чему достигается высокий ловкость и гибкость, когда несколько модулей интегрированы. В документе подробно описывается конструкция, процесс изготовления и материалов, необходимых для развития одного блока, который изготавливают Castinг силикона внутри конкретных форм. Результат состоит в эластомерной цилиндра в том числе трех гибких пневматических приводов, которые позволяют удлинение и всенаправленный изгиб устройства. Внешний кожух плетеные улучшает движение модуля. В центре каждого модуля гранулированный механизм помех на основе изменяется жесткость конструкции во время задач. Тесты показали, что модуль может согнуть до 120 ° и удлиняться до 66% от исходной длины. Модуль генерирует максимальную силу 47 Н, и его жесткость можно увеличить до 36%.

Введение

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

Последние тенденции в области медицины настаивают на сокращении в инвазивности хирургических операций. Минимально инвазивная хирургия (MIS) успешно улучшилась в последние несколько лет для полостных операций. Процедуры MIS основаны на использовании инструментов, вводимых через четыре или пять точек доступа (троакары), размещенные на брюшной стенке. Для того, чтобы уменьшить количество троакаров, инструменты могут быть вставлены один порт Лапароскопия (SPL) или естественное отверстие Translumenal эндоскопической хирургии (NOTES) 1. Эти процедуры предотвращения внешних видимых шрамов, но увеличивают трудность для клиницистов при выполнении операции. Это огра....

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

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

Примечание: Этот протокол описывает этапы изготовления одного модуля, который включает в жидкостных камер, жесткости канала, приводные трубопроводы и внешней оболочкой. Следующая процедура должна быть выполнена под вытяжкой и носить халат и перчатки по соображениям безопасности. Как упоминалось ранее, процесс изготовления эластомерной блока основан на использовании последовательного форм, предназначенных с САПР. Они состоят из 13 частей, показанных на фиг.2 и перечисленных в Таблице 1.

1. Подготовка силиконовой

  1. Взвешивают 12 г части А и 12 г части В в той же пластиковой стекла или чашки Петри и....

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

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

Различные фазы изготовления, описанного в протоколе, показано на рисунке 3.

Для того чтобы оценить эффективность метода и результаты окончательного прототипа, модуль был испытан в различных рабочих условиях. Внешний установки позволяет контролировать как приведения и жесткости модуля. Она включает в себя воздушный компрессор, который активирует три клапана. Они подключены к силиконовом трубок, встроенных в камерах и позволяют их герметизацию. Вакуумный насос соединен с трубк.......

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

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

Методика, описанная в данном протоколе, позволяет изготовить мягкий блок с пневматическим приводом, пригодный для использования в модульных конструкциях, соответствующих требованиям. Благодаря конструкции пресс-форм и их простой сборке, можно изготовить один полный модуль примерно за 4 часа с 7 основными этапами. В процессе изготовления используются специфические материалы, которые легко доступны, а работы должны проводиться под вытяжным шкафом. Внешняя установка, включающая воздушные клапаны, воздушный компрессор и ваку.......

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

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

Авторам нечего раскрывать.

Благодарности

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

Эта работа была поддержана ЕК в рамках европейского проекта STIFF-FLOP FP7-ICT-2011.2.1 (#287728).

....

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Ecoflex 00-50 Trial KitSmoothOnИспользуется для изготовления мягкого блока, сочетающего в себе равные количества жидких частей А (основание) и В (катализатор).
BelsitoИспользуется для изготовления зернистой заклинивающей мембраны
Силиконовая трубка с пероксидным отверждениемCole ParmerT-06411-59Используется для приведения в действие камер и нанесения вакуумной
расширяемой оплетки из ПЭТRS408-249Используется для изготовления внешней плетеной оболочки
Силиконовая резинаMomentive127374Используется для крепления исполнительных трубок к модуль
ПарапленкаCole ParmerEW-06720-40Используется для крепления латексной мембраны к вакуумной трубке
Вытяжной шкаф SecuflowGroupe WaldnerРабочее пространство
Прецизионные весыKERN EWИспользуется для взвешивания силикона, латекса и кофейного порошка
Печь/дегазаторHeraeusИспользуется для дегазации силикона и сокращения времени его отверждения
Вакуумный насосВакуумная технологияИспользуется для подачи вакуума на латексную мембрану
DVP

Ссылки

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

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Soft RoboticsPneumatic ActuatorsGranular JammingSilicone CastingModular ManipulatorVariable StiffnessBraided SheathFabrication Process

Похожие статьи