بناء مفتوح المصدر الروبوتية التجسيمي الصك

Kevin R. Coffey; David J. Barker; Sisi Ma; Mark O. West

doi:10.3791/51006

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

Summary

ويشمل هذا البروتوكول التصاميم والبرمجيات اللازمة لرفع مستوى أداة التجسيمي موجود إلى الروبوتية (الرقمية الكمبيوتر التي تسيطر عليها؛ CNC) أداة التجسيمي لحوالي 1،000 دولار (باستثناء الحفر).

Abstract

ويشمل هذا البروتوكول التصاميم والبرمجيات اللازمة لرفع مستوى أداة التجسيمي موجود إلى الروبوتية (CNC) أداة التجسيمي لحوالي 1،000 دولار (باستثناء الحفر)، وذلك باستخدام صناعة المحركات السائر القياسية وCNC البرمجيات السيطرة. كل محور لديها سيطرة على سرعة متغير، ويمكن تشغيلها في وقت واحد أو بشكل مستقل. المرونة الروبوت ونظام الترميز المفتوحة (ز رمز) جعلها قادرة على أداء المهام المخصصة التي غير معتمدة من قبل الأنظمة التجارية. وتشمل تطبيقاتها، ولكن ليس على سبيل الحصر، حفر ثقوب، والحافة الحادة craniotomies، والجمجمة رقيق، وخفض أقطاب أو قنية. من أجل الإسراع في كتابة ز الترميز لعملية جراحية بسيطة، وضعنا البرامج النصية المخصصة التي تسمح للأفراد لتصميم عملية جراحية بدون معرفة البرمجة. ومع ذلك، بالنسبة للمستخدمين للحصول على أقصى استفادة من stereotax الآلية، أنه سيكون من المفيد أن يكون على دراية في البرمجة الرياضية وG-الترميز (بروغ بسيطةصدمت لالتصنيع باستخدام الحاسب الآلي).

سرعة الحفر الموصى بها هي أكبر من 40،000 دورة في الدقيقة. القرار السائر المحركات 1.8 ° / الخطوة، تهدف إلى 0.346 ° / الخطوة. A stereotax القياسية لديها قرار من 2.88 ميكرون / الخطوة. الحد الأقصى الموصى به سرعة القطع هو 500 ميكرون / ثانية. الحد الأقصى الموصى به هو سرعة الركض 3،500 ميكرون / ثانية. الحد الأقصى الموصى به هو حجم مثقاب HP 2.

Introduction

يتم استخدام الجراحة القوارض المجسم في مجموعة متنوعة واسعة من التطبيقات علم الأعصاب، بما في ذلك lesioning ^{1، 2} الرحلان الشاردي، ميكروسلك زرع ^{3، 4} التحفيز، ورقيقة الجمجمة التصوير ^5. ومع ذلك، هناك عقبات الرئيسية التي تواجه أولئك الذين يرغبون في تطبيق هذه التقنيات، بما في ذلك منحنى التعلم حاد لأداء جراحة المجسم دقيقة واحتمال كبير الخطأ البشري. وتشمل الأخطاء البشرية القياس والفشل الحساب، فضلا عن دقة منخفضة وتكرار الحركات الإنسان. في محاولة للحد من هذه الأخطاء التباس، فإن الجراحين المجسم الاستفادة من النظام الذي يضمن أن يتم تنفيذ كافة العمليات الجراحية مماثل عبر المواضيع. الحد من الأخطاء هو أيضا أسلوب واحد التي يمكن أن المحققين تقليل استخدام المواد الحيوانية، وهو الهدف الأساسي من المعاهد الوطنية للصحة للالتجارب على الحيوانات ^6. في عالم مثالي، كل لياليأن تكون قابلة للتكرار العمليات الجراحية tereotactic تماما ضمن التجارب، وبين المختبرات. لمعالجة هذه المسألة، وقد وضعت الشركات stereotaxics فائقة الدقة الجديدة، وأجهزة العرض الرقمية لقراءة القياسات. لإزالة الأخطاء حركة الإنسان، وأنتجت المتلاعبين وstereotaxics الصغيرة بمحركات تجاريا، ولكن تكلفتها العالية يمكن أن تكون باهظة إلى مختبر بميزانية محدودة. أيضا، البرامج الخاصة بهم هو الملكية بالكامل، والتي لا يمكن تعديلها من قبل الباحث لاستيعاب نوع جديد من الجراحة.

حلا ميسورا لمشكلة الخطأ البشري هو بناء stereotax الروبوتية من النموذج القائم على المختبر، وذلك باستخدام صناعة معدات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي القياسية. بسبب CNC المجتمع الهاوي المزدهرة، والمواد هي أقل تكلفة من المعدات العلمية. هذا يسمح احد لبناء أداة التجسيمي CNC دقيقة، والتي هي أيضا درجة عالية من المرونة وغير مكلفة. مع المعرفة الأساسية من التصنيع باستخدام الحاسب الآلي وG-المدونة، األفراديمكن برمجة أي عملية جراحية المرض المجسم أنها تتخيل، من دون قيود من البرمجيات الاحتكارية. و، من أجل الإسراع في إنتاج ز رمز لعملية جراحية بسيطة، وهذا البروتوكول تتضمن البرامج التي تسمح للمستخدم لتصميم العمليات الجراحية (حافة حادة حج القحف، رقيقة الجمجمة النوافذ، حفر حفرة وزرع خفض) في نقطة وانقر فوق القوائم. هذه البرامج إخراج الانتهاء ز رمز التي يمكن تشغيلها مباشرة من البرنامج باستخدام الحاسب الآلي.

في كل شيء، والترقية الآلية التجسيمي يعتبر مثاليا لأولئك الذين لديهم مصلحة في زيادة دقة والتكرار من العمليات الجراحية، مع الحفاظ على المرونة والتكلفة المنخفضة من منصة مفتوحة المصدر.