Duke medico-ingegnere, dottorando che progetta robot medici per la NASA

Data di pubblicazione: 30 giugno 2020

DURHAM – Progettare un robot in grado di posizionare autonomamente una flebo nel braccio di un astronauta mentre si trova a gravità zero richiede ingegneri intelligenti, appassionati e tenaci. Quale squadra migliore per il progetto dell'ingegnere medico Duke Dan Buckland, che è sia assistente professore di ingegneria meccanica e scienza dei materiali, sia medico del pronto soccorso, sia studente di dottorato in ingegneria meccanica Siobhan Oca?

La NASA è d’accordo con l’idea, recentemente finanziando il loro progetto, “Accesso vascolare automatizzato per il volo spaziale”, attraverso il suo Programma di ricerca umana con una sovvenzione di un anno di $150.000.

Buckland ha affermato che le procedure mediche autonome possono favorire questi obiettivi e che posizionare una flebo autonomamente sarebbe particolarmente utile poiché si tratta del primo passo di quasi tutte le procedure o diagnosi mediche.

Questo è il primo passo del lungo viaggio verso l'invio del robot a bordo con equipaggio Artemide tuttavia, le missioni sulla Luna, e successivamente su Marte, si svolgeranno sulla terra. Entro la fine di questa sovvenzione, Buckland e Oca sperano di ottenere l’approvazione dell’Institutional Review Board per testare il robot su braccia umane. Si spera che ciò porti a finanziamenti per testare il prototipo durante il volo spaziale.

I robot che inseriscono le flebo nelle braccia dei pazienti esistono già, ha affermato Oca, ma richiedono tutti la supervisione di un medico. Quello che Buckland e Oca stanno progettando è destinato all'uso da parte di qualcuno senza formazione clinica o anche di un medico nelle vicinanze. Utilizza una sonda ecografica non invasiva per individuare la vena corretta, distinguendola da un'arteria. A differenza di altri robot, però, per la sicurezza umana deve avere anche parti facilmente rimovibili per la sterilizzazione in un’autoclave di bordo o monouso. Il motore, che non può essere surriscaldato in un'autoclave, necessita inoltre di protezione dalla contaminazione e di calibrazione per funzionare a gravità zero.

“Il sistema deve essere facile da pulire e abbastanza facile da usare in modo da non pungersi con l'ago. A ciò si aggiunge il fatto che deve essere leggero, affidabile ed economico”, ha affermato Oca. "In realtà stiamo utilizzando un ecografo di fascia bassa ed economico: questo è il punto."

Questo progetto si inserisce in un sogno onnicomprensivo di entrambi, ovvero quello di rendere la medicina più accessibile, soprattutto in contesti con poche risorse. Lo spazio, con i suoi numerosi vincoli e le limitate forniture di bordo, è un ambiente con poche risorse. Altri qui sulla Terra includono il servizio sanitario indiano degli Stati Uniti con le sue sedi remote e la carenza di medici.

Oca non è estranea alla continua ricerca della sua passione in mezzo ai vincoli, compresi quelli che si verificano senza preavviso. Quando aveva 11 anni, la sua famiglia fuggì dalla devastazione dell'uragano Katrina dalla nativa New Orleans e si trasferì a Richmond, in Virginia. Durante il suo primo anno in una scuola superiore pubblica per studenti accademicamente dotati, mentre era sulla strada per diventare un medico sulle orme di entrambi i suoi genitori, ha perso inspiegabilmente una parte significativa della vista.

Con una passione ancora incrollabile nell'aiutare le persone attraverso la medicina, si è indirizzata verso gli studi universitari di ingegneria meccanica al MIT e poi ha conseguito un master in medicina traslazionale da un programma congiunto presso l'Università della California-Berkeley e l'Università della California-San Francisco. Da lì è entrata a far parte di una startup utilizzando il suo know-how appena acquisito in materia di regolamentazione e marketing per aiutarla a commercializzare un dispositivo medico.

"Tuttavia mi sono resa conto che volevo essere la persona che aiuta a decidere il progetto, e così ho deciso di tornare per il mio dottorato", ha detto. Questa decisione l'ha portata al programma di dottorato di Duke in ingegneria meccanica e scienza dei materiali nel 2018.

“È stata una fortuna poter lavorare con Dan, perché non era in facoltà quando ho presentato domanda alla Duke. Mi sono appassionata specificamente alla robotica medica grazie a Dan, e sono molto entusiasta di averlo fatto", ha detto.

È qui che entra in gioco la sua tenacia, come un muscolo ben sviluppato rafforzato dall'uso quotidiano. Usa il cellulare per ingrandire i documenti da leggere e la memoria spaziale per memorizzare la disposizione delle icone e dei comandi nel software. Utilizza anche molte altre soluzioni alternative efficaci che le hanno permesso di guidare gli studenti universitari nella realizzazione di progetti per il supporto per ultrasuoni e il meccanismo di angolazione del robot utilizzando un software di progettazione assistita da computer (CAD).

“Ogni nuovo software che devo usare, memorizzo dove si trova tutto. So dove si trova tutto in Microsoft Word", ha affermato Oca. Sfrutta anche uno dei suoi punti di forza, ovvero codificare e programmare l'interazione uomo-robot, perché può ingrandirla più facilmente su uno schermo.

"La mia passione è costruire cose per aiutare le persone", ha detto.

(C) Scuola di Ingegneria Pratt della Duke University

Messaggio originale di: WRAL TechWire