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#Produkttrends
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Winzige Chirurgieroboter benötigen ebenso winzige Komponenten
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Ein Roboter, der sich im Inneren des Körpers entfaltet, erfordert innovative technische Lösungen.
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Das Startup-Unternehmen NISI Limited entwickelt derzeit einen Miniatur-Chirurgieroboter, der durch natürliche Öffnungen im Körper eingeführt werden kann und sich nur im Inneren des Bauches entfaltet. Um dieses Ziel zu erreichen, treiben die Ingenieure die Komponenten an ihre Grenzen und darüber hinaus.
In der Welt der Medizintechnik gibt es heutzutage viele erstaunliche neue Entwicklungen. Die Welt der Operationsroboter könnte bald auf den Kopf gestellt werden: Im Sommer 2018 gab das in Hongkong ansässige Start-up-Unternehmen NISI bekannt, dass es eine Reihe gynäkologischer Operationen an lebenden Schweinen erfolgreich durchgeführt hat. Das mag sich zunächst nicht nach etwas Besonderem anhören: Für die Operation verwendeten die Chirurgen einen kleinen Roboter, der rektal eingeführt wurde. Dies ist nach Angaben des Unternehmens eine Weltneuheit.
NISI wurde 2012 gegründet und arbeitet mit den Universitäten von Hongkong und Cambridge an der Entwicklung eines Robotersystems, das komplexe, minimal-invasive Operationen im Bauch- und Beckenbereich ermöglicht, ohne sichtbare Narben zu hinterlassen. "Wir wollen der weltweit führende Experte für nicht-invasive Robotertechnik werden", sagt Dr. Corinna Ockenfeld vom NISI. Die erfolgreichen Operationen im Sommer 2018 haben dem MedTech-Start-up viel Schwung verliehen. Erste Operationen am Menschen sind für 2021 geplant.
Vorteile der kleinen Roboter
Die Idee hinter dem NISI-Chirurgiesystem ist folgende: Der Operationsroboter wird durch eine natürliche Öffnung, meist den Anus oder die Vagina, eingeführt. Auf diese Weise ist nur ein kleiner Schnitt im Inneren des Körpers notwendig, um mehrere chirurgische Werkzeuge in den Bauchraum einzuführen. Die derzeitigen Systeme erfordern mehrere Einschnitte, einen für jedes Instrument. Die neue Technologie hat eine Reihe von Vorteilen: Weniger Blutverlust während der Operation, weniger Wundkomplikationen, kürzere Genesungszeit für den Patienten und keine sichtbaren Narben.
Der Roboter selbst hat zwei kleine Arme, die sich im Inneren des Körpers entfalten und vom Chirurgen über ein Bedienfeld gesteuert werden können. Die beiden Roboterarme werden von Mikromotoren von maxon angetrieben und verfügen über bis zu 10 Freiheitsgrade. Das System verfügt zudem über hochauflösende 2D- und 3D-Kameras und liefert ein haptisches Feedback, so dass die Chirurgen das Geschehen am anderen Ende spüren und mit höchster Präzision arbeiten können.
Um chirurgische Roboter auf die nächste Stufe zu bringen, bedarf es mehr als nur hervorragender Techniker und Ingenieure: Qualitätskomponenten sind ein Schlüsselelement. NISI testet daher verschiedene Konzepte und Kombinationen von Komponenten. "Wir wollen die Grenzen der Medizin- und Robotertechnik erweitern", sagt Ockenfeld. Bei den Motoren erfordert dies eine extrem kleine Baugröße und eine extrem hohe Leistungsdichte. "Wir arbeiten eng mit maxon zusammen und tauschen wöchentlich Informationen aus. Wir wissen die Unterstützung, die wir in den letzten Jahren erhalten haben, wirklich zu schätzen. Die Zusammenarbeit mit maxon ist sehr produktiv und für beide Seiten äusserst wertvoll"
In den Prototypen des Operationsroboters kommen derzeit verschiedene bürstenlose DC-Motoren der EC-Serie mit Durchmessern von 4 bis 8 Millimetern zum Einsatz, ergänzt durch passende Planetengetriebe. Beide Partner bringen die Präzisionsantriebe an ihre Grenzen und betreiben sie manchmal außerhalb der nominalen Spezifikationen. Die BLDC-Motoren werden jedoch an die spezifischen Bedürfnisse angepasst. Sie erfordern eine hohe Leistungsdichte, müssen extrem strenge Qualitätsstandards erfüllen und gegen Körperflüssigkeiten abgedichtet sein. In Zukunft müssen die Antriebe auch biokompatibel sein.
Die nächsten Schritte sind, das gesamte System noch kleiner zu machen, die Motoren noch dynamischer zu machen und den Arbeitsbereich des Roboters zu erweitern. "Wir kümmern uns um jedes kleine Detail und gehen bei der Lösung von Problemen innovative Wege", sagt Ockenfeld. Schritt für Schritt kommt NISI seiner Vision näher, nicht-invasive Chirurgie ohne Narben zu einer Selbstverständlichkeit zu machen.
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