由學生主導研製的醫療設備為外科醫生掃清障礙 | 矽谷洞察

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對外科醫生來說，血液、脂肪和其他任何干擾的東西都會讓事情變得棘手起來。為了掃除障礙，人們使用真空管來吸走碎片，還給醫生一個清晰的視野。但問題是用於抽吸碎屑的系統經常會被堵塞。

Daniel Wiznia是整形外科和康復與機械工程及材料科學的助理教授，他說：「當發生堵塞時，它可以導致一場手術延遲超過10分鐘。」這是他所在領域的一個特殊問題，因為骨骼和軟骨經常會進入這些混合碎片中。 「當你在做整形外科手術時，每場手術都會發生三到四次這種狀況，有時候會更多。你會一直在想：為什麼不能有更好的方法來解決這個問題？」

這就是工程創新與設計課程（ENAS 118）的學生該要解決的問題。該課程由SEAS高級研究員Larry Wilen和SEAS副院長Vince Wilczynski教授，彙集了耶魯大學眾多學科的教職員工的專業知識。每位專家都會給學生團隊布置一個需要解決的問題。Wiznia於2006年從耶魯大學畢業，並獲得機械工程學位，他對解決問題的過程了如指掌。

「我把這個問題作為可研究的課題拋給了這些一年級的學生，並向他們介紹了許多工程原理：流體動力學、計算機原型設計和產品設計過程。」

Wiznia每周都會與Charlie Markert "21，Enrique Martinez Padres "22，Thuy Pham "22和Gavrielle Welbel 『22團隊見面，以分析堵塞抽吸系統的問題。有一些學生加入了Wiznia團隊，在實操中直接觀察系統堵塞的情況。學生們花費了大量的時間，不但搞清楚了系統為什麼會堵塞，還特地搞清楚了系統在什麼地方會發生堵塞。

「在定義問題以及確定這些問題發生的位置方面，這些學生做得真的非常出色，」Wiznia說道。

他們精確找到了四個位置：吸管尖端、管子和尖端的連接點、管子、管子和儲存碎屑的容器之間的連接處。

「為了解決這些每一個問題，他們做了大量的迭代設計，並且他們在原型設計、故障排除以及團隊合作解決問題方面收穫了很多技巧。他們學會了如何通過開展實驗來驗證他們的設計。」

為了使其儘可能方便使用，學生們專註於製作一個活動部件很少的系統。

「我們的想法似乎很簡單、直觀，但我們在剩下好幾周的時間裡來確定最佳易用的尺寸，以及最契合當前系統的最佳尺寸，」Charlie Markert說道。「出乎意料的是，這是最具挑戰性的部分，我們一次次地進行迭代改進，試圖確定最好的尺寸。」

最終版本採用了新的尖端和手柄組合，增加了身體顆粒進入容器的流量。他們還發明了一種帽子，它附著在儲存身體顆粒的容器的蓋子上，它作為顆粒進入容器的新方式。它使用了類似的管道系統，但是消除了管子和容器之間的連接，正是在這個連接處會經常發生嚴重的堵塞。

他們在麵粉、水、玉米糖漿溶液和3D列印出的骨頭的混合物上進行測試，發現，它比傳統設備更快，堵塞幾率降低了95％。

「他們拿我們目前使用的系統和他們的設計進行了直接的對比測試，」Wiznia說道， 「該設計幾乎解決了我們因堵塞產生的所有問題，而且其堵塞的發生率非常非常之低。」

Wiznia說，計劃的下一步是與一家專業骨科器械公司合作，通過該公司製造一個原型產品，以在手術室進行試驗。

原文鏈接：https://seas.yale.edu/news-events/news/student-built-device-clears-way-surgeons

作者：耶魯大學工程與應用科學學院

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