集成的压电振动和现场力传感器,用于低创伤组织透
Bingze He1,2, Yao Guo1,2, Guangzhong Yang1,2
1Institute of Medical Robotics, School of Biomedical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China.
Cyborg and bionic systems (Washington, D.C.)
|October 23, 2025
概括
这项研究引入了一种用于微创手术的集成压电模块 (IPEM). IPEM使用振动辅助透和实时力传感来减少神经探针植入等手术期间的组织创伤.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 微创手术需要精确的仪器,实时的力量反,以最大限度地减少组织损伤.
- 现有的小型化手术工具在实现受控的透和精确的力传感方面面临着挑战.
研究的目的:
- 开发一个集成的压电模块 (IPEM),结合振动辅助透和微观操纵的现场力传感.
- 验证IPEM在减少组织创伤和实现精确外科手术任务方面的表现.
主要方法:
- 设计了一个带有压电执行器和探针的IPEM,用于轴向微振动 (4,652 Hz).
- 使用压电效应进行实时接触和透力测量的集成力传感.
- 进行了静态/动态力测试,凝幻影实验和体内小鼠大脑植入研究.
主要成果:
- 强度感应装置的高线性,灵敏度 (9.3 mV/mN) 和精度 (MAE < 0.3 mN) 的证明.
- 在幻影测试中,振动激活显著降低了穿孔和插入力.
- 在体内实验中,小鼠大脑的透阻力降低了33%,使得无创电极植入成为可能.
结论:
- 通过整合执行和传感,IPEM为智能手术仪器提供了一种新的解决方案.
- 这项技术通过实现精确,低创伤的程序,推进了微手术机器人和大脑机器接口.
