2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a transfer system of a precise inner force sense for a master-slave robotic surgical system
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18K12106
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
森實 修一 鳥取大学, 医学部附属病院, 講師 (50419496)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
武中 篤 鳥取大学, 医学部, 教授 (50368669)
松永 忠雄 鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (00396540)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 手術用鉗子 / 力覚 / センシング / 変位センサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2018年度はマスタースレイブ形式鉗子の試作モデルのモータの改善、システムの高速化を行うことで、高速処理を実行し全体的な処理速度の向上を図る計画であった。しかし、申請当初、協力を依頼していた業者での想定外の諸事情があり、当初の予定からの変更を余儀なくされた。
2019年度には本学工学部のご支援もあり、手術用ロボット鉗子の精密な力覚センシング技術の開発研究を再開することができた。しかし、当初予定していた感圧エラストマーやEAMブレーキデバイスを用いた圧力検知システムの構築はセンサ感度や電気メスなどのエネルギーデバイス使用時の電磁ノイズなどの懸念から断念する結果となった。そこで、鉗子内のワイヤ部分に取り付けてある加工光ファイバを用いたFabry-perot干渉計を利用した新たな発想の圧力検知システムの構築に2020年より取りかかった。
本技術について2020年7月に特許出願を申請している。本システムでは、先端を特殊加工した光ファイバを用い、鉗子動作によるワイヤ変位を光信号に変換して力覚を測定するものである。具体的には、変位センサを構成する干渉部分にスペーサーを用いて干渉計を作成して、キャビティ―作成による干渉スペクトルを分光器にて測定した。本検証では、変位センタの距離分解能は約2μmであり、鉗子の力覚センシングは可能な分解能と考えられた。今年度は、変位センサの測定方法の再現性向上のため、光干渉を発生させるためのキャビティ長を常に一定距離に保持させる構造の提案と試作によりその有効性を示した。また、鉗子モデル内の駆動ワイヤに試作した光干渉を用いた変位センサを実装し、鉗子の把持力に対する駆動ワイヤの微小変位を計測し、相関性を確認した。これらの結果は、今後、実臨床応用を考える上で大変有用なデータと考えられ、当該結果については学会誌へ投稿し、採択済み（in press）である。
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