课题基金 / 基金详情

磁导航气管插管机器人关键技术研究

批准号:
92048202
项目类别:
重大研究计划
资助金额:
240.0 万元
负责人:
吕毅
依托单位:
学科分类:
机器人与机构学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
吕毅

项目摘要

结项摘要

吕毅的其他基金

相似基金

相关文献

中文摘要
新冠肺炎属于呼吸系统烈性传染病,危重症治疗中气管插管被视为最高感染风险的职业暴露,因此,进行气管插管机器人的研究十分必要且紧迫。本项目拟采用磁导航原理实现机器人气管插管操作。具体研究内容包括,研究颈前区体外磁体引导气管导管之引航导条尖端磁体,实现准确进入声门;研究基于磁跟踪技术的磁性传感器阵列设计,实现引航导条尖端实时位置和方向的无线跟踪;研究滚轮驱动技术,实现引航导条在非接触力下柔顺深入目标部位;研究共融机器人相关技术,实现机器人柔顺控制,减少气管插管过程中的组织损伤;研究磁耦联技术,实现一次性耗材与机器人驱动部分之间的非接触式连接;进行磁导航气管插管机器人系统集成及工作性能验证。本项目的研究将攻克磁导航、磁跟踪、机器人气管插管损伤控制关键技术,制成临床可用的磁导航气管插管机器人,极大降低医护人员气管插管被感染风险,提高院外突发医疗事件的救治水平,促进我国生命急救体系高水平发展。
英文摘要
Corona virus disease 19 (COVID-19) is severe respiratory system infectious disease, endotracheal intubation for critically ill patients is the highest risk of infection to medical staff. So far, there is rare research on the development of endotracheal intubation robots. Based on the principle of magnetic navigation, this project will research a new mode of endotracheal intubation technology, to realize the operation of robot endotracheal intubation. In detail, this project includes the following parts: Under the navigation of an external magnet at the anterior cervical region, the magnet at the tip of the guide bar of the tracheal tube is entered the glottis accurately. Real-time wireless monitoring and feedback of the motion path of the guide bar using magnetic sensor array based on magnetic tracking technology. The guide bar and tracheal tube are inserted into the target position by roller-driven pipe feeding technology. Through the technology innovation of Tri-Co robots,realize robot flexible action control to reduce the tissue damage during endotracheal intubation. To meet the requirement of disinfection and sterilization of medical equipment, disposable consumables are assembled on robot by magnetic coupling linkage. Finally, realizing the system integration of magnetic navigation endotracheal intubation robot, animal experiment and clinical trial will be conducted to verify the working performance. This project will overcome the key technology of magnetic navigation technology, magnetic tracking technology, and tissue damage control during robot endotracheal intubation, will realize the integration of magnetic navigation endotracheal intubation robot, to reduce the risk of infection and medical staff’s physical and mental overload during endotracheal intubation, to improve the treatment ability of out of hospital medical emergency, to promote the development of high-level life support system in China.
当前的医疗机器人仍以基于“主-从”控制。对于极端、复杂的应用场景,专业医护人员不易或无法在场时,需要“全自动化”的医疗机器人独立或助力“零基础”人员完成相对复杂医疗操作。利用医用磁导航技术,本项目从气管插管操作入手,探索复杂的医疗操作向机器语言转变以实现医疗机器人的全自动化,应对极端医疗应用场景的需要,为我国机器人技术和产业提供源头创新思路与科学支撑。具体研究内容包括:1.刚柔耦合磁导航气管插管机器人设计方法;2.多磁场耦合下人机定位与磁引导管控制方法;3.机器人与人体呼吸道组织无损伤交互机制;4.系统集成与适用性评价。本项目首先从机器人角度出发,对气管插管操作动作进行分解,结合磁导航技术特点,转化为气管插管机器人的工作流程,继而对功能模块进行划分,完成总体设计。其中关键组件包括导航外磁体,磁力柔性引导条,磁感阵列定位机构以及推送机构。通过利用大体标本、图像进行解剖学测量,综合分析得出导航偏转角度、导条需预塑型弧度以及口咽气道内行程等设计参数。继而基于海尔贝克原理,进行外磁体磁路优化,使效能/体积比提高40%。进一步基于磁源通过特性,创新了柔性磁感阵列定位机构设计,指导磁导航操作并对磁力柔性引导条运动轨迹进行追踪。然后通过临床数据采集,得出磁导航机器人的推送力及推送速度。基于人工气道粘液联合3D打印的咽-喉-气道模型构建体外实验台进行测试,获得气管插管过程中,不同部位的力特征曲线;继而基于 LSTM 的运动控制模型,实现无损伤交互机制。体外及大动物实验提示系统可顺利完成操作,无明显组织损伤。本项目的顺利实施具有重大科学意义:1.创新性建立磁导航气管插管技术新模式,解决急危重症或复杂患者智能气道管理方案;2.研制磁导航气管插管机器人装备,解决头颈部自然腔道的磁导航共性技术难题,开拓机器人应用研究的新领域;3.对战场创伤急救、灾害医学救援等亦将产生深远影响。
战略研究类:磁医学发展战略研究
  • 批准号:
    T2241008
  • 项目类别:
    专项项目
  • 资助金额:
    10.00万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    吕毅
  • 依托单位:
磁吻合肝脏快速植入对肝移植围手术期肠道免疫微生态的影响
  • 批准号:
    81470896
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    84.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    吕毅
  • 依托单位:
分散式磁锚定腹腔内手术机器人的研制
  • 批准号:
    81127005
  • 项目类别:
    专项基金项目
  • 资助金额:
    280.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    吕毅
  • 依托单位:
适于胆道和肝血管吻合重建的纳米磁性可降解吻合器研制的相关基础研究
  • 批准号:
    30830099
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    170.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    吕毅
  • 依托单位:
国内基金
海外基金