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2018年11月09日 | 医疗机器人将有哪些作为?

2018-11-09 来源:机器人库

10月28日,美国约翰·霍普金斯大学计算机集成手术系统和技术研究中心主任Russell H. Taylor教授(手术机器人和计算机辅助手术系统领域奠基人,主持研发了世界首台骨科手术机器人ROBDOC,并著有计算机辅助手术方面的开山之作)与他的“得意门生”、北京航空航天大学生物与医学工程学院副教授王豫(参与研发中国首台骨科手术机器人系统、主被动混合式骨科手术机器人等),在北京市医疗机器人产业创新中心(IMC)就医疗机器人技术现状及未来接受了本文作者的专访。

预测医疗机器人技术的未来发展趋势?

Taylor:未来有时难以预测。工程师必须通过和真正需要医疗机器人的终端用户(如医生)一起工作,理解他们的问题,才能考虑如何解决问题。坚实的基础知识以及大数据的使用都能帮助我们解决实际问题,但机器学习面临的一大挑战是人机交互——人类和机器之间的沟通理解,并不如人类与自己的同类沟通那么顺畅。因此,技术发展需要考虑:人类如何清楚明晰地告诉机器人类想做的事情,以及机器如何值得信赖地完成人类所想做的事情。未来我们更需要机器人对于所实施任务及对象(患者)的更精准的理解。

王豫:医疗机器人其实是一个平台性的技术。很多医疗机器人系统是把平台开放给大量的研究人员和医生,通过二次开发、不停地叠加应用,衍生出非常多的、最初设计时并没有的新应用。比如达芬奇,它一开始做的是胆囊切除,但现在可以应用到前列腺、心脏等很多科室手术中去。

另外,向自动化的方向发展,也是未来手术机器人发展的必然趋势。随着AI人工智能技术的引入、机器人自动化程度不断提高,机器人变得越来越聪明,能够越来越理解医生想让它干什么、它怎么更好地执行。

人类什么时候才能拥有能够完成整个外科手术的、完全自主的机器人?

Taylor:要达成这个目标,前提是人类必须完全信任机器人;而在此之前机器人都只能参与手术中的某些部分。具体时间长短不好估计,取决于两个问题:一是人类是否能够毫不含糊地向计算机指定机器人应该完成什么事项;二是人类是否能够信任计算机让机器人准确完成人类所吩咐完成的事项。

在一些方面,计算机可以使机器人做得比外科医生更精细、准确,比如将药剂注射进视网膜层,可以采用实时控制来实现。医疗机器人行业当然会一直进化,但这种进化和发展是缓慢而自然的。

机器人手术花销是否高于普通手术?

王豫:目前手术机器人主要有两种模式,一种是主从操作——人动,机器人模仿人的动作或者更精细地模仿手势工作;另一种是医生规划,在计算机上设定方案,告诉机器人怎么动作,机器人就自动动作。这两种都是需要人为干预的,相当于手术室里额外使用了一个设备,同时并未减少人工;因此与普通手术相比,使用手术机器人进行手术肯定会产生一些额外的花销。但这种花销不能独立来说高低——比如一位患者的手术如果使用机器人来做,手术费用多5000元,但由于提高了手术的精细程度,术后患者恢复得更好、康复时间短,也不需要服用很多药物或进行康复锻炼,这样就不能简单地认为使用机器人花销高于普通手术。

目前更建议使用机器人进行哪些手术?

王豫:现在手术机器人已经达到很精细的程度,用的比较多的是骨科手术(包括创伤和脊柱的)、内窥镜下、腔镜下手术。美国推荐用机器人做前列腺癌手术、神经外科、心脏以及牙科手术。

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对于4h的交流电源定时器(555,BH4024)电路,网友可能会提出一系列问题。以下是一些常见问题及其详细回答:

1. 电路的基本工作原理是什么?

回答:该电路结合了555定时器(作为时基电路)和BH4024(7级二进制串行计数器/分频器)来实现4小时的定时功能。555定时器用于产生定时信号,而BH4024则负责将定时信号转换成所需的时间间隔。每当按下AN(定时触动按钮)时,电路开始计时,并在4小时后自动切断交流电源。

2. 如何调整定时时间?

回答:直接调整4小时的定时时间可能不直接通过电路中的元件实现,因为定时时间主要由BH4024的分频特性和555定时器的振荡频率决定。然而,可以通过改变555定时器的外部电阻和电容值来调整其振荡频率,但这通常会影响整个电路的定时精度和稳定性。对于精确调整至4小时,可能需要使用微控制器或其他可编程逻辑设备来替代或辅助BH4024和555定时器。

3. 电路中的555定时器具体起到什么作用?

回答:在这个电路中,555定时器作为时基电路,负责产生稳定的振荡信号。这个振荡信号的频率和占空比可以通过调整与555定时器相连的电阻和电容值来改变。然而,在这个特定的应用中,555定时器的输出信号通常被用作BH4024的输入信号,以便控制BH4024的计数和分频过程。

4. BH4024是如何实现定时功能的?

回答:BH4024是一个7级二进制串行计数器/分频器,它能够根据输入的时钟信号进行计数,并在达到预定次数后输出一个翻转信号。在这个电路中,BH4024的计数频率由555定时器的输出信号决定。当计数器达到某个预设值时(这个值决定了4小时的定时长度),BH4024会输出一个信号来切断交流电源。

5. 电路中的电源要求是什么?

回答:电路中的电源要求取决于所使用的555定时器和BH4024的具体型号以及电路中的其他元件。通常情况下,555定时器可以在较宽的电源电压范围内工作(如4.5V至16V),但具体值应参考器件的数据手册。对于BH4024和其他元件,也应遵循类似的电源要求。此外,由于该电路涉及交流电源的控制,因此还需要注意电路的安全性和稳定性问题。

6. 如何确保电路的可靠性和安全性?

回答:为了确保电路的可靠性和安全性,需要采取以下措施:

  • 选择质量可靠的元件和器件,并按照正确的规格和参数进行连接。
  • 在电路设计中考虑适当的保护措施,如过流保护、过压保护等。
  • 在实际使用中,注意避免电路受到外部干扰和损坏。
  • 定期对电路进行检查和维护,以确保其正常运行和延长使用寿命。

7. 电路有哪些潜在的应用场景?

回答:该电路具有广泛的应用场景,包括但不限于:

  • 家庭自动化系统中的定时开关功能。
  • 工业生产线上的自动断电和重启功能。
  • 实验室和测试设备中的定时控制功能。
  • 公共场所的自动照明和节能控制功能等。

总之,对于4h的交流电源定时器(555,BH4024)电路,网友可能会关注其工作原理、定时时间调整、元件作用、电源要求、可靠性和安全性以及潜在应用场景等方面的问题。以上回答旨在提供全面的信息和指导。

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