कल्पना कीजिए कि आपके पास दो गुब्बारे हैं। एक पानी से भरा है, और दूसरा हवा से भरा है। वे समान दिखाई देते हैं, लेकिन यदि आप उन्हें धक्का देते हैं, तो प्रत्येक बहुत अलग महसूस करेगा। एक डॉक्टर के लिए यह कैसा महसूस होता है। जब एक मरीज को सुई बायोप्सी, या पित्ताशय की नाली, या रीढ़ की हड्डी में एक कोर्टिसोन इंजेक्शन, या एक शिरापरक कैथेटर की आवश्यकता होती है, तो सुई डालने वाले डॉक्टर को बिल्ड और दबाव को महसूस करने में सक्षम होना चाहिए क्योंकि सुई अंदर धकेलती है, और अंत में प्रत्येक क्रमिक ऊतक को पंचर करता है।
पेन स्टेट में सर्जरी और रेडियोलॉजी के प्रोफेसर डेविड हान कहते हैं, "ऊतक का चरित्र आपको प्रतिक्रिया देता है, और आपके मस्तिष्क के आंकड़े बाहर निकलते हैं, और इसका इस्तेमाल कर सकते हैं।" "यदि आपने बहुत सारी नदियों को छुआ है और आपने बहुत सारे स्प्लेन को छुआ है, तो कभी-कभी आपकी आंखें बंद होने से आप जो कर सकते हैं, वह है।"
लेकिन यह वास्तव में आसान नहीं है। पिछले 30 या अधिक वर्षों के अनुसंधान ने जटिलता दर को दिखाया है जो केंद्रीय शिरा कैथीटेराइजेशन में 5 से 21 प्रतिशत तक है, और नतीजा संक्रमण है या अस्पताल के समय और लागत में वृद्धि, या यहां तक कि मृत्यु भी है। अनुभवी डॉक्टर इस पर बहुत बेहतर हैं, आंशिक रूप से क्योंकि यह बहुत अभ्यास करता है। (कई मामलों में, अल्ट्रासाउंड मार्गदर्शन मदद करता है, लेकिन यहां तक कि एक दृश्य क्यू के साथ यह सिर्फ थोड़ा बहुत दूर जाना आसान है, और गलत ऊतक के लिए।)
कैसे ध्यान छात्रों को यह तकनीक सीखते हैं? कुछ मामलों में, विशेष ऊतकों के समान निर्मित एक पुतला प्रतिक्रिया प्रदान करता है, लेकिन अधिक बार छात्र एक अनुभवी डॉक्टर को देखते हैं, और फिर वे इसे आज़माते हैं। "मैं वास्तव में अच्छा हूँ, " हान कहते हैं। "तो मेरे पास कोई व्यक्ति खड़ा है जो यह सीखना चाहता है कि यह कैसे करना है, और मैं उनके कंधे पर झुक जाता हूं और कहता हूं, यह कोशिश करो, या वह।"
पेन स्टेट यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं की एक टीम का एक अलग विचार था। 2017 में हान के नेतृत्व में, उन्होंने एक रोबोट का वर्णन करते हुए शोध प्रकाशित किया जो एक सुई के अंत को पकड़ता है और यांत्रिक प्रतिक्रिया प्रदान करता है - जैसा कि छात्र सुई को सिलिकॉन की एक गांठ में धकेलता है, रोबोट हाथ पीछे धकेलता है। एक पुतले के विपरीत, यह विभिन्न बल घटता का पालन करने के लिए प्रोग्राम किया जा सकता है, जो सुई के दबाव प्रोफ़ाइल को अलग-अलग ऊतकों में स्लाइड करने के लिए बनाया गया है, और यहां तक कि विभिन्न प्रकार के शरीर का प्रतिनिधित्व भी करता है। "आप क्या करने में सक्षम होना चाहते हैं, इससे पहले कि आप उन्हें नियंत्रित करें, लोगों को एक नकली वातावरण में अपनी योग्यता साबित करने के लिए है, " हान कहते हैं।
लेकिन कुछ अन्य शोधकर्ता हान के साथ काम कर रहे थे, उनके पास एक और अंतर्दृष्टि थी: वे एक ऐसा उपकरण बना सकते थे जो एक ही काम करेगा, रोबोट्स, जो अब तक सस्ता है। एक रोबोट हाथ के बजाय, एक नकली सिरिंज के भीतर रखे तंत्र द्वारा बल प्रतिक्रिया प्रदान की जाएगी। शोधकर्ताओं ने इस वर्ष एक अनंतिम पेटेंट आवेदन दायर किया और पेन स्टेट कॉलेज ऑफ इंजीनियरिंग से इस उपकरण को व्यवसाय के रूप में विकसित करने के लिए अनुदान प्राप्त किया।
मैकेनिकल इंजीनियरिंग के एसोसिएट प्रोफेसर जेसन मूर कहते हैं, '' हम ऐसा करके उन ताकतों को थोड़ा और अधिक सरल बना सकते हैं, अनिवार्य रूप से, इन कारतूसों के अंदर सामग्री जमने से हमारी हैप्टिक ताकत पैदा होती है। "और फिर हम उपयोगकर्ता को सुई फ़ीड प्रविष्टि करने के तरीके के बारे में बहुत अधिक प्रतिक्रिया प्रदान कर सकते हैं।"
हालांकि अनंतिम पेटेंट आवेदन में दबाव के कई माध्यमों का वर्णन किया गया है (विद्युत चुम्बकीय, मैग्नेट, घर्षण, जलगति विज्ञान और अन्य सहित), समूह ने सिरिंज के शरीर के भीतर रखे झिल्ली की एक श्रृंखला द्वारा कार्य किए गए संस्करण पर ध्यान केंद्रित करने के लिए चुना है। एक सतह के खिलाफ धक्का देने पर, सुई सिरिंज के शरीर में वापस आ जाती है। जैसा कि यह होता है, यह झिल्ली को क्रम से समाप्त कर देता है। हर एक विकृति और अंततः टूट जाती है, मानव ऊतक की तरह। झिल्ली की कॉन्फ़िगरेशन, मोटाई और सामग्री को अलग करके, डिवाइस एक महंगे रोबोट बांह की आवश्यकता के बिना विभिन्न बल प्रोफाइल का अनुकरण करता है।
हान, मूर और मूर के सहयोगी, इंजीनियरिंग डिजाइन स्कारलेट मिलर के एसोसिएट प्रोफेसर और एनेस्थिसियोलॉजी के एसोसिएट प्रोफेसर संजीब आदिकारी, केवल अल्ट्रासाउंड-निर्देशित इंजेक्शन में छात्रों को प्रशिक्षित करने के लिए उपकरणों पर काम करने वाले नहीं हैं। अधिकारी कहते हैं, "हर कोई अलग-अलग तरीकों और साधनों के साथ आने की कोशिश कर रहा है ताकि यह बेहतर दिखे, या इसे अधिक उपयोगकर्ता के अनुकूल बना सके।" "लेकिन किसी को भी पवित्र कंघी बनानेवाले की रेती नहीं मिली है।"
2015 में, ब्लू फैंटम नामक एक कंपनी ने घुटने के संयुक्त इंजेक्शन के लिए एक परिष्कृत प्रशिक्षण मॉडल जारी किया, जो कि नकली फीमर, टिबिया, पटेला और बर्सा के साथ पूरा हुआ - लेकिन इसकी कीमत 3, 800 डॉलर है, और यह केवल घुटने में इंजेक्शन लगाने के लिए उपयोगी है। यहां तक कि जिलेटिन से भरे गुब्बारों की विशेषता है, जिसमें रबर ट्यूब के बर्तन भी हैं। डेविड गाबा, स्टैनफोर्ड में एनेस्थिसियोलॉजी के एक प्रोफेसर, 30 से अधिक वर्षों से सुई इंजेक्शन सिमुलेटर का निर्माण कर रहे हैं, जिसमें काठ के इंजेक्शन के लिए प्लास्टिक ट्रेनर भी शामिल हैं। यहां तक कि वह पोर्क शोल्डर टिशू को भी मानव के विकल्प के रूप में इस्तेमाल करता है।
गाबा का कहना है, "सिर्फ इसलिए कि किसी कंप्यूटर / हार्डवेयर कॉम्बो द्वारा नक़ल का चित्रण किया जा सकता है। यह जरूरी नहीं है कि यह सीखने या कौशल के चमत्कार को प्राप्त करेगा।" "जब तक कोई स्पष्ट सबूत न हो कि एक विशेष उपकरण एक बड़ा बदलाव करता है, अंत में यह बाज़ार का निर्धारण होगा जो यह निर्धारित करता है कि किसी विशेष इंजीनियरिंग अग्रिम के पास अन्य दृष्टिकोणों की तुलना में पैर हैं या नहीं।"
अभी भी एक संतुलन होना चाहिए, हान बताते हैं। बहुत अधिक यथार्थवाद निकालें और छात्र अभ्यास टूल को वास्तविकता से ठीक से नहीं जोड़ेंगे। लेकिन कोई भी कम्प्यूटरीकृत उपकरण मूल्यवान और मात्रात्मक प्रतिक्रिया प्रदान कर सकता है - एक तरह का रिपोर्ट कार्ड - तकनीक सीखने वाले छात्रों के प्रदर्शन में।
जैसा कि वे एक विपणन उपकरण की ओर काम करते हैं, मूर, मिलर और अधिक्कारिन कारतूस में एक एक्सीलेरोमीटर का निर्माण कर रहे हैं, जो सम्मिलन कोण और बल प्रोफ़ाइल पर समान प्रतिक्रिया देने के लिए कस्टम सॉफ़्टवेयर के साथ जोड़ देगा। सेंसर और बदली कारतूस सहित उनके प्रोटोटाइप, उन्हें $ 100 के आसपास खर्च करते हैं।
मैरीलैंड विश्वविद्यालय में एनेस्थिसियोलॉजी के प्रोफेसर पॉल बिगलेसेन कहते हैं, "यह विचार आगे बढ़ने के लायक है, खासकर अगर इसे 100 डॉलर में बेचा जा सकता है।" लेकिन इंजेक्शन मोल्डिंग और व्यापक वितरण, संभवतः स्कूलों और प्रशिक्षण अस्पतालों के माध्यम से, प्रति यूनिट लागत को और भी कम कर सकता है।
मूर कहते हैं, "अगर हम इन नए मेडिकल छात्रों को या उनके शुरुआती भविष्य के डॉक्टरों को उनके हाथ की गति से बहुत अच्छा बना सकते हैं, तो बहुत स्थिर हो सकते हैं, जो उनके कौशल पर सकारात्मक प्रभाव डाल सकते हैं?"
वह आशा है, वह कहते हैं।
