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外骨格型マイクロロボットによる内視鏡的粘膜下層剥離術への挑戦

Research Project

Project/Area Number 21656064
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Intelligent mechanics/Mechanical systems
Research InstitutionNagoya University (2010)
Tohoku University (2009)

Principal Investigator

新井 史人  名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90221051)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 坂本 直人  順天堂大学, 医学部, 准教授 (10420845)
長田 太郎  順天堂大学, 医学部, 准教授 (00338336)
Project Period (FY) 2009 – 2010
Project Status Completed (Fiscal Year 2010)
Budget Amount *help
¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
Fiscal Year 2010: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2009: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Keywordsマイクロ・ナノデバイス / マイクロマシン / 先端機能デバイス / 知能機械 / 微細加工 / 外科 / ロボット / 操作
Research Abstract

本研究では内視鏡による内視鏡的粘膜下層剥離術(endoscopic submucosal dis-section : ESD)を円滑,確実,安全に行うことを可能とする外骨格型マイクロロボットの基盤技術に関する研究を行い,以下の成果を得た.(1)外骨格型マイクロアームの改良,集積化を行った.生体構造に着目し,異なる剛性を有する材料を組み合わせたバイオニックジョイントについて提案し,その作製方法と基礎性能を評価した.比較的剛高い剛性を持つポリマー(SU-8)に微細パターンを施した後,低剛性のポリマー(PDMS)を転写することで,ハイブリッド構造を有するレイヤーを作製し,それを積層することで三次元構造を構築した.関節角度の調整はワイヤー駆動とし,ワイヤーの張力と関節角度の関係を評価した結果,線形性があることを確認した.(2)マイクログリッパの改良,集積化を行った.マイクログリッパをマイクロアームの先端に組み込んで集積化した.マイクログリッパ先端形状を改良し,組織を把持しやすい構造とし,開閉動作を確認した.また,1.3Nの把持力を確認した.(3)機構設計を改良することで,マイクロアームの駆動とグリッパの駆動の干渉を低減した.関節の可動範囲として±55°を達成し,グリッパ開閉時の関節角度変化が1°以下であることを確認した.また,マイクログリッパを有するマイクロアームを内視鏡先端に組み込み,動作することを確認した.(4)医学的知見に基づき,これまでのマイクロアームやマイクログリッパの基本設計の見直しを行った.この知見をもとにマイクロロボットを設計し,試作したものを評価した.

Report

(2 results)
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2011 2010 2009

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] The "Loop Clip" is useful for closing large mucosal defects after colorectal ESD:a preliminary clinical study2011

    • Author(s)
      Mori H, Sakamoto N, Osada T, Ritsuno H, Hidaka Y, Nakae K, Matsumoto K, Beppu K, Shibuya T, Yoshizawa T, Nagahara A, Otaka M, Ogihara T, Arai F, Watanabe S.
    • Journal Title

      Digestive Endoscopy

      Volume: inpress

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fabrication of Articulated Microarm for Endoscopy by Stacked Microassembly Process(STAMP)2009

    • Author(s)
      Keisuke Narumi, Daisaku Azuma, Fumihito Arai
    • Journal Title

      Journal of Robotics and Mechatronics Vol.21 No.3

      Pages: 412-418

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Endoscopic submucosal dissection of large colorectal tumors by using a novel spring-action S-O clip for traction2009

    • Author(s)
      Naoto Sakamoto, Taro Osada, Tomoyoshi Shibuya, Kazuko Beppu, Kenshi Matsumoto, Hiroki Mori, Masato Kawabe, Akihito Nagahara, Michiro Otaka, Tatsuo Ogihara, Sumio Watanabe
    • Journal Title

      GASTROINTESTINAL ENDOSCOPY Vol.69 No.7

      Pages: 1370-1374

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 外骨格型マイクロロボットのバイオニックデザイン-内視鏡手術のための外骨格型バイオニックジョイント-2011

    • Author(s)
      大脇浩史, 川原知洋, 新井史人
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'11
    • Place of Presentation
      岡山コンベンションセンター(発表確定)
    • Year and Date
      2011-06-28
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] ESDのためのワイヤ非干渉駆動マイクロアームの開発2010

    • Author(s)
      川原知洋, 松本哲郎, 大脇浩史, 村松直樹, 長田太郎, 坂本直人, 新井史人
    • Organizer
      第19回コンピュータ外科学会大会
    • Place of Presentation
      九州大学医学部百年講堂
    • Year and Date
      2010-11-04
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Traction device"S-Oクリップ"とclosure device "Loopクリップ"を用いた大腸ESDへのアプローチ2010

    • Author(s)
      長田太郎、坂本直人、渡辺純夫
    • Organizer
      JDDW2010:ワークショップ30 ESDにおける 手技の工夫~大腸~《ビデオ》
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2010-10-16
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Bio Inspired Microarm for Endoscopic Sub mucosal Dissection2010

    • Author(s)
      T Kawahara, T Matsumoto, H Owaki, N Muramatsu, T Osada, N Sakamoto, F Arai.
    • Organizer
      International Symposium on Nature-Inspired Technology
    • Place of Presentation
      ソウル大学工学部
    • Year and Date
      2010-10-14
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of a Decoupling Wire Driven Exoskeletal Microarm for Endoscopic Submucosal Dissection2010

    • Author(s)
      T Kawahara, T Matsumoto, N Muramatsu, T Osada, N Sakamoto, F Aral.
    • Organizer
      3rd IEEE/RAS EMBS International Conference on Biomedical Robotics and Biomechatronics
    • Place of Presentation
      東京大学工学部2号館
    • Year and Date
      2010-09-29
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] ワイヤ非干渉駆動を用いたESD用外骨格マイクロアーム2010

    • Author(s)
      松本哲郎, 川原知洋, 村松直樹, 長田太郎, 坂本直人, 新井史人
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'10
    • Place of Presentation
      旭川大雪アリーナ
    • Year and Date
      2010-06-16
    • Related Report
      2010 Annual Research Report

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Published: 2009-04-01   Modified: 2016-04-21  

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