Tasarım ve Yumuşak Modüler Robotlar için bir Elastomerik Birimi Fabrikasyon Minimal İnvaziv Cerrahi

Summary

Bu makale, cerrahi manipülatörler için yumuşak bir ünitenin tasarımını ve üretimini açıklamaktadır. Temel modül, çok yönlü bükülme ve uzama elde etmek için üç esnek akışkan aktüatör ve sertlik kontrolünü sağlamak için granül sıkışma tabanlı bir mekanizma içerir. Tam bir mekanik karakterizasyon da rapor edilmiştir.

Abstract

Son yıllarda, yumuşak robotik teknolojileri nedeniyle yapılandırılmamış ortamlarda kendi kendinden güvenli etkileşime tıp alanında artan ilgi uyandırmıştır. Aynı zamanda, yeni yöntem ve teknikler cerrahi operasyonlar invazivliğini azaltmak için geliştirilmiştir. Minimal İnvazif Cerrahi (MIS) başarıyla karın müdahaleler için istihdam edilmiştir, ancak standart MIS prosedürler esas klinisyenin becerisi sınırlayan sert veya yarı sert araçları dayanmaktadır. Bu kağıt MIS için yumuşak ve yüksek hünerli manipülatör sunar. Manipülatör ahtapot kolunun biyolojik yetenekleri esinlenerek ve modüler bir yaklaşımla tasarlanmıştır. Her bir modül daha modül entegre edildiğinde böylece yüksek maharet ve çok yönlülüğü elde, aynı işlevsel özelliklere sunuyor. Kağıt castin tarafından imal edilmektedir tek bir birim, gelişimi için gerekli tasarım, imalat süreci ve malzemeleri ayrıntılarıBelirli bir kalıp içine g silikon. Sonuç uzaması ve ünitenin yönlü eğilmesine olanak üç esnek pnömatik aktüatörler içeren bir elastomerik silindir içinde oluşur. Bir dış kılıf örgülü modülünün hareketini artırır. Her bir modülün merkezinde bir zerrecik halinde sıkışma tabanlı bir mekanizma, görevleri sırasında, yapının sertliğini değişir. Testler modülü 120 ° 'ye kadar eğmek ve başlangıç ​​uzunluğunun% 66 kadar uzatmak mümkün olduğunu göstermektedir. Modül 47 N maksimum güç üretir ve onun sertliği% 36 kadar artırabilir.

Introduction

Tıp alanında son trendler, cerrahi operasyonlar invazivlik bir azalma için bastırıyorlar. Minimal İnvazif Cerrahi (MIS) başarıyla karın operasyonlar için son birkaç yıl içinde geliştirilmiştir. MIS prosedürler karın duvarının üzerine yerleştirilen dört ya da beş erişim noktası (trokar) içinden araçların kullanımına dayanmaktadır. Trokar sayısını azaltmak amacıyla, araçlar Tek Bağlantı Laparoskopi (SPL) ya da Doğal Orifis endoskopik cerrahi (NOTES) ¹ ile eklenebilir. Bu prosedürler, dış görünür izleri önlemek ancak cerrahi yürütülmesinde klinisyenler için zorluk artar. Bu sınırlamanın nedeni erişim azaltılmış puan ve önlemek veya organların ^{yaklaşık 2<....}

Protocol

Not: Bu protokol kanalı, tahrik boru hatları ve dış kılıf sertleşme, akışkan odaları içeren tek bir modül, fabrikasyonu aşamalarını anlatır. Aşağıdaki prosedür davlumbaz ve güvenlik nedenleriyle laboratuvar önlüğü ve eldiven giyme altında yürütülecek vardır. Daha önce belirtildiği gibi, elastomerik biriminin üretim süreci CAD yazılımı ile tasarlanmış kalıpların ardışık kullanım dayanmaktadır. Bunlar, Şekil 2'de gösterildiği ve Tablo 1 'de listelenen 13 parçadan oluşur.

Silikon 1. Hazırlık

1. A kısmının 12 g ve aynı plastik, cam veya Petri kabındaki B kısmının 12 g tartılır ve karıştırılara....

Results

Protokolde tanımlanan imalat, çeşitli fazlar Şekil 3 'de gösterilmiştir.

Tekniğin etkililiğini ve son prototip sonuçlarını değerlendirmek için, modül farklı çalışma koşullarında test edilmiştir. Harici kurulum harekete ve modülün sertlik hem kontrolünü sağlar. Üç vana aktive bir hava kompresör içerir. Bu odalar entegre siliconic tüplere bağlanmış ve basınçlanması sağlandı edilir. Bir vakum pompası modülü sertliği kontrolü için zerre parazit zar entegre bir tüpe bağlanır. Van.......

Discussion

Bu protokolde açıklanan teknik, modüler uyumlu yapılar için kullanılabilen pnömatik olarak çalıştırılan bir yumuşak ünitenin üretilmesini sağlar. Kalıpların tasarımı ve basit montajı sayesinde, 7 ana adımla yaklaşık 4 saatte komple bir modül üretmek mümkündür. İmalat süreci, kolayca bulunabilen belirli malzemeleri içerir ve çalışma çeker ocak altında yapılmalıdır. Modül hareketini ve sertleştirmeyi etkinleştirmek için hava valfleri, hava kompresörü ve vakum pompasını içeren harici bir kurulum gereklidir.

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Ecoflex 00-50 Deneme Kiti	SmoothOn		Yumuşak ünitenin imalatı için kullanılır, eşit miktarda sıvı parça A (baz) ve B (katalizör)
Lateks	Antichit ve agrave; Belsito		Granül sıkışma membranının imalatı için kullanılır
Peroksit ile Kürlenmiş Silikon Boru Cole	Parmer	T-06411-59	Odaları harekete geçirmek ve vakum uygulamak için kullanılır
PET genişletilebilir örgülü kılıf	RS	408-249	Dış örgülü kılıfın imalatı için kullanılır
Silikon Kauçuk	Momentive	127374	Çalıştırma tüplerini cihaza sabitlemek için kullanılır. modül
Parafilm	Cole Parmer	EW-06720-40	Lateks membranı vakum tüpüne sabitlemek için kullanılır
Çeker ocak Secuflow	Groupe Waldner		Çalışma alanı
Hassas terazi	KERN EW		Silikon, lateks ve kahve tozunu ağırlıklandırmak için kullanılır
Fırın/gaz giderici	Heraeus		Silikonun gazını almak ve kürlenme süresini azaltmak için kullanılır
Vakum pompası	DVP Vakum Teknolojisi		Lateks membrana vakum uygulamak için kullanılır