2014 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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| 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 / メカトロニクス / 腫瘍 / 触覚ディスプレイ / 不潔領域 / 接触位置 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
内視鏡下手術には，術者の手（触覚）を直接術野に使用できない制約がある．本研究では，触覚センサと触覚ディスプレイを統合したシステムを構築し，術者の触知覚における双方向性を活用することで，腹腔鏡下手術での胃壁内側に生じた早期癌の検出（胃壁外側からの触診によるしこり検出）を目的としている．本年度は主に，昨年度開発した触覚センサの改良，および手術環境を考慮した触覚ディスプレイの開発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，昨年度，反射音を活用することで電気的安全性に優れ，シンプルかつ滅菌可能な，実際の腹腔鏡下手術に適用できるサイズの鉗子型触覚センサを開発していたが，接触力のみの検出であった．接触位置も検出できれば，ゆっくりしたセンシング動作にも対応でき，より高感度なしこり検出が期待できる．そこで，内部の反射音の経路を変え，振幅と位相を検出することで，外形や構成要素は変えることなく，接触力と接触位置の同時検出の可能性を見出した．
触覚ディスプレイについては，モータを活用した腕装着型のデバイスをいくつか開発したが，腕は清潔領域であるため，デバイスの装着や扱いが容易ではない．そこで手術環境を考慮し，不潔領域に触覚提示することを考え，足の甲に触覚センサの情報をフィードバックするデバイスを開発した．ボイスコイルモータにより構成し，設置型とすることで，術者が足を置くだけで簡単にセットアップができる．また，早期癌のファントムを用いた実験により，当該触覚ディスプレイがしこり検出に有効であることが確認された．
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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，触覚センサの改良および実際の環境を考慮した触覚ディスプレイが開発され，統合や有効性の検証が進んでおり，概ね順調に進展していると自己評価する．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成26年度に得られた結果を基にして，鉗子操作としこり知覚の双方向性に関する検討を行い，信号処理などのセンサシステムの改善を行う．改善したセンサシステムを用いて，腫瘍モデルや切除臓器に対する検出実験，さらに動物実験を行い，非臨床レベルでの有効性の実証を行う．
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| Causes of Carryover |
触覚ディスプレイと触覚センサを統合したシステムについて，初期のプロトタイプであり，動物実験などのためのコンパクト化や移動性を改善できておらず，これらに必要な機械部品および電子部品の経費の一部が未使用であったため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
触覚ディスプレイと触覚センサを統合したシステムの改善のために，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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