2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a multi-DOF ultrasonically activated scalpel using precise flexible joint mechanism
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20K14679
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| Research Institution | Tokyo National College of Technology |
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Principal Investigator |
原口 大輔 東京工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (40767729)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 超音波メス / 超弾性合金 / 多自由度術具 / 低侵襲手術 / 手術支援ロボット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超音波メスは多くの外科手術に欠かせない手術器具であり，特に低侵襲手術においては手術支援ロボットの普及などを背景として，多自由度化が求められている．本研究では，新たに超弾性合金（NiTi）を用いた柔軟屈曲が可能な超音波伝送構造（アクティブブレード）を提案し、それを用いて先端屈曲が可能な超音波メスを開発した．アクティブブレードは，屈曲状態においても安定した超音波共振を実現し，処置部先端で所望の振動状態を得ることができた．超音波メスは直径8mmのトロッカーに適合するように，1自由度の先端曲げ/把持動作が可能な機構を設計した．また柔軟アクティブブレードは単体で着脱することができ，滅菌・洗浄による再使用や新品への交換がしやすい構造となっている．試作した超音波メスを用いて焼灼試験を行った結果，鶏肉にブレード先端部を押し当てることにより白い熱凝固状態ができることを確認した．
当初はアクティブブレードの柔軟部分を超弾性合金、振動子との接続部をチタン合金で構成し両者を圧入により結合していたが、接合部での振動伝搬の損失や共振状態の複雑化などの問題があった。そこでアクティブブレード全体を超弾性合金のロッドとし、ブレード端部にねじ加工を施すことで振動子と直接接合するようにしたところ、安定した共振状態を得ることができた。柔軟屈曲部はブレードを板状に加工し、関節機構のワイヤ駆動操作により屈曲角を制御できる。板状部の厚さは0.7mmで、当初予定していた60度以上の深い曲げ角は達成できなかったが、屈曲50度までの安定した共振動作を確認できた。
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Research Products
(1 results)
