Duke-arts-ingenieur, promovendus die medische robots ontwerpt voor NASA
Datum gepubliceerd:DURHAM – Het ontwerpen van een robot die autonoom een infuus in de arm van een astronaut plaatst terwijl er geen zwaartekracht is, vereist slimme, gepassioneerde en volhardende ingenieurs. Welk beter team voor dit project dan de arts-ingenieur van Duke Dan Buckland, die zowel assistent-professor werktuigbouwkunde en materiaalkunde is als arts op de afdeling spoedeisende hulp, en promovendus werktuigbouwkunde Siobhan Oca?
NASA is het met dit idee eens en financiert onlangs via haar project ‘Automated Vascular Access for Spaceflight’ Menselijk onderzoeksprogramma met een subsidie van één jaar, $150.000.
Buckland zei dat autonome medische procedures deze doelen kunnen bevorderen, en dat het autonoom plaatsen van een infuus bijzonder nuttig zou zijn, aangezien dit de eerste stap is van vrijwel elke medische procedure of diagnose.
Deze eerste stap van de lange reis om de robot bemand aan boord te sturen Artemis missies naar de maan, en later naar Mars, zullen echter op de grond plaatsvinden. Tegen het einde van deze subsidie hopen Buckland en Oca goedkeuring te krijgen van de Institutional Review Board om de robot op menselijke armen te testen. Hopelijk leidt dat tot financiering om het prototype tijdens ruimtevluchten te testen.
Er bestaan al robots die infusen in de armen van patiënten plaatsen, zegt Oca, maar ze vereisen allemaal toezicht van een arts. Het apparaat dat Buckland en Oca ontwerpen, is bedoeld voor gebruik door iemand zonder klinische training of zelfs door een arts in de buurt. Er wordt gebruik gemaakt van een niet-invasieve ultrasone sonde om de juiste ader te lokaliseren, wat belangrijk is om deze te onderscheiden van een slagader. In tegenstelling tot andere robots moet hij voor de menselijke veiligheid echter ook onderdelen hebben die gemakkelijk kunnen worden verwijderd voor sterilisatie in een autoclaaf aan boord, of die wegwerpbaar zijn. De motor, die in een autoclaaf niet oververhit kan raken, heeft naast kalibratie ook bescherming tegen vervuiling nodig om zonder zwaartekracht te kunnen werken.
“Het systeem moet makkelijk schoon te maken zijn en zo makkelijk te gebruiken dat je jezelf niet met de naald prikt. Bovendien moet het lichtgewicht, betrouwbaar en goedkoop zijn”, aldus Oca. "We gebruiken eigenlijk een redelijk goedkope, goedkope echografie, dat is het punt."
Dit project past in een allesomvattende droom die ze allebei hebben, namelijk het toegankelijker maken van medicijnen, vooral in omgevingen met weinig middelen. De ruimte, met zijn vele beperkingen en beperkte benodigdheden aan boord, is een omgeving met weinig middelen. Anderen hier op aarde zijn onder meer de US Indian Health Service met zijn afgelegen locaties en tekort aan artsen.
Oca is geen onbekende in het voortdurend nastreven van haar passie te midden van beperkingen, inclusief beperkingen die zich zonder waarschuwing voordoen. Toen ze 11 was, ontvluchtte haar familie de verwoesting van de orkaan Katrina uit hun geboorteland New Orleans en vestigde zich in Richmond, Virginia. Tijdens haar eerste jaar op een openbare middelbare school voor academisch begaafde studenten, terwijl ze op weg was om dokter in de voetsporen te worden van haar beide ouders verloor ze op onverklaarbare wijze een aanzienlijk deel van haar gezichtsvermogen.
Met een nog steeds niet aflatende passie om mensen via de geneeskunde te helpen, schakelde ze over naar een bachelorstudie werktuigbouwkunde aan het MIT en behaalde vervolgens een masterdiploma in translationele geneeskunde aan een gezamenlijk programma aan de University of California-Berkeley en de University of California-San Francisco. Van daaruit sloot ze zich aan bij een startend bedrijf en gebruikte haar nieuw verworven kennis op het gebied van regelgeving en marketing om hen te helpen een medisch hulpmiddel op de markt te brengen.
“Ik realiseerde me echter dat ik de persoon wil zijn die helpt bij het bepalen van het ontwerp, en daarom besloot ik terug te gaan voor mijn doctoraat”, zei ze. Die beslissing bracht haar in 2018 naar Duke's PhD-programma in werktuigbouwkunde en materiaalkunde.
“Het was zo'n geluk dat ik met Dan mocht samenwerken, omdat hij niet op de faculteit zat toen ik bij Duke solliciteerde. Dankzij Dan ben ik specifiek in de medische robotica terechtgekomen, en ik ben erg opgewonden dat ik dat heb gedaan, 'zei ze.
Dit is waar haar doorzettingsvermogen om de hoek komt kijken – als een goed ontwikkelde spier die wordt versterkt door dagelijks gebruik. Ze gebruikt haar mobiele telefoon om documenten te vergroten zodat ze kunnen worden gelezen, en haar ruimtelijk geheugen om de lay-out van pictogrammen en opdrachten in software te onthouden. Ze gebruikt ook veel andere effectieve oplossingen die haar in staat hebben gesteld studenten te begeleiden bij het maken van ontwerpen voor de echografiehouder en het kantelmechanisme van de robot met behulp van computerondersteunde ontwerpsoftware (CAD).
“Elke nieuwe software die ik moet gebruiken, onthoud ik waar alles staat. Ik weet waar alles staat in Microsoft Word”, zegt Oca. Ze speelt ook in op een van haar sterke punten, namelijk het coderen en programmeren van de mens-robot-interactie, omdat ze deze gemakkelijker kan vergroten op een scherm.
"Ik ben gepassioneerd door het bouwen van dingen om mensen te helpen", zei ze.
(C) Duke University Pratt School of Engineering
Origineel bericht door: WRAL TechWire