2019 Fiscal Year Research-status Report

圧力駆動アクチュエータの先端角度制御と接触力計測のための光学式センサの開発

Research Project

Project/Area Number	18K18397
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	井上佳則大阪大学, 工学研究科, 特任講師(常勤) (20402505)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords	光センサ / ソフトロボティクス
Outline of Annual Research Achievements	腹腔鏡手術やカテーテル術など低侵襲医療によって患者の術後QOLが大幅に向上する一方で、医師に高度な技術と訓練が要求されている。特に体内に挿入される医用機器には高い安全性が求められるため、一般的な工業用センサやアクチュエータを転用することは困難である。これらの問題を解決するため、本研究では従来のセンサとアクチュエータを組合せるのではなく、両者一体となったシステムの構築を目指して研究を進めてきた。体内で使用する機器は組織への漏れ電流が厳しく制限され、非常に厳しい絶縁処理が求められる。そのため、コンセプトレベルで漏れ電流のない設計を実現し試作を行った。これにより、従来存在した技術的課題である、狭小空間へのセンサ配置および配線法、センサ自体の剛性による組織損傷回避、破損事故時の漏電対策を克服した。本年度は、作製した試作機を用いて、機能評価実験を行った。また、水圧能動カテーテルとの統合を目指し、一体型システムの設計を行った。その後、マイクロ光造形法を用いて、鋳型を製作し機能検証モデルを作製した。マイクロ光造形法は、３次元積層造形法の一種であるが、熱溶融型の３Dプリンタと比較して高精細な造形が可能である。また、液体樹脂を光で架橋重合する方式であるため、熱溶融型の3次元造形ではよく問題となるサポート材の影響を受けずに設計をすることが可能となるため採用した。作製した先端部を制御する駆動装置、制御プログラムの開発も並行して行っている。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本年度は作製した試作センサの性能比較実験を行った。また、アクチュエータに組み込まれたモデルを設計し駆動実験を行うための準備を行った。研究場所の変更と実験設備の移転期間があったため、期間延長を行ったが、おおむね計画通りに進んでいる。
Strategy for Future Research Activity	現在取り組んでるシステムの機能評価に取り組み、システムとしての完成度を高める。静特性動特性などの評価実験を行い研究計画に沿って進めていく。
Causes of Carryover	令和元年度に研究場所の移転が（東京大学　→　大阪大学）発生し、研究室設備のシャットダウン、移転、再セットアップに時間がかかったため、次年度使用額が生じた。そのため、期間延長を申請し承認された。次年度は、研究計画書にあるように、システムの評価実験を行う。