Projektbeschreibung
Innovative Materialien ersetzen die Berührung in biomedizinischen Produkten
Unsere Fingerspitzen können Drucksignale in Berührung oder haptischen Sinn übertragen. Bei konventionellen Operationen ist der haptische Sinn der chirurgischen Fachkraft notwendig, doch bei Operationen mit Roboterunterstützung geht dieser direkte Kontakt verloren. Um dieses Problem zu lösen, schlägt das vom Europäischen Forschungsrat finanzierte Projekt MagnetoSense vor, einen neuen haptischen Sensor mit Materialien aus magnetorheologischem Elastomer zu entwickeln. Diese Elastomere sind weich und bestehen aus Teilchen, die magnetisiert werden können und ihre Form in Gegenwart eines externen Magnetfeldes verändern können. Die Forschenden wollen das Gegenteil erreichen: anhand der Umformung bei Kontakt mit einem Objekt soll eine Veränderung eines Magnetfeldes ausgelöst werden, die von einem Sensor messbar ist. Diese Innovation wird viele Anwendungen im Bereich der Biomedizin und Robotik finden.
Ziel
Sensorial and tacSensorial and tactile information represent the base of all surgical procedures in medicine. The vision sense has been and continues to be developed extensively by use of micro-cameras, MRI, X-rays and many others. Nonetheless, in many cases, the vision is not enough. The touch sense is necessary to identify the stiffness of the underlying organ or tissue and press more or less to perform a cut, remove a tumor or even move a catheter inside a curved vain. This stiffness is transmitted to the finger of the surgeon as a pressure-deformation information. This haptic sense is present naturally in our fingertips. Nevertheless, with the recent development of non-invasive techniques, the surgeon operates robotic devices that deliver optical information via a screen but loses all haptic information since his/her fingers are not in direct contact with the organ. The present project aims at proposing a novel material, a magnetorheological elastomer (MRE) membrane as a haptic sensor. MREs are soft elastomeric materials comprising magnetic particles thus being able to deform significantly upon application of an external magnetic field. Recently, it was shown that by fabricating them in exotic or slender geometries one can exploit their resulting instabilities to shape surfaces, induce programmable swelling and deswelling, or even create swimming microrobots and externally controllable catheters. All those applications use MREs as actuators. By contrast, here, we plan to exploit the reverse operation that of sensing, i.e. induce magnetic field changes via deformation. The principle lies in using the inherent magneto-mechanical coupling to induce readable magnetic fields when the MRE deforms. The reading of the fields can then be translated back to a deformation and a force thus being able to sense soft or stiff objects. The very soft nature of MREs will allow for a very sensitive measurement of forces as low as those felt by touching a soft gel or baby-skin.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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