2013 Fiscal Year Annual Research Report
双方向性の組み込みにより術者の感覚を最大限活用した腹腔鏡下手術用触覚センシング
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25289060
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
田中 由浩 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90432286)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤原 道隆 名古屋大学, 医学部附属病院, 准教授 (70378222)
坂口 正道 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60283727)
佐野 明人 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80196295)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 手術支援機器 / 触覚センサ / 双方向性 / 腫瘍 / 触覚ディスプレイ / 音響 / 触知覚 / メカトロニクス |
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| Research Abstract |
人の触知覚において，運動と受容は双方向の関係になっており，この特性は人の優れた触覚センシングに関与している．本研究では，腹腔鏡下手術における術者の手（触覚）を直接術野に使用できない制約に対して，術者の双方向性を活用することで，腸管外側からの腫瘍検出（しこり）を行う触覚センシング機能付き鉗子を開発することを目的としている．具体的には，触覚センサを鉗子の先端に配置し，触覚ディスプレイを通じてそのセンサ情報を術者にフィードバックするシステムを構築する．本年度は主に，触覚センサ，触覚ディスプレイ，および双方向性についてそれぞれ研究開発を進めた．
触覚センサについては，サイズおよび電気的安全性を考慮し，反射音を用いたセンシング原理を考案し、これに基づく鉗子型触覚センサを開発した．直径は最大7mmで，実際の鉗子と類似しており，体内に挿入される部分には電気的要素がなく，かつ滅菌・洗浄が可能である．基礎実験や早期腫瘍付き胃壁モデルに対する実験により，その有効性を確認した．
触覚ディスプレイについては，ボイスコイルモータを用いたシンプルな構造の直動アクチュエータを製作し，しこりを検出しやすい触覚フィードバック方法について，触覚提示に使用するセンサ信号の時空間的情報変換を検討した．
双方向性については，粗さ弁別における触動作を調査した実験結果を解析し人の触知覚における戦略について考察した．また，他の部位への触覚フィードバックが触覚増強をもたらす現象について，受動触／能動触における発現強度について調べ，能動触と受動触の組み合せにおいて能動触側に増強が起こりやすいことを明らかにした．
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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
当初の計画のように，センサシステムの開発に向けて，触覚センサ，触覚ディスプレイ，および双方向性について基礎的検討が行えており，順調に進展していると自己評価する．特に触覚センサについては，実環境を考慮したセンシング原理および構造を実現できた．平成26年度以降は，個々の要素技術と並行してシステム統合に進む予定であり，成果が期待できる．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成25年度に得られた結果を基にして，触覚センサと触覚ディスプレイを統合し，センサシステムのプロトタイプを製作する．これを用いたしこり検出実験を腫瘍モデルや腫瘍の切除標本について行う．また，動物実験を実施する．実験を通じてセンサシステムの課題を明らかにし，各要素技術を改良する．また，術者の鉗子操作とセンサ情報の比較，および術者の知覚感度に関する解析を行い，人の双方向性に関わる知見の獲得とシステムへの双方向性の活用について検討を進める．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
触覚ディスプレイについて，シンプルな1軸の直動アクチュエータを用いた触覚フィードバックの方法について検討を行い，その他の触刺激についての検討が行えておらず，触覚ディスプレイの試作機製作用の経費の一部が未使用であったため．
触覚ディスプレイの試作機の製作のために，機械部品および電子部品に使用する予定である．
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