Дослідники розробляють повністю пневматичний нейрохірургічний робот

"Зрештою, ми хочемо, щоб медичні вироби покращили результати пацієнтів і, в будь-якому разі, не погіршили ситуацію", - сказав Девід Комбер, докторант четвертого курсу університету Вандербільта, який працював над цим пристроєм.

За словами Комбера, дослідники підійшли до цього завдання, розробивши та створивши гнучкі пускачі на базі сильфона, які використовують кроковий механізм, подібний до того, як працює механічний олівець, щоб переміщати пристрій невеликими кроками. Це запобігає надмірному розширенню системи та заподіяння шкоди пацієнту у разі відмови комп'ютера чи обладнання.

Сили тертя всередині цих приводів також мали бути вирішені, щоб система діяла максимально гладко. Щоб зменшити ці сили, конструктори побудували приводи з поршнями із графіту, які зазвичай використовуються як суха мастило, та циліндрами зі скла. Вирівнювання також враховувалося при спробі зменшити сили тертя та запобігти зв'язуванню в пристрої.

«Конструкція для складання роботів вимагала регульованого вирівнювання декількох деталей, що спалюються, таких як підшипники журналу на лінійних напрямних стержнях; штоки поршня, приєднані до розсувних пластин, а поршневі штанги, приєднані до зубчастих ременів », - сказав Комбер. «Я в кожному випадку використовував рішення - це отвір, який добре розклався з гайками та шайбами. Я коригував кожне вирівнювання по відчуттю, поки тертя здавалося мінімальним ».

Одна з найбільших проблем, з якою стикається пристрій, виникла з його необхідності ефективно працювати в тісних просторах і потужних магнітних полях МРТ-апарата. Електромеханічні пристрої не можуть бути використані в пристрої, оскільки створені ними магнітні поля перешкоджатимуть зображенню МРТ. Однак пневматичні пристрої виробляють обмежене магнітне поле і не заважають зображенню. Для подальшого зменшення впливу магнітних полів на зображення МРТ і самого пристрою робот був побудований з використанням переважно неферромагнітних матеріалів.

Пристрій розроблений таким чином, щоб бути досить компактним, щоб вмістити всередину МРТ з пацієнтом. Це було зроблено шляхом максимізації об'єму, доступного для пристрою, розміщення його на ліжку МРТ над головою пацієнта. Потім механізми всередині пристрою були кінематично з'єднані, щоб мінімізувати довжину ходу і, таким чином, довжину приводу поршнево-циліндрового. Об'ємні компоненти системи, включаючи датчики тиску і клапани, утримуються в окремому приміщенні, щоб уникнути перешкод на МРТ, і підключаються до пристрою довгими трубопроводами.

Незважаючи на те, що поточна ітерація пристрою є специфічною для процедури та місця, команда вважає, що технологія може бути використана за один день у ряді різних медичних застосувань.

"Технології, які ми тут розробляємо, можна пристосувати до інших частин анатомії", - сказав Комбер. "Але це, безумовно, вимагало б переробити дизайн, щоб легко інтегруватися з новою анатомією".