論文の概要: Tele-Operated Oropharyngeal Swab (TOOS) RobotEnabled by TSS Soft Hand
for Safe and EffectiveCOVID-19 OP Sampling
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.09403v1
- Date: Mon, 20 Sep 2021 10:02:58 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-14 05:39:19.540981
- Title: Tele-Operated Oropharyngeal Swab (TOOS) RobotEnabled by TSS Soft Hand
for Safe and EffectiveCOVID-19 OP Sampling
- Title（参考訳）: tssソフトハンドによる遠隔操作型口腔咽頭swab(toos)ロボットによる安全かつ有効covid-19opサンプリング
- Authors: Wei Chen, Jianshu Zhou, Shing Shin Cheng, Yiang Lu, Fangxun Zhong,
Yuan Gao, Yaqing Wang, Lingbin Xue, Michael C. F. Tong and Yun-Hui Liu
- Abstract要約: 新型コロナウイルスの診断には、一般にウイルス核酸(VNA)検体採取に口咽頭スワブ(OP SWAB)サンプリングが用いられる。
従来のロボットは、大規模な展開において、安全性、コスト、制御の複雑さに悩まされている。
軟式ロボット技術は, 拘束された口腔空間において, 優れたスワブ操作性を有するロボットOPスワブサンプリングを実現することを約束する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 39.56608582360945
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The COVID-19 pandemic has imposed serious challenges in multiple perspectives
of human life. To diagnose COVID-19, oropharyngeal swab (OP SWAB) sampling is
generally applied for viral nucleic acid (VNA) specimen collection. However,
manual sampling exposes medical staff to a high risk of infection. Robotic
sampling is promising to mitigate this risk to the minimum level, but
traditional robot suffers from safety, cost, and control complexity issues for
wide-scale deployment. In this work, we present soft robotic technology is
promising to achieve robotic OP swab sampling with excellent swab
manipulability in a confined oral space and works as dexterous as existing
manual approach. This is enabled by a novel Tstone soft (TSS) hand, consisting
of a soft wrist and a soft gripper, designed from human sampling observation
and bio-inspiration. TSS hand is in a compact size, exerts larger workspace,
and achieves comparable dexterity compared to human hand. The soft wrist is
capable of agile omnidirectional bending with adjustable stiffness. The
terminal soft gripper is effective for disposable swab pinch and replacement.
The OP sampling force is easy to be maintained in a safe and comfortable range
(throat sampling comfortable region) under a hybrid motion and stiffness
virtual fixture-based controller. A dedicated 3 DOFs RCM platform is used for
TSS hand global positioning. Design, modeling, and control of the TSS hand are
discussed in detail with dedicated experimental validations. A sampling test
based on human tele-operation is processed on the oral cavity model with
excellent success rate. The proposed TOOS robot demonstrates a highly promising
solution for tele-operated, safe, cost-effective, and quick deployable COVID-19
OP swab sampling.
- Abstract（参考訳）: 新型コロナウイルス(COVID-19)のパンデミックは、さまざまな視点で人間の生活に深刻な課題を課している。
新型コロナウイルスの診断には、一般にウイルス核酸(VNA)検体採取に口咽頭スワブ(OP SWAB)サンプリングが用いられる。
しかし、手動サンプリングは感染リスクの高い医療スタッフを露出させる。
ロボットサンプリングは、このリスクを最小レベルまで軽減することを約束しているが、従来のロボットは、大規模展開のための安全性、コスト、および複雑さの制御に苦しむ。
本研究では,軟式ロボット技術が,制限された口腔空間におけるスワブ操作性に優れたロボットOPスワブサンプリングを実現することを約束し,既存の手動アプローチと同じくらい巧妙に機能する。
これは、人間のサンプリング観察と生体吸気から設計されたソフトハンドとソフトグリップからなる、新しいTstone soft (TSS)ハンドによって実現されている。
TSSハンドはコンパクトなサイズで、ワークスペースを大きくし、人間の手と比べてデキスタリティが同等である。
柔らかい手首は、調整可能な剛性で全方向の曲げが可能である。
端子軟グリップは、使い捨てスワブピンチ及び交換に有効である。
OPサンプリング力は、ハイブリッドモーションおよび剛性仮想フィクスチャベースのコントローラの下で、安全で快適な範囲(スロートサンプリング快適領域)で維持が容易である。
3 DOF 専用の RCM プラットフォームが TSS ハンドグローバルな位置決めに使用されている。
TSSハンドの設計, モデリング, 制御について, 専用実験により詳細に検討した。
ヒトの遠隔操作に基づくサンプリングテストは、良好な成功率で口腔モデルで処理される。
toosロボットは、遠隔操作、安全、コスト効率、迅速なデプロイが可能なcovid-19 op swabサンプリングのための、非常に有望なソリューションを示している。
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