Ontwerpen en testen zonder dure prototypes (video)

Arkenbout heeft onder meer gekeken naar multi-vertakte instrumenten voor kijkoperaties via natuurlijke lichaamsopeningen, zoals het weghalen van tumoren via de neus.

Multi-vertakte instrumenten hebben een schacht van waaruit twee of meerdere stuurbare instrument-takken voortkomen. Dergelijke instrumenten moeten het mogelijk maken om tweehandige chirurgische taken uit te voeren, zoals hechten en het leggen van knopen.

"De laatste tien jaar zijn er tientallen prototypes van zulke instrumenten ontwikkeld. De ontwerpers bouwen echter zo veel vrijheidsgraden in dat de besturing te complex wordt. dDaardoor wegen de voordelen meestal niet op tegen de nadelen. En dan komen de ontwerpen niet uit het stadium van het prototype."

Gesture-based design

Eigenlijk wil je instrumenten kunnen evalueren zonder een duur prototype te bouwen. "Een oplossing die ik hiervoor aandraag, is gesture-based design. Hand- en vingerbewegingen in een testopstelling worden daarbij live gemeten met sensoren en vervolgens gekoppeld aan virtueel gesimuleerde instrumentbewegingen. Door spelenderwijze koppelingen uit te proberen, en ze te evalueren, kan een stuurbaar instrument dan worden geëvalueerd zonder dat je een volledig operationeel prototype nodig hebt. We hebben dit succesvol getest, onder meer in samenwerking met chirurgen van het LUMC en het AMC."

Ontwerpvrijheid

Omdat gesture-based instrument design goedkoop is, kun je bovendien rustig van alles uitproberen. Arkenbout heeft bijvoorbeeld een manier ontwikkeld en geëvalueerd om met twee handen vier chirurgische instrumenten aan te sturen. "Gesture-based instrument design is een relatief goedkope en veelbelovende methode die, zeker met de huidige technologische vooruitgang in meetsystemen voor hand- en vingerbewegingen, kan uitgroeien tot een eenvoudig toe te passen ontwerpmethode."