高分子ロボットカテーテルシステムの開発

• 研究課題/領域番号: 15K16342
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 医用システム
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 堀内 哲也 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究員 (60738061)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2015年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: ロボットカテーテル / ＩＰＭＣアクチュエータ / 断面二次モーメント / イオン導電性高分子アクチュエータ / カテーテル / トラック形状 / 低侵襲手術 / イオン導電性高分子 / アクチュエータ / 白内障 / 調節可能レンズ

研究成果の概要

脳深部や末梢血管など、カテーテル手術適用が困難な部位に対しても手術可能なロボットカテーテルのニーズがあり、多くの研究者が提案している。イオン導電性高分子アクチュエータによるロボットカテーテルは有力な方式の一つで1990年代には安積らの研究が発表されているが、変位量が足りず、実用化されていない。これはカテーテルの形状が持つ断面二次モーメントの高さが原因であり、私はトラック形状型ロボットカテーテルを提案、従来の約１５倍の曲率変位まで性能を向上させた。更に操作インターフェースを構築し、臨床操作を考慮したシステムを試作した。

研究成果

• [雑誌論文] Elliptical-like cross-section ionic polymer-metal composite actuator for catheter surgery (2017)
  • 著者名/発表者名: Horiuchi Tetsuya、Sugino Takushi、Asaka Kinji
  • 雑誌名: Sensors and Actuators A: Physical 巻: 267 ページ: 235-241
  • DOI: 10.1016/j.sna.2017.10.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Voltage-Controlled IPMC Actuators for Accommodating Intra-Ocular Lens Systems (2017)
  • 著者名/発表者名: 2.Testsuya Horiuchi, Toshifumi Mihashi, Takashi Fujikado, Tetsuro Oshika, Kinji Asaka
  • 雑誌名: Smart Mater. Struct. 巻: 26（４） 号: 4 ページ: 045021-045021
  • DOI: 10.1088/1361-665x/aa61e8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Voltage-controlled accommodating IOL system using an ion polymer metal composite actuator. (2016)
  • 著者名/発表者名: 1.Tetsuya Horiuchi, Toshifumi Mihashi, Takashi Fujikado, Tetsuro Oshika, Kinji Asaka.
  • 雑誌名: Opt Express 巻: 24（20） 号: 20 ページ: 23280-23288
  • DOI: 10.1364/oe.24.023280
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A multi-physical model for charge and mass transport in a flexible ionic polymer sensor (2016)
  • 著者名/発表者名: Zicai Zhu ; Kinji Asaka ; Kentaro Takagi ; Alvo Aabloo ; Tetsuya Horiuchi
  • 雑誌名: Electroactive Polymer Actuators and Devices (EAPAD) 巻: 9798 ページ: 97982O-97982O
  • DOI: 10.1117/12.2218238
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The effect of ambient humidity on the electrical response of ion-migration-based polymer sensor with various cations (2016)
  • 著者名/発表者名: Zicai Zhu, Tetsuya Horiuchi, Karl Kruusamae, Longfei Chang and Kinji Asaka
  • 雑誌名: Smart Materials and Structures 巻: 25 号: 5 ページ: 055024-055024
  • DOI: 10.1088/0964-1726/25/5/055024
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Influence of Ambient Humidity on the Voltage Response of Ionic Polymer Metal Composite Sensor (2016)
  • 著者名/発表者名: Zicai Zhu, Tetsuya Horiuchi, Karl Kruusamae, Longfei Chang, and Kinji Asaka
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 120 号: 12 ページ: 3215-3225
  • DOI: 10.1021/acs.jpcb.5b12634
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effects of cation on electrical responses of ionic polymer-metal composite sensors at various ambient humidities (2016)
  • 著者名/発表者名: Z. Zhu, T. Horiuchi, K. Takagi, J. Takeda, L. Chang, K. Asaka
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 120 号: 8
  • DOI: 10.1063/1.4961732
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Multi-physical model of cation and water transport in ionic polymer-metal composite sensors (2016)
  • 著者名/発表者名: Z. Zhu, L. Chang, T. Horiuchi, K. Takagi, A. Aabloo, K. Asaka
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 119 号: 12
  • DOI: 10.1063/1.4944647
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] イオン導電性高分子を利用した次世代ロボットカテーテル (2017)
  • 著者名/発表者名: 堀内哲也、安積欣志
  • 学会等名: 産総研 技術シーズ発表会
• [学会発表] ＩＰＭＣアクチュエータの医療応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 堀内哲也
  • 学会等名: 第二回関西バイオ医療研究会
• [学会発表] イオン導電性高分子アクチュエータの医療応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 堀内哲也、安積欣志
  • 学会等名: 第６回ＣＳＪ化学フェスタ2016
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京）
  • 年月日: 2016-11-14
• [学会発表] Accommodating Intraocular Lens with Ion Metal Polymer Composite Actuator (2016)
  • 著者名/発表者名: 堀内哲也
  • 学会等名: Topical Meeting on Soft Robotics
  • 発表場所: 理化学研究所（埼玉）
  • 年月日: 2016-10-27
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Accommodating IOL with IPMC actuator (2016)
  • 著者名/発表者名: 堀内 哲也， 三橋 俊文， 不二門 尚，安積 欣志
  • 学会等名: Asian-Australasian Conference on Composite Materials
  • 発表場所: Bexco（釜山、韓国）
  • 年月日: 2016-10-16
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 眼内で駆動可能なアクチュエータによる調節可能レンズ (2016)
  • 著者名/発表者名: 堀内 哲也， 三橋 俊文， 不二門 尚，安積 欣志
  • 学会等名: つくば医工連携フォーラム2016
  • 発表場所: 産業技術総合研究所 つくば本部
  • 年月日: 2016-01-22
• [学会発表] イオン導電性高分子における医療用アクチュエータ (2016)
  • 著者名/発表者名: 堀内哲也、安積欣志
  • 学会等名: 日本ＭＲＳ研究会「ソフトアクチュエータ産業化研究会」シンポジウム
  • 発表場所: 波止場会館（神奈川）
• [学会発表] 産総研におけるスポーツ材料の取り組み (2016)
  • 著者名/発表者名: 三木 恒久、原 雄介、岩本 伸一朗、堀内 哲也、田嶌 一樹、藤代 芳伸、花岡 隆昌、村山 宣光
  • 学会等名: 日本MRS年次大会
  • 発表場所: 横浜情報文化センター（神奈川）
• [学会発表] ＩＰＭＣアクチュエータ駆動調節可能レンズの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 堀内 哲也， 三橋 俊文， 不二門 尚，安積 欣志
  • 学会等名: 計測自動制御学会 システムインテグレーション部門
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2015-12-14
• [産業財産権] カテーテルおよびその製造方法 (2017)
  • 発明者名: 堀内哲也
  • 権利者名: 堀内哲也
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2017-109997
  • 出願年月日: 2017