设计,建模和控制用于呼吸辅助的软腹部压缩机器人

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 康复机器人 康复机器人
• 呼吸系统生理学 呼吸系统生理学

背景情况:

• 呼吸辅助对于治疗呼吸系统疾病和帮助术后康复至关重要.
• 当前的刚性呼吸器装置存在风险;需要更安全,适应性的解决方案.
• 软机器人提供了个性化,非侵入性患者支持的潜力.

研究的目的:

• 开发和验证一种用于呼吸辅助的新型软腹部压缩机器人 (SACR-RA).
• 通过动态调整腹部压力来实现个性化和适应性呼吸支.
• 改善患者康复和减少呼吸道肌肉负担.

主要方法:

• 开发并实验验证了一种用于软气动执行器的压力变形模型.
• 创建了一个人类呼吸模型,将辅助水平与肺部状况联系起来,以便灵活控制.
• 设计和实施呼吸模式和强度控制策略.
• 使用呼吸流和电肌图实验验验证了SACR-RA的有效性.

主要成果:

• 软腹部压缩机器人 (SACR-RA) 展示了精确的压力变形特性.
• 人类呼吸模式促进了基于患者状况的适应性控制策略.
• SACR-RA显著增强了呼吸道空气流和气体交换.
• 减少的电肌图学活动表明呼吸道肌肉负担有所降低.

结论:

• 新型软腹部压缩机器人用于呼吸辅助 (SACR-RA) 为刚性设备提供了安全有效的替代方案.
• 个性化和自适应的压力控制可以提高呼吸功能和患者舒适度.
• 在患有呼吸道疾病的患者中,SACR-RA有望改善康复结果.