研究人員設(shè)計(jì)一個(gè)軟機(jī)器人來改善肺部檢查

科羅拉多大學(xué)博爾德分校機(jī)械工程系的資深人士正在設(shè)計(jì)一種新的軟機(jī)器人，以提高醫(yī)生檢查患者肺部最深處的能力。

目前，只有一個(gè)系統(tǒng)可以到達(dá)肺部底部——一種可能引起炎癥的硬質(zhì)導(dǎo)管。機(jī)械工程專業(yè)的學(xué)生團(tuán)隊(duì)正在與醫(yī)療器械公司美敦力合作，使導(dǎo)管的尖端更加靈活。

“我們的客戶希望通過用非常柔順和柔軟的材料替換設(shè)備的末端來減輕身體的壓力，特別是與今天使用的材料相比，”該團(tuán)隊(duì)的物流經(jīng)理 Maxwell Anderson 說。“我們正在嘗試為尖端創(chuàng)建一個(gè)軟機(jī)器人，這將使醫(yī)生能夠更好地控制末端，并減少對(duì)患者的磨損。”

作為該系高級(jí)設(shè)計(jì)課程的一部分，學(xué)生們正在處理這個(gè)項(xiàng)目。他們花了一個(gè)學(xué)年研究、設(shè)計(jì)、成型和測試他們的軟機(jī)器人原型的各種迭代。

迭代設(shè)計(jì)過程

該團(tuán)隊(duì)的基線設(shè)計(jì)是一個(gè)中空的硅膠管，外面有氣泡。當(dāng)軟機(jī)器人被氣壓充氣時(shí)，氣泡會(huì)膨脹，這會(huì)導(dǎo)致管子彎曲。學(xué)生們解釋說，彎曲運(yùn)動(dòng)是他們?cè)O(shè)計(jì)的關(guān)鍵方面，因?yàn)檫@種配置使軟機(jī)器人能夠穿過肺部的較深部分。

“導(dǎo)管在手術(shù)過程中仍然完成大部分工作，然后醫(yī)生在最后控制軟機(jī)器人來移動(dòng)尖端，”該團(tuán)隊(duì)的項(xiàng)目經(jīng)理 Renée Schnettler 說。“它可以鉤入不同的區(qū)域，并允許醫(yī)生通過它發(fā)送針頭，以采集他們正在研究的任何肺組織樣本。”

該團(tuán)隊(duì)表示，他們不斷制作新的原型以進(jìn)行測試。自 2021 年秋季以來，研發(fā)過程已產(chǎn)生 55 個(gè)原型。

“我們一直在做的很多事情都是基于我們的基線設(shè)計(jì)，”團(tuán)隊(duì)中的 CAD 工程師 Isaac Martinez 說。“我們觀察原型的表現(xiàn)，并嘗試改變某些尺寸。那將是一次迭代。然后我們改變另一個(gè)方面，比如氣泡的數(shù)量，這成為第二次迭代。我們一直在嘗試從很多不同的原型。”

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