Duke læge-ingeniør, doktorand, der designer medicinsk robot til NASA

Udgivelsesdato: 30. juni 2020

DURHAM – At designe en robot til autonomt at placere en IV i en astronauts arm, mens den er i nul tyngdekraft, kræver smarte, lidenskabelige, vedholdende ingeniører. Hvilket bedre team til projektet end Duke læge-ingeniør Dan Buckland, som både er adjunkt i maskinteknik og materialevidenskab og akutmodtagelseslæge og maskiningeniørdoktorand Siobhan Oca?

NASA er med på ideen og har for nylig finansieret deres projekt, "Automated Vascular Access for Spaceflight", gennem sin Human Research Program med et etårigt tilskud på $150.000.

Buckland sagde, at autonome medicinske procedurer kan fremme disse mål, og at det ville være særligt nyttigt at placere en IV autonomt, da det er det første trin i næsten enhver medicinsk procedure eller diagnose.

Dette første skridt på den lange rejse mod at sende robotten ombord på besætning Artemis missioner til Månen og senere Mars vil dog finde sted på jorden. Ved udløbet af denne bevilling håber Buckland og Oca at have Institutional Review Board godkendelse til at teste robotten på menneskelige arme. Forhåbentlig vil det føre til finansiering til at teste protypen under rumflyvning.

Robotter, der indsætter IV'er i patienters arme, eksisterer allerede, sagde Oca, men de kræver alle klinikernes tilsyn. Den, Buckland og Oca designer, er til brug for nogen uden klinisk uddannelse eller endda en kliniker i nærheden. Den bruger en ikke-invasiv ultralydssonde til at lokalisere den korrekte vene – og det er vigtigt at skelne den fra en arterie. I modsætning til andre robotter skal den af hensyn til menneskers sikkerhed dog også have dele, der let kan fjernes til sterilisering i en autoklave ombord eller er til engangsbrug. Motoren, som ikke kan overophedes i en autoklave, har også brug for beskyttelse mod forurening sammen med kalibrering for at fungere uden tyngdekraft.

”Systemet skal være nemt at rengøre og nemt nok at bruge til, at man ikke stikker sig selv med nålen. Dertil kommer, at den skal være let, pålidelig og billig,” sagde Oca. "Vi bruger faktisk en forholdsvis lav, billig ultralyd - det er pointen."

Dette projekt passer ind i en altomfattende drøm, de begge har, som er at gøre medicin mere tilgængelig, især i miljøer med lav ressource. Pladsen er med sine mange begrænsninger og begrænsede indbyggede forsyninger en indstilling med få ressourcer. Andre her på jorden omfatter det amerikanske indiske sundhedsvæsen med dets fjerntliggende steder og mangel på klinikere.

Oca er ikke fremmed for vedvarende forfølgelse af sin lidenskab midt i begrænsninger, inklusive dem, der opstår uden varsel. Da hun var 11, flygtede hendes familie fra ødelæggelsen af orkanen Katrina fra deres hjemland New Orleans og genbosatte sig i Richmond, Va. I løbet af sit første år på en offentlig high school for akademisk begavede studerende, mens hun var på vej til at blive læge i fodsporene af begge sine forældre mistede hun på uforklarlig vis en betydelig del af sit syn.

Med en stadig urokkelig passion for at hjælpe mennesker gennem medicin, skiftede hun til et bachelorstudium i maskinteknik ved MIT og fik derefter en mastergrad i translationel medicin fra et fælles program ved University of California-Berkeley og University of California-San Francisco. Derfra sluttede hun sig til en nystartet virksomhed ved at bruge sin nyerhvervede knowhow inden for regulering og markedsføring til at hjælpe dem med at kommercialisere et medicinsk udstyr.

"Jeg indså dog, at jeg gerne vil være den person, der er med til at bestemme designet, og derfor besluttede jeg at gå tilbage til min ph.d.," sagde hun. Den beslutning bragte hende til Dukes ph.d.-program i maskinteknik og materialevidenskab i 2018.

”Det var sådan et held, at jeg kom til at arbejde sammen med Dan, for han var ikke på fakultetet, da jeg søgte til Duke. Jeg faldt på en måde specifikt ind i medicinsk robotteknologi på grund af Dan, og det er jeg meget begejstret for, at jeg gjorde,” sagde hun.

Det er her, hendes vedholdenhed kommer ind - som en veludviklet muskel styrket fra daglig brug. Hun bruger sin mobiltelefon til at forstørre dokumenter til læsning og sin rumlige hukommelse til at huske layoutet af ikoner og kommandoer i software. Hun bruger også mange andre effektive løsninger, der har gjort hende i stand til at vejlede bachelorstuderende i at lave designs til robottens ultralydsholder og vinklingsmekanisme ved hjælp af computerstøttet design (CAD) software.

“Hver ny software, jeg skal bruge, husker jeg, hvor alt er. Jeg ved, hvor alt er i Microsoft Word,” sagde Oca. Hun spiller også efter en af sine styrker, som er at kode og programmere menneske-robot-interaktionen, fordi hun nemmere kan forstørre den på en skærm.

"Jeg brænder for at bygge ting for at hjælpe folk," sagde hun.

(C) Duke University Pratt School of Engineering

Originalt indlæg af: WRAL TechWire