2017 Fiscal Year Research-status Report
内視鏡側面に指のような触覚をもたらす新規圧力センサーの開発
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16K09407
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
植木 賢 鳥取大学, 医学部附属病院, 教授 (60542256)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上原 一剛 鳥取大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10324998)
藤井 政至 鳥取大学, 医学部附属病院, 助教 (40762258)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 消化器内科学 / 内視鏡 / 圧力センサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大腸内視鏡は、現代の大腸検査および処置において、最も重要な役割を担う検査の一つである。大腸内視鏡検査は他の検査に比して、腫瘍性病変やその他疾患に対する感度・特異度が高い上、適応病変であれば外科的手術を伴うことなく治療ができる手法である。しかし、大腸内視鏡検査は大腸の解剖学的特性のため高度な技術が必要とされ、検査医の手技習熟には長期間を要する。また、大腸内視鏡検査による粘膜損傷や腸管穿孔などの危険があるが、これを未然に防ぐための指標となるフィードバック機構は、現時点で存在しない。
そこで、大腸内視鏡検査におけるフィードバック機構の一つとして、本研究により大腸内視鏡側面圧力センサを考案し作成した。この装置により、大腸粘膜への圧力の測定・術者へのフィードバック機構を構築でき、大腸内視鏡検査時の大腸への力学的負担を軽減できる可能性がある。また、初学者に対するトレーニングとして、大腸モデル下でのシミュレーションの際に側面圧力センサのフィードバックがあることで、初学者の技術向上の一助となる可能性がある。今年度は、当初設定したロードマップ通り、内視鏡の屈曲操作にも影響されず、正確に圧力を検出できるセンサを設計及び作製し、評価 した。具体的には(A)試作モデルの作製、(B)リスク分析に基づく試作機の設計変更、(C)切除大腸及び生体ブタでの実験による評価を行った。 とくに、試作したモデルでは、従来開発していた先端のセンサに比べ、硬い内視鏡が土台となるため、側面に加わる圧力を鋭敏に検出することができた。また、リスク分析として、内視鏡屈曲による圧力センサの誤動作を防ぐため、新たな機構を持つセンサを作成することができた。生体ブタでの実験では、新機構を持つセンサを使用し、生体においても適切な感度域で腸管と内視鏡の間の圧力をリアルタイムで検出できることを検証できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
設定したロードマップに従い、大腸内視鏡スコープ装着型の側面圧力センサについて、その実装方法を検討し、試作を行った。試作機については、生体ブタでの挿入実験により、大腸への挿入に耐えうる耐久性とその圧力を得るための性能を備えていることが実証された。
１．大腸内視鏡スコープ装着型の側面圧力センサ側面センサについて、圧力センサの実装方法について検討を行った。検討の結果、既存の大腸内視鏡スコープに簡単に装着ができるよう、筒状の薄型で柔軟な筐体に、感圧エラストマーを用いたセンサを内蔵する方式を採用した。その際、問題として、大腸内視鏡スコープの能動屈曲部での屈曲操作の際に、屈曲の影響で圧力センサの数値が変動することが予想された。
２．試作した大腸内視鏡スコープ側面圧力センサを使用して、シリコン製大腸を用いた大腸内視鏡挿入試験を行った。内視鏡スコープよりも一回り大きいサイズの筒状の薄型で柔軟な筐体であれば、挿入性に問題はなく、圧力データも十分得られるものであり、大腸内視鏡スコープ用の設計を決定した。また、内視鏡全周性の圧力を感知できるよう、センサ部をらせん状に配置する特許性を有する新たな機構を考案した。ピッチは5ｃｍ間隔として計12チャンネルに設定した。
３．作製した大腸内視鏡スコープ側面圧力センサを使用して、生体ブタを用いた大腸内視鏡挿入試験を行った。内視鏡の能動屈曲に対して誤動作することなく、また、ブタ大腸への挿入性に問題なく、圧力データも十分得られるものであった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、試作機を用いてさらなる実験を行いデータの収集を行うことに加え、上市を念頭におき耐久性や外観等についても検討する。また、初学者に対する、大腸内視鏡トレーニングのためのシミュレーション時の側面圧力センサ情報によるフィードバックの有用性試験を検討している。これは大腸内視鏡側面圧力センサを装着下に、大腸シリコンモデルを用いて、圧力推移を測定・記録するものでjavascript:onSave();ある。副次項目として、挿入時間、圧力の最大値、単位チャンネルあたりの圧力の平均値などを比較することを検討している。今後、大腸内視鏡側面圧力センサのスコープへの装着が、大腸内視鏡トレーニングに有用であることが示された場合、大腸内視鏡シミュレーションモデルへの同機構採用を検討する。
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| Causes of Carryover |
研究課題の廃止のため
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