柔軟 な 内視鏡 を 通し て 手術 ロボット を 駆動 する 管状 伝送 装置

科学分野:

• ロボット
• 機械工学
• バイオメディカルデバイス

背景:

• 柔軟な内視鏡には,高軸硬さ,高トルション硬さ,低屈折硬さを示すトランスミッションチューブを持つ同心的なプッシュプルロボットが必要です.
• 既存のレーザーカットチューブの設計は,しばしば3つの硬さの性質の同時最適化を無視して,曲げ / 歪み硬さの比率に焦点を当てています.
• 現在の設計ではトレードオフが存在し,両者の強い相関性のために,高軸硬さと低屈折硬さを同時に達成することは困難です.

研究 の 目的:

• エンドスコピクロボットのレーザー切断型伝送管の軸性,トルション性,曲折性に関する設計を同時に行う.
• 既存のレーザーカットパターンの軸と屈折の硬さの間の固有の相関を克服する.
• 3つの硬度値の独立した制御を可能にする新しいレーザー材料除去パターンを提案し,検証する.

主な方法:

• 離散曲折セグメントにおける局所的な硬さ非対称性を利用した新しいレーザー材料除去パターンを提案した.
• これらのセグメントは固体チューブセクションによって分離され,全体的な硬さ対称性を達成するためにチューブに沿ってリフリングされます.
• 設計パラメータ化と特性研究のための有限要素分析を使用し,不整列のチューブ間の干渉効果を含みます.
• 製造されたニチノールチューブプロトタイプを使用して実験的に設計を検証した.

主要な成果:

• 提案された離散非対称セグメントの設計は,軸と屈折の硬さの間の相関を効果的に破ります.
• 以前のレーザーパターンと比較して優れた高軸およびトルションの硬さを達成し,低屈折の硬さを維持します.
• 実験的検証は,設計の予測された特性と,プロトタイプの内視ロボットシステムでのアクチュエーションパフォーマンスを確認した.

結論:

• 新しい離散非対称セグメントパターンは,内視鏡ロボットの伝送管の硬さを最適化するための実行可能な解決策を提供します.
• この設計により,軸,トルション,曲げの硬さに対する独立した制御が可能になり,ロボットシステムの機能が向上します.
• この発見は,より効果的で正確な内視ロボットツールの開発に重大な影響を及ぼします.