An organosynthetic soft robotic respiratory simulator
Notice bibliographique
Résumé
In this work, we describe a benchtop model that recreates the motion and function of the diaphragm using a combination of advanced robotic and organic tissue. First, we build a high-fidelity anthropomorphic model of the diaphragm using thermoplastic and elastomeric material based on clinical imaging data. We then attach pneumatic artificial muscles to this elastomeric diaphragm, pre-programmed to move in a clinically relevant manner when pressurized. By inserting this diaphragm as the divider between two chambers in a benchtop model-one representing the thorax and the other the abdomen-and subsequently activating the diaphragm, we can recreate the pressure changes that cause lungs to inflate and deflate during regular breathing. Insertion of organic lungs in the thoracic cavity demonstrates this inflation and deflation in response to the pressures generated by our robotic diaphragm. By tailoring the input pressures and timing, we can represent different breathing motions and disease states. We instrument the model with multiple sensors to measure pressures, volumes, and flows and display these data in real-time, allowing the user to vary inputs such as the breathing rate and compliance of various components, and so they can observe and measure the downstream effect of changing these parameters. In this way, the model elucidates fundamental physiological concepts and can demonstrate pathology and the interplay of components of the respiratory system. This model will serve as an innovative and effective pedagogical tool for educating students on respiratory physiology and pathology in a user-controlled, interactive manner. It will also serve as an anatomically and physiologically accurate testbed for devices or pleural sealants that reside in the thoracic cavity, representing a vast improvement over existing models and ultimately reducing the requirement for testing these technologies in animal models. Finally, it will act as an impactful visualization tool for educating and engaging the broader community.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,010 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».