W ramach pracy znajduje się krótki opis instrumentarium chirurgicznego, a także określenie wpływu wielu czynników, głównie wad technologicznych, na żywotność narzędzi. Przeprowadzone badania własne obejmują rozpoznanie, analizę makrostruktury i mikrostruktury wybranych narzędzi chirurgicznych, w celu określenia wad technologicznych, a także ich wpływu na powstałe uszkodzenia instrumentarium. Podczas przebiegu badań dokonano obserwacji okiem nieuzbrojonym defektów w wybranych narzędziach, a także analizę próbek w stanie nietrawionym pod mikroskopem świetlnym.
EN
As part of work is short description of basic surgical instruments, the influence of many factors to their liveliness and report from carried research. The aim of work is to recognise the group of chosen tools, to analyze their macrostructure and microstructure, to determine technological defects and their impact on the material damage. The research includes observations with the naked eye and the metallographic structural analysis.
Opracowanie ma na celu zwrócenie uwagi na konieczność sprzężenia zwrotnego pomiędzy użytkownikiem a projektantem narzędzi medycznych. W artykule wskazano pozytywne konsekwencje wymiany wiedzy w zakresie ergonomii narzędzi chirurgicznych oraz negatywne skutki braku wymiany wiedzy na etapie użytkowania gotowych produktów. Przeprowadzone badania własne w postaci obserwacji i wywiadów pozwoliły wnioskować o istnieniu potrzeby rozpoznania możliwości dostępnych kanałów i form komunikacji w celu wspomagania procesów projektowo-konstrukcyjnych narzędzi medycznych.
EN
This paper aims to draw attention to the need for a feedback between the end user and the designer of medical tools. The article shows the positive consequences of the knowledge exchange in the field of ergonomics of surgical instruments and the negative effects of the lack of knowledge exchange on the using of final tools. Own researches was realized in the form of observations and interviews. Research allowed the conclusion that there is the need of identification the possibilities of available channels and forms of communication in order to support the processes of design and construction of medical tools.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
There are precision issues with traditional rigid-body grippers due to their nature in presence of joints’ backlash and friction. This paper presents a macroscale compliant gripper to eliminate these issues for the applications in handing delicate/brittle materials such as powder granular or manipulating sub-millimetre objects such as optical fibre and micro-lens. The compliant gripper is obtained from a 2-PRRP (P: prismatic; R: revolute) kinematic mechanism, and uses distributed-compliance joints for avoiding stress-concentration and enabling large range of motion. A very compact design is achieved by using a position space principle. The compliant gripper is modelled, fabricated, followed by comprehensive testing for characterising relationships between the input displacement/force and output displacement and between the input displacement and displacement amplification ratio, and for analysing hysteresis during loading and unloading. The experimental results are compared with finite element analysis (FEA) model and linear analytical model. The testing results have suggested good performance characteristics of this compliant gripper such as a nearly linear relationship between the input and output, a nearly constant amplification ratio for closing the jaw, and negligible hysteresis error.
Przedmiotem pracy jest wykonanie czujnika siły 3D wg technologii MEMs i zastosowanie go jako mikrodżojstika siłowego do sterowania położeniem robota Robin Heart PVA. Ponieważ robot posiada 5 stopni swobody uruchomienie wszystkich możliwości ruchu jest wykonane przez zastosowanie sprzęgła przełączającego obiekt sterowania. Poprzez odpowiednie naciśnięcie czujnika uzyskujemy możliwość sterowania funkcjami tego sferycznego robota (z różną prędkością): pochylenie do przodu lub w bok lub alternatywnie wsuw/wysuw liniowy i obrót narzędzia wokół osi. Wykonano specjalny projekt umieszczenia czujnika w odpowiednim uchwycie mocowanym do narzędzia chirurgicznego. Wykonano odpowiedni system sterowania z nowym czujnikiem i dokonano porównania ze sterowaniem za pomocą klasycznego pilota.
EN
The subject aim of the this work is the investigation studying of applicability of 3D MEMS based force micro-sensors made by 3D MEMSmicromachining technology and use it as micro-joystick to control the position of robot Robin Heart PVA. Since the robot moves with 5 degrees of freedom to run utilise all the possibilities of movement is done available by the use of the switching clutch control object. By pressing the in appropriate mode (way) the sensor provides the ability to control the functions of the spherical robot (at different speeds): to lean forward or sideways or alternatively to penetrate or withdrow withdraw and to rotate of the tool axis is possible. The sensor was fastened in its special of the surgical tool. An Applicability of appropriate control system equipped with a new this novel sensor was investigated in and a comparison with to the control using the classic remote control methods was investigated. Preliminary tests of laparoscope integrated force sensors were also investigated accomplished to provide additional on-line information for the surgeron during operation.
Martensitic stainless steels are used in a large number of various industrial applications, e.g. molds for plastic injections and glass moldings, automotive components, cutting tools, surgical and dental instruments. The improvement of their tribological and corrosion properties is a problem of high interest especially in medical applications, where patient safety becomes a priority. The paper covers findings from plasma nitrided AISI 440B (PN-EN or DIN X90CrMoV18) stainless steel corrosion resistance studies. Conventionally heat treated and plasma nitrided in N2:H2 reaction gas mixture (50:50, 65:35 and 80:20, respectively) in two different temperature ranges (380 or 450°C) specimens groups were examined. Microscopic observations and electrochemical corrosion tests were performed using a variety of analytical techniques. As obtained findings show, plasma nitriding of AISI 440B stainless steel, regardless of the process temperature, results in reduction of corrosion current density. Nevertheless, applying thermo-chemical process which requires exceeding temperature of about 400°C is not recommended due to increased risk of steel sensitization to intergranular and stress corrosion. According to the results, material ion nitrided in 450°C underwent leaching corrosion processes, which led to significant disproportion in chemical composition of the corroded and corrosion-free areas. The authors suggest further research into corrosion process of plasma nitrided materials and its degradation products.
The aim of the article is to present the preliminary results of research into diagnosis of needs for shaping ergonomic work conditions of surgeons performing laparoscopic surgeries. In particular these needs have been diagnosed thanks to such methods as: surveys, interviews, direct observations and literature analysis. Identified ergonomic needs are the base for training preparation the aim of which should be shaping ergonomic awareness of present and future laparoscopic surgeons, manifesting itself in such aspects of activities as selection and further use of surgical instruments, the organization of work and the optimal layout of workplace equipment. The ergonomic needs of surgeons should be transferable to the ground of design process of laparoscopic instruments and are the basis for supporting the work of surgical tools designers. The participation of international project “Online Vocational Training course on laparoscopy's ergonomics for surgeons and laparoscopic instruments' designers” of Lifelong Learning Program: Leonardo da Vinci Multilaternal Projects for Development of Innovation, was the direct circumstance for undertaking the research. In addition, the content of the article touches aspects of an exploitation of surgical instruments what is related to the current statutory research of Institute of Production Engineering and the task “Management of innovations in processes of surgical tools exploitation with using ICT".
PL
W artykule przedstawiono wstępne wyniki badań nad rozpoznaniem potrzeb w zakresie kształtowania ergonomicznych warunków pracy chirurgów wykonujących zabiegi laparoskopowe. W szczególności potrzeby te diagnozowane są za pomocą metody badań ankietowych, wywiadów, obserwacji i analizy literatury. Zidentyfikowane potrzeby ergonomiczne są bazą do opracowania szkolenia, którego celem ma być kształtowanie świadomości ergonomicznej obecnych i przyszłych chirurgów laparoskopowych, ujawniającej się w takich aspektach działań, jak dobór i późniejszy sposób posługiwania się narzędziami chirurgicznymi, czy też organizacja pracy i optymalne rozmieszczenie elementów wyposażenia na stanowisku pracy. Potrzeby ergonomiczne chirurgów są przenaszalne na grunt procesu projektowo-konstrukcyjnego narzędzi laparoskopowych i stanowią podstawę do wspomagania pracy projektantów narzędzi chirurgicznych. Bezpośrednią przesłanką podjęcia badań w zakresie ergonomii zabiegów laparoskopowych jest realizacja projektu międzynarodowego Online Vocational Training course on laparoscopy's ergonomics for surgeons and laparoscopic instruments' designers) w ramach programu Lifelong Learning: Leonardo da Vinci Multilaternal Projects for Development of Innovation, Treści artykułu dotykają aspektu użytkowania narzędzi chirurgicznych wpisując się tym samym również w ramy obecnie prowadzonych badań statutowych Instytutu inżynierii produkcji i zadania nt. Zarządzanie innowacjami w procesie eksploatacji narzędzi chirurgicznych z zastosowaniem technologii ICT.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczących topografii i grubości warstw węglowych, które były wytworzone na powierzchni stali martenzytycznej przeznaczonej na narzędzia chirurgiczne. Modyfikacja powierzchni stali obejmowała zabiegi: bębnowania, pasywacji chemicznej oraz naniesienie diamentopodobnej warstwy węglowej metodami rozpylania magnetronowego i rozkładu węglowodorów w plazmie wzbudzonej w polu wysokiej częstotliwości. Grubość warstw węglowych określono z wykorzystaniem spektroskopii elipsometrycznej.
EN
The paper presents results of studies on topography and thickness of carbon layers which were produced on martensitic steel used for surgical tools. Modification of the steel surface was consisted of several procedures: barreling, chemical passivation and carbon layer application by magnetron sputtering method and decomposition of hydrocarbons in the plasma induced in the high-frequency field. Thickness of carbon layers was determined by ellipsometric spectroscopy.
Reliability and durability assurance poses a serious challenge for surgical instruments manufacturers. Hard working conditions, such as intermittent contact with body fluids and hard bone tissues, as well as necessity to undergo frequent sterilisation processes, induce constant research into solutions capable of ensuring high wear resistance while maintaining satisfactory imperviousness to corrosion. Plasma nitriding is marked as the modern corrosion resistance improving method suitable for surgical instruments steels. The paper pre-sents findings from the heat treated and plasma nitrided AISI 440B (PN EN or DIN X90CrMoV18) steel corrosion resistance studies. Three conventionally heat treated (quenched with tempering in 250, 390 or 605°C) and three additionally plasma nitrided in N2:H2 reaction gas mixture (50:50, 35:65 and 20:80 ratio, respectively) specimens groups were examined. Furthermore, the authors evaluated the effect of machining - polishing and sandblasting - on investigated steel corrosion resistance. Microscopic observations and electrochemical corrosion tests were performed using a variety of analytical techniques. Results showed that, in comparison to conventional heat treatment, plasma nitriding of 440B stainless steel does not significantly affect its corrosive characteristics as far as the uniform nitride layer over the entire detail surface is obtained. The layer heterogeneity results in intensification of corrosion processes, making the material even more susceptible to corrosion than after conventional heat treatment, and contributing to severe, visible even with the unaided eye damages development.
Prezentowana praca przedstawia aktualne prace prowadzone w zabrzańskim zespole związane z projektem robota chirurgicznego Robin Heart. Prowadzone są prace przygotowawcze w zakresie badań bezpieczeństwa i funkcjonalności dla pierwszego zastosowania robota Robin Heart Vision w klinice.
EN
Paper presents the current works led in Zabrze's team connected with project of Robin Heart surgical robot. Preparatory work is underway in the field of safety and functionality for the first application of robot Robin Heart Vision in the clinic.
Poland is a country with considerable intellectual resource in the field of medical robotics. Several thousand graduates every year is different specializations of robotics, automation, and bioengineering. Many academic insert in its range of scientific studies medical robotics. 10 years of Polish medical robotics was a time of high activity and scientific research, particularly in the field of robot for surgery and rehabilitation. We hope that the time is near the first clinical application and market launch. The Robin Heart surgical telemanipulator has the potential to become a European robot widely used in many branches of surgery. The original robot and mechatronic tools successfully passed the laboratory experiments and animal studies. Thanks to developed also educational and promotional program accompanied the research work Poland can now be an attractive partner for projects in the field of medical robotics. The article discusses the developments on surgical and rehabilitation robotics in Poland.
W pracy przedstawiono analizę zmian mikrostruktury odkuwek narzędzi chirurgicznych ze stopu tytanu Ti6Al4V w procesie kucia matrycowego. Scharakteryzowano mikrostrukturę stopu w stanie wyjściowym oraz wpływ kolejnych etapów kucia na zmiany morfologii jej składników fazowych. Rozwój mikrostruktury analizowano w określonym miejscu na przekroju: odkuwki wstępnej oraz odkuwki finalnej bez i ze smarowaniem. Badania wykonano w celu pełnego opisu procesu kucia matrycowego narzędzi chirurgicznych ze stopu Ti6Al4V, który w przyszłości powinien zostać zoptymalizowany.
EN
This work presents the analysis of changes in the microstructure of surgical instruments forged from titanium alloy Ti6Al4V. The microstructure of the investigated alloy was analyzed after each stage of forging. The research started from the analysis of the microstructure of an as-received billet. The influence of the forging stages on the microstructure of the forged material was investigated. The development of the microstructure was analyzed on a chosen area of the cross-section of a forged blank, final forging processed without lubrication and final forging processed with lubrication. The research was aimed at complete analysis of the forging of surgical instruments of the Ti6Al4V alloy. Such analysis will be used to optimize this process.
W artykule przedstawione zostały wyniki prac badawczych oraz analizy składu i kaloryczności podstawowych produktów termicznego przetwarzania odpadowego opakowania kartonowego. Proces termicznego przetwarzania trójskładnikowego opakowania kartonowego przeprowadzono w atmosferze obojętnej (N₂ +CO₂) w temperaturze 520°C, następnie gorący gaz procesowy schładzano w chłodnicy wodnej i poprzez filtr kierowano do analizatora składu spalin. W wyniku tych procesów wyodrębniono następujące produkty: • karbonizat - frakcja stała, • repolimeryzat - w temperaturze otoczenia gęsta, lepka, oleista ciecz, • gaz procesowy. Zakres analiz dotyczył przede wszystkim badań na zawartość pierwiastkowego węgla i wodoru w wyodrębnionych substancjach a także i w opakowaniu. Na bazie powyższych analiz dokonano zbilansowania tych pierwiastków co pozwoliło na określenie stopnia konwersji pierwiastków węgla i wodoru z substancji wejściowej do substancji wynikowych. Ponadto wykonano analizy kalorymetryczne w celu wyznaczenia ciepła spalania, które następnie przeliczono na wartość opałową. Wartości te porównano z wynikami obliczeń ciepła spalania uzyskanymi na podstawie analizy zawartości charakterystycznych pierwiastków oraz związków przy użyciu empirycznych zależności dostępnych w literaturze. Wyniki wskazują na możliwość (a w procesach przemysłowych wręcz na konieczność) energetycznego wykorzystania głównie z powodu wysokiej entalpii chemicznej (wartości opałowej) tych substancji.
EN
The article contains a division and description of instruments used for minimaly invasive surgery. Laparoscopic instrumentation is a new generation of tools that allows to carry out the operation without excessive cutting of the patient, which significantly reduce rehabilitation time compared with the operation carried out in a conventional manner. These tools are characterized by relatively high costs of production, but in the field of medicine it is important to reduce the interference of human factors and increase repeatability of operation. The provides a shorter period of reconvalescence of patients and reduce costs associated with their stay in hospital. So development of new tools is important the to reduce post-operative trauma.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Współczesna medycyna rozwija się w znacznej mierze dzięki zastosowaniu najnowszych osiągnięć nauk ścisłych, wdrażaniu nowych metod, technik i technologii. Artykuł stanowi próbę przeglądu kierunków rozwoju narzędzi stosowanych w chirurgii małoinwazyjnej ze specjalnym uwzględnieniem najnowszych doświadczeń własnych - projektu Robin Heart Uni Tools.
EN
Present medicine develops in considerable measure thanks to the use of newest achievements of sciences as well as new methods, techniques and technologies introduction. Presented article is the review of directions of surgery tools development used in mini invasive surgery with special regard of own, currently performed experiences arrangement - project Robin Heart Uni Tools.
Prezentowana praca przedstawia wyniki badań stanu powierzchni stali X39Cr13 z gatunku stali stopowych odpornych na korozję stosowanych na narzędzia chirurgiczne. Badaną stal poddano obróbce cieplnej (hartowanie + odpuszczanie) oraz powierzchniowej (azotowanie jarzeniowe). Po zastosowanych obróbkach powierzchnię próbek analizowano za pomocą mikroskopu sił atomowych (AFM).Przeprowadzone badania pozwoliły na ocenę wpływu różnych wariantów obróbek na stan powierzchni poprzez parametr chropowatości.
XX
The paper presents results of surface condition examinations of X39Cr13 steel from the group of corrosion-resisting alloy steels used for surgical instruments. The tested steel was subject to heat (quenching + tempering) and surface (plasma nitriding) treatment. After the treatments applied the specimens surface was analysed by means of atomic forces microscope (AFM).The examinations carried out allowed evaluating the effect of various treatments’ variants on the surface condition through the roughness.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Współczesna medycyna rozwija się w znacznej mierze dzięki zastosowaniu najnowszych osiągnięć nauk ścisłych, wdrażaniu nowych metod, technik i technologii. Dostępne środki i chirurgiczne metody naprawcze pozwalają na modyfikację stanu układu naczyniowego oraz naprawę lub wymianę części czy też całego serca. Artykuł stanowi próbę przeglądu kierunków rozwoju narzędzi stosowanych w chirurgii małoinwazyjnej ze specjalnym uwzględnieniem doświadczeń własnych – projektu Robin Heart Uni Tools.
EN
Present medicine develops in considerable measure thanks to the use of newest achievements of sciences as well as new methods, techniques and technologies introduction. Accessible means and surgical repair methods allow onto modification of state of vascular arrangement and repair or exchange of part or the whole heart. Presented article is the review of directions of surgery tools development used in mini invasive surgery with special regard of own experiences arrangement – project Robin Heart Uni Tools.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Purpose: of this paper is to discuss a division of the surgical tools according to the different criteria and to indicate the dominant wear processes of the medical tools. Moreover, the paper gives some guidelines on improvement in wear resistance of the medical tools by the surface treatment. Design/methodology/approach: Objectives were achieved thanks to the frictional and wear tests carried out on the T05 test stand ("ring-block" tester). An influence of the different surface treatments carried out for Ti6Al4V titanium alloy on its wear resistance was examined. Moreover, "scratch test" was done. Findings: In the course of the work it was found that the application of nitrogen titanizing process can increase wear resistance of the titanium alloys several times. This can expand the application range of titanium alloys for elements, which are subjected to intensive wear. Research limitations/implications: Wear tests belong to the long-lasting tests, so it is the main research limitation. Practical implications: Surface treatment discussed in the paper is partially used for production of the titanium medical tools (some kinds of forceps). An application of the titanium surgical tools is advisable because of their high mechanical strength and low weight. Originality/value: A part of the tests was carried out for the frictional pair: "titanium alloy+surfacing - animal bone". Such tests allow for better determination of the wear resistance occurring during surgical operations, i.e. during the direct contact between the surgical tool and bone tissue.
W artykule omówiono zastosowanie analiz ergonomicznych w wirtualnym prototypowaniu wybranych narządzi chirurgicznych używanych podczas operacji alloplastyki stawu biodrowego. Analizie poddano sylwetki, jakie przyjmują chirurdzy podczas zabiegu stosując wybrane narzędzia chirurgiczne. Przeprowadzona analiza ergonomiczna pozwoli na weryfikacje i zmiany konstrukcji wybranych narzędzi używanych podczas zabiegu alloplastyki stawu biodrowego.
EN
Application of ergonomics analyses in a virtual prototyping of the selected surgical tools employed during hip alloplasty was discussed m the paper. Silhouettes of postures which surgeons take during the operation using the selected surgical tools were analysed. The ergonomics analysis will enable to verify and change a design of the selected surgical tools employed during hip alloplasty.
W pracy omówiono podział narzędzi ze względu na różne kryteria. Podano przykłady zużycia narzędzi stosowanych do implantacji endoprotez. Omówiono wyniki badań tarciowo-zużyciowych par trących: "metal-kość", "polietylen-kość".
EN
In the paper division of surgical tools according to the different criterions were discussed. Some examples of tool wear used for endoprosthesis implantation were shown. Results of the frictional and wear tests for frictional pairs: "metal-bone" and "polyethylene-bone" were given.
Chirurgia robotyczna jest wdrażana w coraz większej liczbie ośrodków ochrony zdrowia na całym świecie. Szczególnie chętnie z robotów korzystają urolodzy, ginekolodzy, chirurdzy ogólni, kardiochirurdzy, neurochirurdzy. Poszukuje się dowodów skuteczności zastosowania robotów w kolejnych dziedzinach. Na rynku pojawiają się nowe rodzaje robotów stosowanych w chirurgii: roboty toru wizyjnego, manipulatory chirurgiczne, roboty nawigacyjne czynne i bierne, roboty biochirurgiczne. Rosnąca popularność robotyki medycznej powinna powodować zmiany w kształceniu nowych kadr. W artykule omówiono na podstawie przeglądu literatury oraz własnych doświadczeń (warsztatów chirurgicznych) aktualny stan i kierunki rozwoju edukacji w zakresie chirurgii robotycznej.
EN
Robotic surgery is being implemented in an increasing number of health care centers around the world. Urologists, gynecologists, general surgeons, cardiac surgeons and neurosurgeons are particularly willing to use robots. Evidence of the effectiveness of using robots in other areas is sought. New types of robots used in surgery are appearing on the market: endoscopic vision robots, surgical manipulators, active and passive navigation robots, and biosurgical robots. The growing popularity of medical robotics should cause changes in the education of new staff. The current state and directions of development of education in robotic surgery are discussed in the article on the basis of literature review and own experience (surgical workshops).
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.