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外科医の意志通りに動くマイクロサージェリーハンドの開発

研究課題

研究課題/領域番号 07555400
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分試験
研究分野 知能機械学・機械システム
研究機関東京大学

研究代表者

畑村 洋太郎  東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (40010863)

研究分担者 石井 哲夫  東京女子医科大学, 教授 (30082126)
佐藤 知正  東京大学, 先端科学技術センター, 教授 (50235371)
中尾 政之  東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (90242007)
研究期間 (年度) 1995 – 1996
研究課題ステータス 完了 (1996年度)
配分額 *注記
4,400千円 (直接経費: 4,400千円)
1996年度: 4,400千円 (直接経費: 4,400千円)
キーワード外科手術 / 骨堀削 / 力センサ / 画像処理 / 骨掘削
研究概要

本研究の目的は、執刀医の疲労が大きい、顕微鏡下のマイクロサージェリーの骨削り・脂肪切開作業において、執刀医の意志を支援する外科医主導型のハンド、すなわち「マイクロサージェリーハンド」を開発することである。これは、力変換部・手術用具・画像処理部・多関節腕の4つの機構要素から成る。
力変換部は、操作力を歪ゲージ式の力センサで検出し、それに比例した手術用具に伝わる微小力を、圧電式の力センサで検出しながら、ピエゾ素子で発生する要素である。たとえば1Nで操作された力を±5%の精度で1/10に縮小して、30msの時間遅れで手術用具に伝えることができた。さらに、たとえば2N以上の過大力が働いた場合に手術用具が数mm後退するフェイルセーフ機構が付与されている。また、手術用具として、刃頂角が45度のダイヤモンドからなる切削刀などを試作したが、これらでモルモットの中耳の死骨を削ると、微小力0.1N程度、すくい角45度程度で薄く削ることができた。また、画像処理部では高速画像処理装置を用いて、手術用具の変位・姿勢を1mmの分解能でビデオレートで検出できた。多関節腕は力検出部を固定するものであるが、今回は操作者の腕と固定した。緊急時は操作者とともに退避できる。
このように当初の要求機能を満足する機構要素を設計・試作したが、実際の生骨を削ると全体機能は必ずしも満足できなかった。生骨は湿っているけれど硬い軽石のようで、工具の運動軌跡に沿って削るというより、叩き割る、またはこそぐ、という作業で骨を除去した。また、多関節腕は、固定した場合の剛性が1mN/μm程度と小さく、ピエゾ素子の30μmの伸長分を吸収し、力発生機能が発揮できなかった。金属加工と異なる切除メカニズム、長い伸長を有する力発生素子(たとえば10mmで1N)などの開発が今後の研究課題である。

報告書

(3件)
  • 1996 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1995 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (11件)

  • [文献書誌] M.Nakao et al: "Micro-Impulse Generation Digging Tool for Micro Surgery" Proceedings of Annual Meeting 95 of ASPE. 317-320 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Nakao et al: "Two-axis Force Sensing Surgery Knife to Obtain Dynamic Information" Proceedings of Annual Meeting 94 of ASPE. 61-64 (1994)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 中尾政之,他: "微小力制御可能な外科手術用骨掘削工具の開発" 精密工学会 1996年度春季大会講演論文集. 337-338 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masayuki Nakano, et al.: "Development of Micro-Force Controllable Bone Cutting Tool for Surgery" Proc.of JSPE Spring Meeting 96. 337-338 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masayuki Nakano, et al.: "Micro-Impulse Generation Digging Tool for Micro Surgery" Proc.of ASPE Annual Meeting 95. 317-320 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masayuki Nakano, et al.: "Two-axis Force Sensing Surgery Knife to Obtain Dynamic Information" Proc.of ASPE Annual Meeting 94. 61-64 (1994)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Nakao et al: "Micro-Impulse Generation Digging Tool for Micro Surgery" Proceedings of Annual Meeting 95 of ASPE. 317-320 (1995)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] M.Nakao et al: "Two-axis Force Sensing Surgery Knife to Obtain Dynamic Information" Proceedings of Annual Meeting 94 of ASPE. 61-64 (1994)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 中尾政之 他3名: "微小力制御可能な外科手術用骨掘削工具の開発" 精密工学会1996年度春季大会講演論文集. 337-338 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Masayuki Nakao: "Micro-Impulse Generation Digging Tool for Micro Surgery" Proc. of 10th ASPE Annual Meeting. 317-320 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 中尾政之: "微小力制御可能な外科手術用骨掘削工具の開発" 1996年度精密工学会春季大会学術講演論文集. (印刷中). (1996)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書

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公開日: 1996-04-01   更新日: 2016-04-21  

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