Venipuncture Robot

The venous puncture for administering fluids or drawing a blood sample is the most common clinical procedure. Doctors continue to rely on manual venipuncture techniques, but success rates are highly dependent on the physician's skill and the patient's physiology. To improve the first-attempt success rate, this thesis discusses the development of a portable autonomous venipuncture device that robotically inserts a needle into a suitable vein. The device operates in real time, combining infrared and ultrasound imaging, image analysis, and a 7 degrees of freedom (DoF) robotic system to perform the venous puncture. The robot consists of a 3-DoF Cartesian manipulator and a 4-DoF serial arm to guide the cannula into the selected vein, correcting the trajectory through a closed-loop control system. A prototype of the manipulator is then presented, describing the materials and electronic components used, construction methods, control software, and a MatLab script for simulating the movement of the robotic arm.

La puntura venosa per somministrare fluidi o prelevare un campione di sangue è la procedura clinica più comune. I medici continuano a fare affidamento sulle tecniche manuali di venipuntura, ma i tassi di successo dipendono fortemente dall'abilità del medico e dalla fisiologia del paziente. Per migliorare il tasso di successo al primo tentativo, in questa tesi si discute lo sviluppo un dispositivo portatile di venipuntura autonoma che inserisce roboticamente un ago in una vena adatta. Il dispositivo opera in tempo reale, combinando immagini a infrarossi e a ultrasuoni, analisi delle immagini e un sistema robotico a 7 gradi di libertà (GdL) per eseguire la puntura venosa. Il robot è costituito da un manipolatore cartesiano a 3 GdL e da un braccio seriale a 4 GdL per guidare la cannula nella vena selezionata correggendo la traiettoria attraverso un sistema di controllo a catena chiusa. Viene poi presentato un prototipo del manipolatore descrivendo i materiali e i componenti elettronici utilizzati, i metodi di costruzione, i software di controllo e uno script MatLab per la simulazione del movimento del braccio robotico.