2018 Fiscal Year Annual Research Report
先進内視鏡手術における執刀医のニーズに応えた「内視鏡知覚センシング技術」の開発
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17H01271
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| Research Institution | Kagawa University |
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Principal Investigator |
高尾 英邦 香川大学, 創造工学部, 教授 (40314091)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森 宏仁 香川大学, 医学部附属病院, 講師 (20568844)
岸野 貴賢 香川大学, 医学部, 助教 (60738681)
前田 祐作 香川高等専門学校, 機械工学科, 助教 (00803404)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | センシングデバイス / 医療用センサ / 内視鏡手術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
一層の低侵襲化と高度化が求められている内視鏡医療の発展に向けて，本研究では内視鏡下の手術において執刀医が求める様々な知覚情報を治療器具上に集積したセンサで取得・表示する「内視鏡知覚センシング技術」を開発し，医師が患者体内の状況や触診で得る情報を内視鏡下で取得しながら安全に手術を行なう「触診内視鏡手術」の実現に向けた異分野融合型研究を推進している。
平成30年度は，軟性内視鏡へ実装したセンサデバイスの実用化を目指した開発研究を進めると共に，取得可能な圧力値の下限や体内環境における耐環境性の評価を中心に研究を行った。その結果，実応用で必要とされる性能を実現できたとともに，胃酸等が存在する過酷な環境下においても安定的な動作が可能なセンサデバイスを実現することができた。
一方，腹腔鏡手術に向けたセンサデバイスについても，本年度は大幅な進展が得られた。腹腔鏡手術器具ではセンサを実装可能な空間が非常に限られてくることから，パッケージを含めてMEMS技術を最大に活用することが求められる。また，3次元プリンター技術の急速な発展により，MEMS技術と組み合わせた高精度のセンサデバイスを試作することができた。この第1版の試作チップは高密度なセンサデバイスの集合として形成されており，その検出感度や入力レンジについて，ほぼ設計と同じ性能を発揮することが確認された。腹腔鏡による「実証実験」の前段階となる「評価実験」においては，十分安定的かつ高感度の動作が確認されている。実証実験は次年度に実施される予定であるが，高い性能と安定性が期待されると共に，執刀医の意見を取り入れて実用化を目指した研究へと展開してゆく。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本課題において４年間で開発するセンシング技術は，軟性内視鏡に実装するデバイスと，腹腔鏡手術用器具に実装するデバイスの２種類である。それぞれの応用においてセンシングに必要な仕様を決定し，執刀医からの適切なフィードバックを得られるように密な連携関係を構築して研究を進める計画である。
開始2年めとなる平成30年度において，軟性内視鏡，腹腔鏡ともにそれぞれ新しいセンサデバイスが完成し，評価が開始された。その結果は十分実用に用いられる可能性を示すものであり，第一次の試作としては十分な成果であるといえる。本年度は特に，まだ試作チップが実現できていなかった腹腔鏡用センサの実現を重点的に実施し，良好な性能と安定性を示すデバイスが実現されている。また，昨年度までに実現された軟性内視鏡用センサについては既に複数回の試作でデバイスが実現しており，安定化と堅牢性の向上について十分な進展が得られている。よって，執刀医のフィードバックを得ながら実用的センシング技術を構築する本計画は，現時点においておおむね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，軟性内視鏡用センサについて，実証実験に向けた改良型センサの製作と実装手段の洗練化を進める。センサを軟性内視鏡先端に実装できる様に，精密かつ使い捨てが可能となる単純な構成で実現してゆく。開発評価のループを繰り返すことで，システム全体の大幅な性能と安定性向上を目指してゆく。
一方，腹腔鏡用センサについては，今年度に基本的評価を実施したセンサデバイスを腹腔鏡鉗子の先端に実装する。様々な表面状態を有するサンプルで安定的に検知が可能なことを実証してゆく。そこで十分な性能を確認した後に，執刀医が用いるシステムへの組込を計画している。執刀時に必要とされる情報とそれを補助するためのデータを選出し，効果的に提示するソフトウェアも開発してゆく計画である。
以上より，全体としてセンシング技術の開発と執刀医側の評価を繰り返すことで，実用に耐える高度な内視鏡知覚センシング技術の実現を目指してゆく。
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