マイクロマニプレ-タ応用によるマイクロサ-ジェリ支援システムの開発

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63890007
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 土肥 健純 東京大学, 工学部, 教授 (40130299)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤森 康朝 (株)東芝, 生産技術研究所, 主任研究員 ; 増田 寛二郎 東京大学, 医学部, 教授 (60010188) ; 都築 正和 東京大学, 医学部, 教授 (30010169) ; 黒川 高秀 東京大学, 医学部, 教授 (90010298) ; 大園 成夫 東京大学, 工学部, 教授 (10010878)
• Keywords: マイクロサ-ジェリ / 外科手術 / マニプレ-タ / エキシマレ-ザ / 穿刺 / レ-ザスキャナ / 角膜屈折矯正術 / 術野計測

Research Abstract

1.穿刺マイクロマニプレ-タに関しては、先端部における位置決め精度が0.1mm以下であることを精度評価実験により確認した。これは脳外科手術における穿刺として十分な精度と考えられる。更に本マニプレ-タの動作制御に関して、アクリルモデルによるX線CT断層像を用いて評価を行った結果、3次元再構成画像をもとに、大血管等の穿刺禁忌領域を避けた安全かつ侵襲の少ない穿刺方向を算出し、断層像の撮影スライス間隔程度の精度で目標位置へ穿刺カテ-テルを誘導可能であった。
2.画像情報入力システムに関しては、レ-ザスポット径を0.1mmに絞り光学系をレ-ル上に組むことで系の高剛性化を図り、測定精度の向上を図った。また、CCD素子の電荷蓄積時間を利用した光切断法により、20倍程度の計測の高速化を実現した。更にス-パインポ-ザを用いて計測結果と実写画面を合成し、計測箇所を合成画面上で3次元的に容易に指示可能なソフトウェアを開発し、手術の際の操作性を向上した。
3.先端部アタッチメントに関しては、穿刺カテ-テル内部に挿入し、吸光特性により浸出液の成分を判定する光ファイバシステムを開発した。
4.医用レ-ザに関しては、Er:YAGレ-ザによる切除システムの熱影響が大きいことを考慮し、エキシマレ-ザを用いた切除システムの設計、試作を行い、動物角膜を用いた切除実験を行った。角膜の鋭利かつ熱影響の無い切除条件としてのレ-ザ照射条件を明らかにすると共に、ガス媒質(KrF,ArF,XeC1)による違いも検討した。また照射パルス数による切除深さの制御性に関しても検討した。焦点位置でのビ-ムプロファイルを測定し、焦点距離の比較的長い150mm前後の単レンズを用いることにより焦点深度を上げ、切除面におけるエネルギ密度をほぼ一定に保つことが可能となり、エキシマレ-ザ1パルス当りの切除深さを均質化することが可能であった。

Research Products

• [Publications] 垣本映、土肥健純、堀内孝、太田裕治、都築正和: "「マイクロサ-ジェリ支援システム(第1報)」" 第28回日本ME学会大会論文集. 176 (1989)
• [Publications] 垣本映、土肥健純、堀内孝、太田裕治、都築正和: "「マイクロサ-ジェリ支援レ-ザスキャニングシステム」" 第5回LST学会大会講演予稿集. 27 (1989)
• [Publications] 垣本映、土肥健純、堀内孝、宮田和典、沢充、増田寛次郎、都築正和: "「レ-ザスキャニングシステムを用いたエキシマレ-ザによる角膜切開ーシステムについてー」" 第14回角膜カンファレンス、第6回日本角膜移植学会抄録集. 1 (1990)
• [Publications] 宮田和典、石田耕一、沢充、増田寛次郎、垣本映、堀井章弘、土肥健純、伊藤弘、刑部安弘: "「レ-ザスキャニングシステムを用いたエキシマレ-ザによる角膜切開ーDiamond knife vs Arf vs KrFー」" 第14回角膜カンファレンス、第6回日本角膜移植学会抄録集. 2 (1990)
• [Publications] 垣本映、土肥健純、堀内孝、太田裕治、都築正和: "「マイクロサ-ジェリ支援レ-ザスキャニングシステムの開発」" 1990年度精密工学会春季大会学術講演会予稿集. (1990)
• [Publications] 垣本映、土肥健純、堀内孝、太田裕治、都築正和: "「定位脳手術を目的としたマニプレ-タの開発」" 1990年度精密工学会春季大会学術講演会予稿集. (1990)