Name: Tasarım ve Yumuşak Modüler Robotlar için bir Elastomerik Birimi Fabrikasyon Minimal İnvaziv Cerrahi (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-11-14T14:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 6 s
Description: Öğrenin, minimal invaziv cerrahi için yumuşak modüler robotlarda kullanılan esnek akışkanlı aktüatörler ve granüler sıkışma mekanizması ile yüksek kıvraklık ve sertlik kontrolü sağlayan üretim yöntemini.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Bu çalışma, STIFF-FLOP FP7-ICT-2011.2.1 Avrupa Projesi (#287728) çerçevesinde Avrupa Komisyonu tarafından desteklenmiştir.

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&#39;de gösterildiği ve Tablo 1 &#39;de listelenen 13 parçadan oluşur. Silikon 1. Hazırlık <ol><li> A kısmının 12 g ve aynı plastik, cam veya Petri kabındaki B kısmının 12 g tartılır ve karıştırılarak, karıştırınız. Not: Malzeme oranlar iki bölümden oluşur, bu durumda, kullanılan özel silikon bağlı olarak değişebilir: Parça A (baz) ve kısım B (katalizörü). Bu oranı 1A kullanılır: 1B ağırlığı. </li><li> Karışımı içeren cam yerleştirin1 bar vakum basıncında bir gaz giderici makinesinde ed silikon malzemeler. Tüm kabarcıklar silikon malzemeden kaldırılır kadar vakum altında cam tutun. Kullanılan silikon için gaz alma işlemi yaklaşık 10 dakika sürer. Malzemeler kabarcıklarının varlığı tamamen arınmış olduğunda, makinenin içine atmosferik basınç ve geri yükleme silikon kullanabilirsiniz. </li></ol> Siliconic Modülü 2. Fabrikasyon <ol><li> Kalıp Meclisi. <ol><li> Sertleşme silindir ve cap_A (Şekil 3a) içine odaları üst yerleştirin. </li><li> Cap_A ikinci kat etrafında kabukları kapatın. </li></ol></li><li> İlk silikon döküm. <ol><li> Kapağın (Şekil 3b) kenarına monte edilmiş bir kalıbı up içinde silikon dökün. </li><li> Yaklaşık 30 dakika boyunca 60 ° C&#39;de bir fırın içinde kalıp yerleştirin. </li></ol></li><li> Kalıp yeniden düzenlenmesi. <ol><li> Dış kabukları çıkarın ve cap_A (Şekil 3c). </li><li> Odaları bazlar ve cap_B (Şekil 3d) içine sertleştirici silindirden silindir yerleştirin. </li><li> Yukarı doğru modülünün üst yüzeyi ile kapağın (Şekil 3e) kenarları arasında 10 mm&#39;lik bir boşluk olması için 10 mm kayar, modül üzerine yeniden kabukları kapatın. </li></ol></li><li> İkinci silikon döküm. <ol><li> Üst tarafı (yani, aynı zamanda sertleştirme silindir kadar) (Şekil 3f) kapsüllerinin kenarına yeniden düzenlenmiş kalıp up içinde silikon dökün. </li><li> Yaklaşık 30 dakika boyunca 60 ° C&#39;da bir fırın içine kalıp koyun. </li><li> Dış kabukları, cap_B ve (sertleştirme silindir hariç) odaları (Şekil 3g) sökün. </li></ol></li></ol> Tüpler 3. Yerleştirme <ol><li> Aynı istenilen uzunluğa (örneğin 300 mm) 3 tüpleri kesin. </li><li> Ob olmadan 10 mm, her borunun bir ucu etrafında siliconic tutkal koyuntüpler Structuring. </li><li> Siliconic birimi (Şekil 3h) kanalları adanmış 2 mm iç tüpler yerleştirin. </li><li> Oda sıcaklığında 12 dakikalık bir vulkanizasyon süresi izin verir ya da daha yüksek bir sıcaklıkta bir fırın içine modülü koymak - Kurutma işlemini hızlandırmak için (50 ° 60 °). </li></ol> Kıvrımlı Örgülü Kılıf 4. Fabrikasyon <ol><li> Genişletilebilir örgülü kılıf (modülün yaklaşık 15 kat yükseklik) 700 mm kesin. </li><li> Çapı 30 mm ve kabuğun içinde uzunluğu 250 mm metal silindir yerleştirin. </li><li> Aşağı doğru itin ve kıvrımın yaratmak amacıyla, silindir üzerinde kaydırarak kılıfı zorlar. </li><li> Bir kalıcı deformasyon elde edilene kadar mekanik 2-3 dakika boyunca 350 ° C&#39;de bir ısıtma tabancası ile bir kelepçe ve ısı ile yerine kılıf düzeltin. </li><li> Kılıf soğumasını ve iç silindir kaldırmak edelim. </li></ol> Dış Kılıf 5. Entegrasyon <ol><li> Geçcap_C deliklerinden borular. </li><li> Cap_C içine silikon 3 g dökün. </li><li> Çalışma düzlemi daha yüksek bir desteğe cap_C sıkıştırın. </li><li> Daha önce cap_C halinde imal modülün alt tarafı yerleştirin. </li><li> Modül etrafında kıvrılmış kılıfı kaydırın. </li><li> Cap_C içinde kılıfın ilk kıvrımın itin ve yeni dökülmüş silikon (Şekil 3i) içine batırın. </li><li> Yaklaşık 20 dakika boyunca 60 ° C&#39;da bir fırın içine kalıp koyun. </li><li> Cap_D (Şekil 3j) kullanılarak, üst tarafında kılıf düzeltmek için noktadan 5,1-5,6 aynı işlemi tekrarlayın. </li><li> Cap_C ve cap_D çıkarın. </li><li> Merkezi silindir (Şekil 3k) sökün. </li></ol> Granül Karıştırma Membran 6. Fabrikasyon <ol><li> Plastik bardak sıvı lateks 5 g dökün. </li><li> Yüzey kadar sıvı lateks içindeki membran (Şekil 2&#39;de gösterildiği gibi, son parça) için silindir daldırıntamamen kaplıdır. </li><li> 20 dakika boyunca bir başlık altında kurumaya bırakın. </li><li> Tekrarlayın noktalar 6.2 ve 6.3. </li><li> Kalıptan membran çıkarın. </li></ol> Granül Karıştırma Membran 7. Yerleştirme <ol><li> Bir boru arzu edilen uzunlukta (çapı 2 mm) (örneğin, 300 mm) kesin. </li><li> Yaklaşık 100 mm naylon 2 dokusunun bir kare parça kesin ve bir plastik film ya da parafın yapıştırıcı kullanarak bu doku ile tüpün bir ucunu kapatmak. </li><li> Kahve tozunun 4 g tartılır ve bir membran doldurun. </li><li> Dolu zarının içindeki tüp (filtreli sonu) yerleştirin ve bir plastik parafin film kullanarak tüp etrafında sabitleyin. </li><li> Tüp (membran sert olur) diğer tarafta bir vakum uygulayın. </li><li> Siliconic modülü (Şekil 3L) boş, merkezi kanal içinde membran yerleştirin. </li><li> Silikon modülüne sertleştirme zar uçlarını Tutkal. </li><li> Üst etrafında halkalar kapatınmodülü (Şekil 3m) yan. </li><li> Yüzey düzeltme amacıyla halkalar halinde silikonun 2 g dökün. </li><li> Kaputun altında ya da 60 ° &#39;de bir fırında silikon kurumasını bekleyin. </li><li> Halkalarını çıkartın. </li><li> Noktaları alt tarafı için 7.11 ile 7.8 (Şekil 3n) tekrarlayın. </li></ol>

<ol><li>Scott, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Completely+transvaginal+NOTES+cholecystectomy+using+magnetically+anchored+instruments%5BTitle%5D)+AND+%22Surgical+Endoscopy%22%5BJournal%5D)">Completely transvaginal NOTES cholecystectomy using magnetically anchored instruments.</a> Surgical Endoscopy. 21, 2308-2316 (2007).</li>
<li>Vitiello, V., Lee, S., Cundy, T., Yang, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emerging+Robotic+Platforms+for+Minimally+Invasive+Surgery%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Reviews+in+Biomedical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Emerging Robotic Platforms for Minimally Invasive Surgery.</a> IEEE Reviews in Biomedical Engineering. 6, 111-126 (2013).</li>
<li>Vyas, L., Aquino, D., Kuo, C. -H., Dai, J. S., Dasgupta, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flexible+Robotics%5BTitle%5D)+AND+%22BJU+International%22%5BJournal%5D)">Flexible Robotics.</a> BJU International. 107, 187-189 (2011).</li>
<li>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).</li>
<li>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).</li>
<li>Burgner, J., Swaney, P. J., Lathrop, R. A., Weaver, K. D., Webster, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Debulking+From+Within%3A+A+Robotic+Steerable+Cannula+for+Intracerebral+Hemorrhage+Evacuation%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Biomedical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Debulking From Within: A Robotic Steerable Cannula for Intracerebral Hemorrhage Evacuation.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 60, 2567-2575 (2013).</li>
<li>Tortora, G., Ranzani, T., De Falco, I., Dario, P., Menciassi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Miniature+Robot+for+Retraction+Tasks+under+Vision+Assistance+in+Minimally+Invasive+Surgery%5BTitle%5D)+AND+%22Robotics%22%5BJournal%5D)">A Miniature Robot for Retraction Tasks under Vision Assistance in Minimally Invasive Surgery.</a> Robotics. 3, 70-82 (2014).</li>
<li>Laschi, C., Cianchetti, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soft+Robotics%3A+new+perspectives+for+robot+bodyware+and+control%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Bioengineering+and+Biotechnology%22%5BJournal%5D)">Soft Robotics: new perspectives for robot bodyware and control.</a> Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 2, (2014).</li>
<li>Loeve, A., Breedveld, P., Dankelman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scopes+too+flexible...and+too+stiff%5BTitle%5D)+AND+%22Pulse%2C+IEEE%22%5BJournal%5D)">Scopes too flexible...and too stiff.</a> Pulse, IEEE. 1, 26-41 (2010).</li>
<li>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).</li>
<li>Bionic Handling Assistant, Festo. , Available from
 
 <a target="_blank" href="http://www.festo.com/cms/en_corp/9655.htm">http://www.festo.com/cms/en_corp/9655.htm</a> (2010).</li>
<li>Smith, K., Kier, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Trunks%2C+tongues%2C+and+tentacles%3A+Moving+with+skeletons+of+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22American+Scientist%22%5BJournal%5D)">Trunks, tongues, and tentacles: Moving with skeletons of muscle.</a> American Scientist. 77, 28-35 (1989).</li>
<li>Walker, I. Some issues in creating “invertebrate” robots. International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines, , (2000).</li>
<li>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).</li>
<li>Laschi, C., Mazzolai, B., Cianchetti, M., Margheri, L., Follador, M., Dario, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Soft+Robot+Arm+Inspired+by+the+Octopus%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Robotics+%28Special+Issue+on+Soft+Robotics%29%22%5BJournal%5D)">A Soft Robot Arm Inspired by the Octopus.</a> Advanced Robotics (Special Issue on Soft Robotics). 26, 709-727 (2012).</li>
<li>STIFF-FLOP FP7-ICT-2011.2.1 European Project. , Available from
 
 <a target="_blank" href="http://www.stiff-flop.eu/">http://www.stiff-flop.eu/</a> (2011).</li>
<li>Chianchetti, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soft+robotics+technologies+to+address+shortcomings+in+today%E2%80%99s+minimally+invasive+surgery%3A+the+STIFF-FLOP+approach%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Robotics%22%5BJournal%5D)">Soft robotics technologies to address shortcomings in today’s minimally invasive surgery: the STIFF-FLOP approach.</a> Soft Robotics. 1, 122-131 (2014).</li>
<li>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).</li>
<li>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).</li>
<li>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).</li>
<li>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).</li>
</ol>

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.

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. 
<p class='j...

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 geçmek mümkün değildir aletleri, sert ve yarı sert doğa esas 3. Beceri ve hareketlilik kullanılarak geliştirilebilir eklemli ve hiper-gereksiz daha geniş ve daha karmaşık bir çalışma alanı kapsayabilir robotlar, incivücuttaki belirli bir hedef daha kolay 4, 5, 6, ulaşılacak ve 7 gerektiğinde geri çekme sistemleri olarak çalışmaya olanak. Esnek manipülatör böylece geleneksel araçlarla daha güvenli temas, doku uyumu artırabilir. Ancak, bu manipülatörler genellikle hedefe ulaşıldığında istikrar eksikliği ve genellikle çevredeki dokulara 8, temas kontrol edemez 9. Çalışmalar bu tür ahtapot kolu 10 ve fil gövde 11 olarak biyolojik yapılar üzerinde, son zamanlarda tasarımını ilham Bir Özgürlük (DOFs) ait Derecelerin gereksiz sayısı ve kontrol sertlik 12 ile esnek deforme olabilen ve uyumlu manipülatörler. Bu tip cihazların 13, 14, 15. Genel olarak, yumuşak ve esnek bir malzeme ile imal edilen, yüksek kuvvetler manipülatörler üretilmesini garanti etmezler pasif yaylar, akıllı materyaller, pnömatik elemanları veya tendonların kullanmaktadır. TO STIFF-FLOP (cerrahi işlemler için Rijitlik kontrol esnek ve Öğrenebilir manipülatör) manipülatör geçtiğimiz günlerde ahtapot yetenekleri esinlenerek NOTES ve SPL için yeni bir cerrahi aygıt olarak sunulmuştur. Önceki yumuşak manipülatörlerin sınırlamaları aşmak için, yüksek beceri, yüksek kuvvet ve kontrol sertlik 16 yanı sıra yumuşak bir gövdeye sahip. Manipülatör mimarisi modüler yaklaşıma dayanmaktadır: birden fazla üniteye, aynı yapı ve işlevleri ile birlikte entegre edilmiştir. Tek bir birim, Şekil 1 &#39;de gösterilmiştir. Bu çok fazlı bir imalat ile elde edilen bir elastomerik silindir üzerine dayanır. Kalıp ve döküm bileşenleri süreçlerinin montaj aşamaları (akışkan çalıştırılması için) üç boş odaları ve bir oyuk merkezi kanal 17 (konut için granül sıkışma tabanlı mekanizma 18) gömülü mümkün kılmaktadır. Odalar, böylece 120 ° &#39;de yer almaktadırir kombine enflasyon yönlü hareket ve uzama üretir. Buna ek olarak, harici bir örgülü kılıf böylece (eğilme ve uzama) modülü harekete odası harekete etkisi optimize, basınçlı zaman akışkan odaların dışa radyal genişlemesini sınırlamak için dışarıdan yerleştirilir. Orta kanal granüler malzeme ile doldurulmuş bir dış zar oluşan silindirik bir cihaz ev sahipliği yapmaktadır. Bir vakum basıncı uygulandığında, tüm modülü özelliklerini etkileyen bir sertleşme neden elastik özelliklerini değiştirir. Hareket ve sertlik performansları bir hava kompresörü ve odaları ve sertleştirme kanalında vakum etkinleştirmek için bir vakum pompası harekete geçirmek için üç basınç valfleri dahil harici kurulum tarafından kontrol edilir. Sezgisel bir kullanıcı arayüzü modülü içindeki tahrik ve vakum basınçları kontrol sağlar. Bu yazıda fabricatio detaylarıBu manipülatör ve raporlar temel hareket yetenekleri en önemli sonuçları tek modül n süreci. Cihazın modüler doğası göz önüne alındığında, imalat ve sadece tek bir modülün performans değerlendirmesi de sonuçları uzatılabilir ve iki veya daha fazla modül entegre bir çok modül manipülatör temel davranışlarını tahmin sağlar.

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

tasarım ve yumuşak modüler robotlar için bir elastomerik birimi fabrikasyon minimal İnvaziv cerrahi

Design and Fabrication of an Elastomeric Unit for Soft Modular Robots in Minimally Invasive Surgery

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 ° &#39;ye kadar eğmek ve başlangıç ​​uzunluğunun% 66 kadar uzatmak mümkün olduğunu göstermektedir. Modül 47 N maksimum güç üretir ve onun sertliği% 36 kadar artırabilir.

Protokolde tanımlanan imalat, çeşitli fazlar Şekil 3 &#39;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....

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.

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

In recent years, soft robotics technologies have aroused increasing interest in the medical field due to their intrinsically safe interaction in ...

Bu protokolün genel amacı, minimal invaziv cerrahide kullanılmak üzere multimodal bir manipülatöre entegre edilecek yumuşak bir ünite üretmektir. Bu yöntem, yüksek becerikliğe ve sertleşme kabiliyetine sahip yumuşak bir manipülatörün üretim prosedürünün nasıl optimize edileceğini göstererek yumuşak robotik alanındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin temel avantajı, çok hızlı ve düşük maliyetli olmasıdır.Ek olarak, manipülatörün performansını artırmak için multimodal bir mimari oluşturmak amacıyla nihai ürün çoğaltılabilir. Genel olarak, bu yöntemde yeni olan kişiler zorluk yaşayabilirler çünkü karmaşık şekillere sahip silikon modüller genellikle çok aşamalı bir döküm prosedürü gerektirir ve optimizasyon süreci sıklıkla zaman alıcıdır. Bu yöntemin görsel olarak gösterilmesi kritiktir; zira dış kalıp üretim adımları, nihai amaç için tamamen modifiye edilmiş ticari bir kalıba dayandıkları için öğrenilmesi zor süreçlerdir.Prosedür, laboratuvarımdan PhD öğrencisi Jada Bon ve araştırma asistanı Margarita Blanco tarafından gösterilecektir. Silikonu hazırlamak için aynı Petri kabına 12 gram A parçası ve 12 gram B parçası ekleyin ve bunları birlikte karıştırın. Ardından, karıştırılmış silikonu bir bar vakum basıncı altında bir DGAs'ye yerleştirin.Silikon materyaldeki tüm kabarcıklar giderilene kadar materyali vakum altında tutun. Bu işlem genellikle yaklaşık 10 dakika sürer; materyaller tamamen kabarcıklardan arındığında vakumu bırakın ve artık kullanıma hazır olan silikonu çıkarın. Önce sertleştirici silindiri ve bölme üst kısımlarını A kapağına yerleştirip ardından kabukları çevresinden kapatarak kalıbı monte edin.Silikonu, montajı tamamlanmış kalıbın içine, kabukların kenarına kadar dökün. Fırını 60 °C sıcaklığa ayarlayın ve doldurulmuş kalıbı fırına yerleştirin. Silikonun yaklaşık 30 dakika boyunca kürleşmesini bekleyin.Sertleşmiş silikondan dış kabukları ve A kapağını çıkarın. Ardından, odacıkların tabanından gelen silikon modülleri ve sertleştirici silindiri B kapağının içine yerleştirin. Kabukları modülün etrafında tekrar kapatın; modülün üst yüzeyi ile kabukların kenarları arasında 10 mm boşluk kalacak şekilde onları 10 mm yukarı kaydırın. Yeniden düzenlenen kalıbın içine, üst taraftaki kabuk kenarlarına kadar ek silikon dökün.Yeni dökülmüş silikonu 60 °C'deki bir fırında yaklaşık 30 dakika boyunca kürleyin. Dış gövde kapağını (B) ve sertleştirme silindiri hariç tüm bölmeleri çıkarın. Üç milimetre çapındaki silikon tüpleri yaklaşık 30 cm uzunluğunda kesin.Her bir tüpün bir ucunun dış kısmına, ilk 10 milimetre boyunca silikon yapıştırıcı sürün. Ardından tüpleri, silikon ünitedeki iki milimetrelik özel kanalların içine yerleştirin.Yapıştırıcının 12 dakika boyunca kürlenmesini bekleyin. Oda sıcaklığında, 70 santimetre uzunluğunda genişleyebilir örgü kılıf kesin ve ardından kılıfın içine üç santimetre çapında ve 25 santimetre uzunluğunda metalik bir silindir yerleştirin. Sonrasında, kıvrımlar oluşturmak için kılıfı silindirin üzerine doğru bastırarak zorlayın.Kılıfı bir kelepçe ile mekanik olarak sabitleyin ve bir ısı tabancasıyla 350 °C'de iki ila üç dakika boyunca ısıtın. Kalıcı bir deformasyon elde etmek için kılıfın oda sıcaklığına soğumasını bekleyin ve ardından iç silindiri çıkarın. Silikon ünitesinden gelen tüpleri C kapağının deliklerinden geçirin. Ardından, C kapağına üç gram DGA silikonu dökün ve daha önce hazırlanmış olan modülün alt tarafını C kapağının içine kaydırın. Sıkıştırılmış kılıfı modülün etrafına geçirin, ilk sıkıştırmaları C kapağının içine itin ve bunları yeni dökülmüş silikonun içine daldırın.Fırını 60 °C sıcaklığa ayarlayın ve örneği yaklaşık 20 dakika boyunca içine yerleştirin. Silikon kürlendikten sonra, kılıfı üst taraftan sabitlemek için kapak D'yi kullanarak aynı işlemi diğer taraf için tekrarlayın. Silikon üst tarafta da kürlendiğinde, modülün alt ve üst kısmındaki kapak C ve kapak D'yi sırasıyla çıkarın.Son olarak, sertleştirici silindiri tüm silikon üniteden çıkarın. Plastik bir bardağa birkaç gram sıvı lateks dökün ve yüzey tamamen kaplanana kadar içerideki membran silindirini sıvı lateksin içine daldırın. Ardından silindiri lateksten çıkarın ve membranın çeker ocak altında 20 dakika boyunca kurumasına izin verin.Ardından, malzemeyi tekrar latekse daldırarak ve 20 dakika daha kurumaya bırakarak ikinci bir katman oluşturun. Kuruduktan sonra membranı kalıptan çıkarın. İki milimetre çapındaki bir tüpü 30 santimetre uzunluğunda kesin.Ardından, 10 milimetreye 10 milimetre boyutunda bir naylon doku parçası alın ve tüpün bir ucunu bu dokuyu kullanarak hızlı yapıştırıcı ile kapatın. Daha sonra, yaklaşık dört gram granül kahve tartın ve membranı tozla mümkün olduğunca doldurun. Tüpün filtreli ucunu dolu membranın içine yerleştirin ve tüpün etrafına sabitleyin.Plastik bir film kullanarak, membranı sertleştirmek için tüpün diğer tarafına vakum uygulayın ve ardından membranı silikon modülün boş merkezi kanalının içine yerleştirin. Daha sonra, sertleştirilen membranın uçlarını silikon modüle yapıştırın. Modülün alt tarafındaki halkayı kapatın.Yüzeyi düzlemek için halkaya bir miktar taze silikon dökün ve silikonun bir çeker ocuk altında kurumasını bekleyin. Son olarak, halkaları çıkarın ve aynı prosedürü modülün üst tarafı için tekrarlayın. Her üç hazne aynı basınçla eş zamanlı olarak harekete geçirildiğinde, modül sıfır bar değerindeki 50 milimetre uzunluğundan başlayarak uzar; 0,65 bar basınç ile modül, yaklaşık %66'ya denk gelen 33,3 milimetrelik bir uzama ile 83,3 milimetreye ulaşır. Haznelerden yalnızca bir veya ikisinin kullanılması düzeneğin bükülmesine neden olacaktır.Modül, tek odacık bükülmesinde 120 dereceye kadar, iki odacık bükülmesinde ise 80 dereceye kadar bükülebilmektedir. Her iki durumda da, odacıklar yaklaşık 0.3 bar şişirildiğinde belirgin bir bükülme başlar. Modül, tek bir odacık aktive edildiğinde 24.1 Newtons'tan başlayarak üç odacık şişirildiğinde 47.1 newtons'a kadar kuvvet üretebilmektedir.Bu teknikte uzmanlaşıldığında, uygun şekilde uygulandığı takdirde işlem dört saat içinde tamamlanabilir. Bu teknik, yumuşak robotik alanındaki araştırmacıların yumuşak yapılar için akışkanik, aktüasyon ve değişken sertlik teknolojilerinin kombinasyonunu keşfetmelerine olanak sağlar. Bu videoyu izledikten sonra, yumuşak malzemelerin kalıplanmasının nasıl yönetileceği ve esnek 3D hesaplayıcıların değişken sertlik mekanizmasıyla nasıl entegre edileceği konusunda iyi bir anlayışa sahip olmalısınız.Silikon ve lateks ile çalışmanın oldukça tehlikeli olabileceğini unutmayın; bu prosedürü gerçekleştirirken çeker ocak altında çalışmak ve eldiven giymek gibi önlemler her zaman alınmalıdır.

design-fabrication-an-elastomeric-unit-for-soft-modular-robots

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Biyomühendislik

Biz bir sıvı enjeksiyon sistemi olarak kalıp tasarımı ve modifiye desikatöre için erimiş birikimi modelleme 3D yazıcılar kullanarak düşük maliyetli ve sıvı elastomer kauçuk enjeksiyon kalıp cihazların hızlı prototipleme için bir yöntem geliştirdiler.

Sıvı Enjeksiyon için 3D Baskılı Kalıpları Kullanma Tıbbi Cihazlar hızlı ve düşük maliyetli Prototip

Bu el yazması, silikon membranlara dayalı dielektrik elastomer yumuşak aktüatörlerin üretimi için üretim sürecini göstermektedir. Üretimin üç temel aşaması ayrıntılı olarak sunulmaktadır: ince silikon membranların bıçak dökümü; uyumlu elektrotların tampon baskısı; ve tüm bileşenlerin montajı.

Silikon tabanlı Dielektrik Elastomer Aktüatörler Fabrikasyon Süreci

Bu protokol, yumuşak tutucu cihazları üretmek için 3D baskı ve yumuşak litografi tekniklerini birleştiren çubuk tabanlı bir yaklaşımı tanımlar. Bu yaklaşım, bir hazne bileşeni dahil ederek harici bir hava kaynağına olan ihtiyacı ortadan kaldırır ve özellikle minyatür pnömatik kanallar için sızdırmazlık işlemi sırasında tıkanma olasılığını azaltır.

Narin Doku Manipülasyon için Özelleştirilebilir Yumuşak Robotik Pnömatik Tutucu Cihazlar Rod tabanlı Fabrikasyon

Bu kağıt tasarım ve ekstra cismani ultrasonografi için ısmarlama bir robot manipülatör uygulanması tanıtır. Sistem ile 3D baskı ve emniyet yönetimi için mekanik bir debriyaj tarafından yapılan hafif eklem özgürlük beş derece vardır.

Tasarım ve ekstra cismani ultrason için ısmarlama bir robot manipülatör

Bu protokol, kertenkeleden ilham alan yumuşak bir robotun üretim, kontrol ve tırmanma performansının değerlendirilmesi için gerçekleştirilecek adımların ayrıntılı bir listesini sağlar.

Gecko'dan Esinlenilmiş Yumuşak Robotun İmalatı, Kontrolü ve Performans Değerlendirmesi

Bu protokol, inme hastaları için parmak rehabilitasyonuna yardımcı olmak üzere uyarlanmış esnek, giyilebilir bir süper sayısal robotik uzuv sunar. Tasarım, kesintisiz insan-robot etkileşimini kolaylaştırmak için bir bükülme sensörü içerir. Hem sağlıklı gönüllüleri hem de inme hastalarını içeren deneyler yoluyla doğrulama, önerilen çalışmanın etkinliğini ve güvenilirliğini vurgulamaktadır.

Kronik İnme Hastaları için Esnek Giyilebilir Supernumerary Robotik Uzuv

Robotik yardımlı cerrahi son yıllarda oldukça popüler hale geldi. Burada, modüler bir robotik cihaz kullanılarak robotik yardımlı gastrik kama rezeksiyonunun gösterilmesi de dahil olmak üzere üst gastrointestinal prosedürler için standart bakım sunulmaktadır.

Cerrahide Robotik: Modüler Robotik Platform Tahrikli Gastrik Kama Rezeksiyonu

Bu protokol, domuz modelinde Tek portlu (SP) robotik transsanal toplam mezorektal eksizyon (taTME) göstermekte olup, minimal invaziv rektal cerrahi için prosedürel fizibilite, teknik adımlar ve preklinik uygulanabilirliği vurgular.

Domuz modelinde tek portlu robotik transsanal toplam mezorektal eksizyon (Sus scrofa domesticus)

Pulsatil akış biyoreaktör kültürü damar düz kas hücreleri ile Elastomerik PGS iskeleler, görece kısa bir kültür dönemde, yerli ECM üretim ile gelecek vaat eden küçük çaplı arter yapıları neden olabilir.

Elastomerik PGS Arter Doku Mühendisliği Yapı iskeleleri

Burada, polimerik mikroiğnelerin fotolitografi ile kalıpsız bir üretim sürecini tanımlayan bir protokol sunuyoruz.

Fotolitografiyle polimerik Microneedle Dizi Fabrikasyon

Öğrenin, minimal invaziv cerrahi için yumuşak modüler robotlarda kullanılan esnek akışkanlı aktüatörler ve granüler sıkışma mekanizması ile yüksek kıvraklık ve sertlik kontrolü sağlayan üretim yöntemini.

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

Daha fazla video keşfet