Рука осьминога вдохновляет будущий хирургический инструмент

Рука осьминога вдохновляет будущий хирургический инструмент

Вдохновленный восемью руками осьминога, устройство было специально разработано для хирургических операций, чтобы позволить хирургу легко получить доступ к удаленным, ограниченным областям тела и, оказавшись там, манипулировать мягкими органами, не повреждая их.
Считается, что устройство может уменьшить количество инструментов и, следовательно, входных разрезов, необходимых при хирургических операциях, при этом часть руки используется для манипулирования органами, в то время как другая часть руки работает.
Устройство, которое было представлено 14 мая в журнале IOP Publishing Bioinspiration and Biomimetics, имеет ключевое преимущество перед традиционными хирургическими инструментами благодаря его способности быстро превращаться из гибкого гибкого инструмента в жесткий и жесткий.

Он был вдохновлен восемью очень гибкими руками осьминога, которые не имеют жесткой скелетной опоры и, таким образом, могут легко адаптироваться к окружающей среде, скручивая, изменяя свою длину или сгибаясь в любом направлении в любой точке вдоль руки.
Однако осьминог может изменять жесткость своих рук, временно трансформируя гибкие конечности в жесткие сегменты, чтобы осьминог мог двигаться и взаимодействовать с объектами.

Чтобы добиться того же эффекта в роботизированной руке, исследователи из Школы перспективных исследований Сант’Анна в Италии сконструировали устройство, состоящее из двух взаимосвязанных идентичных модулей.

Каждый модуль можно было заставить двигаться за счет надувания трех цилиндрических камер, которые были расположены на одинаковом расстоянии внутри модуля. Чередуя и комбинируя надувание трех камер, модуль можно было заставить изгибаться и растягиваться в различных направлениях.
Жесткость двух модулей также можно контролировать, используя «явление заклинивания гранул», при котором гибкая мембрана внутри модуля заполняется гранулированной средой. Когда к мембране прикладывается вакуум, ее плотность увеличивается, и вся мембрана становится жесткой.

Ведущий автор исследования доктор Томмазо Ранзани сказал: «Человеческое тело представляет собой очень сложную и неструктурированную среду, в которой возможности осьминога могут дать несколько преимуществ по сравнению с традиционными хирургическими инструментами.
Как правило, у осьминога нет жестких структур, поэтому он может адаптировать форму своего тела к окружающей среде.

Воспользовавшись отсутствием жесткой опоры скелета, восемь очень гибких и длинных рук могут поворачиваться, изменять свою длину или сгибаться в любом направлении в любой точке руки.’
В своем исследовании исследователи провели ряд тестов на определение характеристик роботизированного устройства, показав, что оно может изгибаться на углы до 255 ° и растягиваться до 62% от своей первоначальной длины. Механизм жесткости смог обеспечить увеличение жесткости с 60% до 200%.

Способность роботизированной руки манипулировать органами во время выполнения хирургических операций была успешно продемонстрирована в смоделированных сценариях, где органы были представлены в виде воздушных шаров, наполненных водой.
«Традиционные хирургические операции часто требуют использования нескольких специализированных инструментов, таких как захваты, ретракторы, системы зрения и диссекторы, для выполнения одной процедуры», — продолжил д-р Ранзани.
«Мы считаем, что наше устройство — это первый шаг к созданию инструмента, способного выполнять все эти задачи, а также достигать удаленных участков тела и безопасно поддерживать органы вокруг целевого участка.’

Дружественные новости