2013 Fiscal Year Annual Research Report
微細手術支援ローカル操作型着脱式術具マニピュレータ
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23560306
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| Research Institution | Osaka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
河合 俊和 大阪工業大学, 工学部, 准教授 (90460766)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 達雄 京都大学, 再生医科学研究所, 准教授 (70227908)
西澤 祐吏 香川大学, 医学部, 助教 (50545001)
西川 敦 信州大学, 繊維学部, 教授 (20283731)
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| Keywords | 鉗子マニピュレータ / ローカル操作インタフェース / 内視鏡下手術 |
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| Research Abstract |
内視鏡下手術で微細な手技を実現するには，臓器を把持して2方向に引張り，十分な張力をかけた状態で切開することが重要となる．しかし，執刀医は自由度の少ない術具を操作し，手の振戦を抑え，内視鏡や鉗子を操る助手と協調する必要がある．これまでに，マスタースレーブ制御によるリモート操作でこれらの課題が解決されたが，緊急時の対応を考えると，患者傍でのローカル操作が安全性の面から優れている．そこで，ローカル操作型の手術ロボットやデバイスの多くが開発されている．しかし，臓器を把持して張力をかける鉗子ロボットは存在しない．そこで，執刀医の第三の手として使い慣れた鉗子を着脱可能で5自由度を備える，ローカル操作型着脱式マニピュレータ（以下LODEM）の研究を進めた．
本年度は，術具を持たない脚の動作を活用する5自由度の非装着な操作インタフェースの研究に主として取り組んだ．まず，脚動作を抽出し，計測実験を行って，足底軌跡と作用力のパターンモデルを構築し，脚動作に伴う足底軌跡と作用力を解析した．つぎに，脚動作認識モデルを考案し，LODEMを操作するオートマトンを構築して，脚操作インタフェースを試作し，LODEMの制御系に実装して評価実験を行った．すなわち，脚動作に伴う足底重心の2次元座標系と作用力を圧力センサで取得して解析し，得られた時間変位パターンを指標とする脚動作の判別モデルを用いた操作インタフェースを試作して，医師による模擬実験の結果から，非装着で5自由度の重心バランスが安定した脚操作インタフェースの有用性を示した．
研究期間全体を通じて，医師と共存して作業できる鉗子マニピュレータ，医師とマニピュレータが協調した作業を行えるローカル操作インタフェースを開発し，その性能や操作性および模擬手術など評価実験を行い，基本性能と課題を明らかにした．
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