研究者が手術中のロボット指の安定化方法を開発

テキサスA&M大学の研究者は、手術中のロボットアームの安定化のための新しい外科技術を開発しました。新しい研究は、Scientific Reports誌に掲載されました。

外科医の拡張としてのロボット指

研究者チームは、電流を指紋に送信することで、距離への正確な認識が可能になることを実証しました。電流は小さなが感じられる振動を引き起こし、ユーザーは精密で正確な方法でロボット指を操作できます。

研究者によると、この方法は、外科医が事故による損傷を減らすために使用できます。ロボット支援手術手順中に発生する損傷の一部は、意図しないものです。

ハンギェ・パークは、電気・コンピュータ工学部の助教授です。

「ロボット指の1つの課題は、生物学的組織に優しく着陸できるように、十分に正確に制御できることを確認することです。」とパークは述べました。「私たちの設計では、外科医は直感的にロボット指が接触する距離を知ることができ、繊細な構造に適切な力で触れることができます。」

外科医は、ロボット支援手術システム、または遠隔ロボット手術システムを使用します。これらは外科医自身の物理的な拡張です。外科医は自分の動きでロボット指を制御し、複雑な手順を遠隔で実行できます。これにより、外科医はより多くの患者を治療できます。ロボット指の小さなサイズにより、小さな切開が可能になります。この技術により、外科医は大きな切開を必要とせずに済みます。大きな切開は、患者体内に外科医の手を収めるために必要です。

ロボット指を正確に動かすための重要な側面は、遠隔ロボットアームに装着されたカメラからの視覚情報のライブストリーミングです。これにより、外科医はモニターを観察して、指の動きをロボット指の動きと一致させる必要があります。これにより、外科医はロボット指の位置と、それらの間の距離を把握できます。

パークによると、視覚情報だけでは、特に指が脳や他の繊細な組織に非常に近いときに、繊細な指の動きを導くのに十分ではありません。

「外科医は、モニター上でロボット指の相対的な位置を観察することで、自分の指がどのくらい離れているかを間接的に知ることができます。」とパークは述べました。「この間接的な視点は、外科医が自分の指の距離を把握する能力を低下させ、ロボット指を制御する能力に影響を与えます。」

刺激プローブを備えたグローブ

この課題を克服しようと、研究者チームは視覚情報に依存しない別の方法で距離情報を提供する方法を開発しました。ユーザーの指先に電流を送信するグローブを使用して、電流の異なる周波数を指先に送信します。ユーザーは、電流の周波数と距離を関連付けることができます。テストオブジェクトが近づくにつれて、電流の周波数が増加します。

この技術は、ユーザーの電流周波数への感覚に特有でした。ユーザーがより広い範囲の電流周波数に敏感な場合、距離情報は電流の増加が小さくなることで提供されました。

研究者によると、電気パルスを受け取ったユーザーは、約70%の力で接触力を低減し、下にある表面への近接性の認識が高まりました。1つの結論として、視覚情報のみよりも、軽い電気パルスを介した近接性情報の提供が約3倍優れていたことが観察されました。

http://www.youtube.com/watch?v=5KRSRfeL_tE&feature=emb_title

パークによると、新しい開発は、手術中の機動性を大幅に高めると同時に、予期せぬ組織損傷を最小限に抑えることができます。

「私たちの目標は、このタスクに必要な積極的な思考の負担を増やさないで、近接性推定の精度を向上させる解決策を開発することでした。」とパークは述べました。「私たちの技術が手術環境で使用できるようになると、医師は直感的にロボット指が下にある構造物からどのくらい離れているかを知ることができ、患者さんの手術結果を最適化することに集中できるようになります。」