Аттестационная работа (ВАР/ВКР) на тему Мехатронные системы для медицины.

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ 2
1. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ МЕДИЦИНСКИХ МЕХАТРОННЫХ СИСТЕМ 4
2 МЕДИЦИНСКИЕ РОБОТЫ 8
2.1. Назначение и классификация медицинских роботов 8
2.2. Роботы для реабилитации инвалидов 9
2.3. Сервисные роботы 13
2.4. Медицинские микророботы 15
3. МЕХАТРОННЫЕ СИСТЕМЫ РЕАБИЛИТАЦИИ 17
3.1. Назначение и классификация мехатронных систем реабилитации 17
3.2. Современные устройства механотерапии 19
4. ЭКЗОСКЕЛЕТЫ 26
4.1. Назначение и классификация экзоскелетов 26
4.2. Существующие конструкции экзоскелетов 32
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 37
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 38

Введение:

Медицинская техника — совокупность технических средств, используемых в медицине в целях профилактики, диагностики, лечении заболеваний, реабилитации, проведении санитарно-гигиенических и противоэпидемических мероприятий, а также работ по приготовлению лекарств в аптеках.
В последние годы всё более широкое распространение в технике, в том числе медицинской, получают мехатронные системы.
Мехатроника – область науки и техники, основанная на системном объединении узлов точной механики, датчиков состояния внешней среды и самого объекта, источников энергии, исполнительных механизмов, усилителей, вычислительных устройств (микропроцессоры и ЭВМ). Мехатронная система – единый комплекс электромеханических, электрогидравлических, электронных элементов и средств вычислительной техники, между которыми осуществляется постоянный обмен энергией и информацией, объединённый общей системой автоматического управления, обладающей элементами искусственного интеллекта.
Основные направления развития медицинской мехатроники – разработка систем для реабилитации инвалидов, выполнения сервисных операций, а также для клинического применения.
Следует отметить, что медицинские мехатронные системы являются медицинскими по своей сути, объединяя в единое целое механические и электронные компоненты, функционирующие в составе интеллектуальной мехатронной системы.
Исходя из вышесказанного, актуальность данной темы очевидна, причем не только в медицинской сфере, но и в других областях человеческого познания.
Целью работы является изучение мехатронных систем для медицины. Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:
1. Рассмотреть основное назначение и классификацию мехатронных систем.
2. Изучить существующие разновидности медицинских роботов.
3. Дать характеристику мехатронным системам реабилитации.
4. Рассмотреть разновидности и принцип работы экзоскелетов.
Объект исследования — мехатронные системы.
Предмет исследования — мехатронные системы, применяемые в медицине.

Заключение:

Судя по публикациям организаций — разработчиков и медицинских центров области применения медицинских роботов, в том числе для восстановительной медицины, расширяются, и спрос на них увеличивается.
Медицинские роботы в сравнении другими аппаратными средствами имеют ряд преимуществ. Это – быстрая перепрограммируемость, высокая точность повторения движений, неутомимость, отсутствие субъективных факторов (добросовесность), дружественный интерфейс (психоэмоциональный контакт), партнёрство (для детей вовлечение в игры, в разнообразные движения, например, в утреннюю зарядку). Также адаптация к индивидуальным особенностям человека (позиционно-силовое управление), наличие интеллекта (накопление опыта, анализ, генерация программ), повышенная безопасность за счёт адаптации и интеллекта.
В сравнении с руками врача медицинские роботы сегодняшнего дня часто уступают в чувствительности и координации в сложных движениях.
Концепция разработки и внедрения роботов в ВМ для здоровых людей состоит в применении адаптивных и интеллектуальных роботов для сохранения и увеличения запасов здоровья населения, восстановлении работоспособности трудящихся.
При разработке и внедрении роботов в ВМ следует делать компромиссный выбор между многофункциональными роботами и экономичными специализированными с малым числом приводов.
Для разработанных аппаратных средств ВМ, включая роботы, манипулирующие на мягких тканях и суставах, активные и биоуправляемые протезы, эффективно используется тактильная и силометрическая информация, как для разомкнутых, так и для замкнутых силовых и позиционно-силовых систем управления.

Фрагмент текста работы:

1. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ МЕДИЦИНСКИХ МЕХАТРОННЫХ СИСТЕМ

Медицинская техника — совокупность технических средств, используемых в медицине в целях профилактики, диагностики, лечении заболеваний, реабилитации, проведении санитарно-гигиенических и противоэпидемических мероприятий, а также работ по приготовлению лекарств в аптеках.
Развитие медицинской техники неразрывно связано с научно-техническим прогрессом, появлением новых представлений в медицине и здравоохранении, что в свою очередь способствует появлению новых образцов, способствует развитию прогрессивных форм профилактики, диагностики и лечения заболеваний, новых методов и приёмов оказания медицинской помощи.
Развитие направлений, позволяющих получить объективные данные для диагностики, связаны с использованием и улучшением существующих образцов приборов и аппаратов для интроскопии (рентгенография, эндоскопия, ультразвуковые диагностические приборы), приборов для лабораторной диагностики (автоанализаторы, микроскопы), терапевтических аппаратов-электростимуляторов, ультразвуковой и механотерапевтической техники, техники гемосорбции и гемоперфузии (искусственная почка), средств механизации и автоматизации трудоёмких процессов в медицине (медицинское оборудование)[25].
К основным преимуществам мехатронных устройств по сравнению традиционными средствами автоматизации медицинских операций следует отнести:
— относительно низкую стоимость благодаря высокой степени интеграции, унификации и стандартизации всех элементов и интерфейсов;
— высокое качество реализации сложных и точных движений вследствие применения методов интеллектуального управления;
— высокую надежность, долговечность и помехозащищенность;
— конструктивную компактность модулей (вплоть до миниатюризации и микромашинах),
— улучшенные массогабаритные и динамические характеристики машин вследствие упрощения кинематических цепей;
— возможность комплексирования функциональных модулей в сложные мехатронные системы и комплексы под конкретные задачи заказчика.
К медицинской технике относятся:
Медицинские роботы
Системы реабилитации пациентов
Системы для мануальной терапии и массажа
Наркозно-дыхательная аппаратура
Реанимационное и анестезиологическое оборудование
Диагностическое оборудование
Хирургическое оборудование
Основу медицинских средств составляют:
инструменты общехирургического и специального назначения:
акушерско-гинекологический инструментарий,
радиологический инструментарий,
стоматологический инструментарий,
хирургический инструментарий [24];
приборы и аппараты:
сшивающие аппараты,
рентгеновские и радиологические аппараты применяемые в лучевой терапии (рентгенофлуоресцентный анализ),
эндоскопы и эндоскопическая ретроградная панкреатохолангиография,
ультразвуковая техника для визуализации внутренних структур организма,
тепловизионная аппаратура,
средства функциональной диагностики,
приборы для снятия электрических сигналов сердца (электрокардиография), мозга (электроэнцефалография), скелетных мышц (электромиография), гладких мышц желудка и кишечника (электрогастроэнтерография),
исследования артериального и венозного давления (кровяное давление, сфигмоманометрия), кровенаполнения, дыхания (спирометрия),
средства для лабораторного исследования крови и других биологических жидкостей,
УВЧ-аппараты,
аппаратура для светолечения, водолечения (ванны)
аппаратура для электроакупунктуры (рефлексотерапия),
техника для механотерапии, баротерапии, оксигенобаротерапии и др.
Сегодня ведутся разработки передвижных комплексов медицинской техники для врачей разных специальностей (офтальмолога, терапевта, стоматолога, флюорографического кабинета в кузове) и т. д.