Σχεδιασμός, κατασκευή και έλεγχος μηχανοτρονικής διάταξης για αναγνώριση μηχανικών παραμέτρων ιστών

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μέτρηση δυνάμεων μικρομετρικής ακρίβειας που αναπτύσσονται κατά την εισαγωγή του ενδοσκοπίου σε υλικό που προσομοιώνει την ανδρική ουρήθρα. Για τον σκοπό αυτό κατασκευάσθηκε σύστημα κοχλία ανακυκλοφορούντων σφαιριδίων το οποίο μπορεί να κινηθεί με μικρομετρική ακρίβεια υπό την επίδραση ελέγχου IPD. Πάνω στο φορείο είναι προσδεμένος αισθητήρας 6 βαθμών ελευθερίας και πάνω του, μεταλλικός άξονας ο οποίος προσομοιώνει το ενδοσκόπιο. Το φορείο εκτελεί κίνηση εισαγωγής / εξαγωγής του ενδοσκοπίου σε ελαστικό σωλήνα που προσομοιώνει την ουρήθρα. Ταυτόχρονα ο αισθητήρας καταγράφει τις δυνάμεις που δέχεται το ενδοσκόπιο από τα τοιχώματα της ουρήθρας, ως συνάρτηση των μετατοπίσεων που αυτό εκτελεί κατά μήκος του κοχλία. Απώτερος σκοπός των πειραμάτων είναι ο προσδιορισμός του μοντέλου προσομοίωσης του υλικού της ουρήθρας για χρήση σε εικονικά περιβάλλοντα εξομοίωσης χειρουργικών επεμβάσεων.

This thesis deals with the measurement of micrometric accuracy of the forces that are developed during the insertion of an endoscope tool in a material that simulates the male urethra. For this reason, a ball screw system was developed, that it can move with micrometric accuracy, under the application of IPD control. On the bed of the ball screw system a 6 DOF sensor is attached and on it a steel shaft that simulates the endoscope. The bed movement inserts / retracts the endoscope through an elastic tube that simulates the urethra. At the same time the sensor records the forces applied on the endoscope from the urethra walls, in correlation with the displacement among the ball screw shaft. The ultimate goal of these experiments is to determine a model that approximates the urethra dynamics, for use in virtual surgical simulation environments.