Low-Contact Grasping of Soft Tissue with Complex Geometry using a Vortex Gripper

要約

軟組織の操作は、ほとんどの外科手術に不可欠な要素です。
しかし、現在使用されている外科用グラスパーの大部分は、金属や硬質プラスチックなどの硬質材料で作られています。
さらに、これらのグラスパーは主に、組織を操作する方法として 2 つの硬い物体の間に組織を挟むことによって機能します。
そのため、接触中に過剰な力が加わり、組織が損傷される可能性が本質的に高くなります。
別のアプローチとして、空気圧渦を使用して開発されたガスパーは軟組織を浮遊させる可能性があり、接触力が低いか、まったくない場合でも操作が可能になります。
この論文では、凸面と凹面の曲率を持ち、合計 10 種類以上の異なる曲率半径の範囲にある 4 つの一般的な形状で柔らかい表面を掴む渦グリッパーの力特性の設計と完全な要因研究を紹介します。
40 のユニークなサーフェス。
グリッパーの設計でノズル要素のパラメーターを変更することにより、これらすべての異なる柔らかい表面の揚力に対する渦グリッパーの質量流量パラメーターの影響を調査することができました。
$\pmb{ex}$ $\pmb{vivo}$ 実験は、提案技術の長所と短所を示すために、さまざまな形状の生体組織とソフトボールを把握するために実施されました。
得られた結果により、ボルテックス技術の使用における限界と、医療用途におけるその改良の次の段階を見つけることができました。

要約(オリジナル)

Soft tissue manipulation is an integral aspect of most surgical procedures; however, the vast majority of surgical graspers used today are made of hard materials, such as metals or hard plastics. Furthermore, these graspers predominately function by pinching tissue between two hard objects as a method for tissue manipulation. As such, the potential to apply too much force during contact, and thus damage tissue, is inherently high. As an alternative approach, gaspers developed using a pneumatic vortex could potentially levitate soft tissue, enabling manipulation with low or even no contact force. In this paper, we present the design and well as a full factorial study of the force characteristics of the vortex gripper grasping soft surfaces with four common shapes, with convex and concave curvature, and ranging over 10 different radii of curvature, for a total of 40 unique surfaces. By changing the parameters of the nozzle elements in the design of the gripper, it was possible to investigate the influence of the mass flow parameters of the vortex gripper on the lifting force for all of these different soft surfaces. An $\pmb{ex}$ $\pmb{vivo}$ experiment was conducted on grasping biological tissues and soft balls of various shapes to show the advantages and disadvantages of the proposed technology. The obtained results allowed us to find limitations in the use of vortex technology and the following stages of its improvement for medical use.

arxiv情報

提供元, 利用サービス

arxiv.jp, Google