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力覚提示機能を有する多自由度鉗子システムによる低侵襲手術の安全性評価

研究課題

研究課題/領域番号 18686023
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 知能機械学・機械システム
研究機関東京工業大学

研究代表者

川嶋 健嗣  東京工業大学, 精密工学研究所, 准教授 (40300553)

研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)
2007年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2006年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
キーワード機械システム / 空気圧 / 手術ロボット / 力覚提示 / 多自由度鉗子 / 操作性評価 / 遠隔制御 / 腹腔鏡手術 / マニピュレータ / バイラテラル制御
研究概要

研究開発を進めているスレーブ側に空気圧駆動を採用し、カセンサを用いずに先端での力覚が推定可能な腹腔鏡手術用マスク・スレーブ型の多自由度鉗子システムにおいて,研究最終年度に当たる本年度はスレーブ側の新たな開発とシステムの改良を行い,実験によってその有効性,安全性を評価した.以下に具体的な研究成果を記す.
1.スレーブ側多自由度組子システムの開発
先端部に空気庄シリンダを内蔵し,把持力,他の関節との干渉を排除した新しい4自由度鉗子マニピュレータを設計製作した.本成果は特許出願の予定である.
2.制御方法の検討
試作した多自由度鉗子は空気圧シリンダの拮抗駆動系を採用したことから,その制御方法を検討 し,良好に動作することを確認した.また,遠隔操作に向けて,通信遅れを含む位置と力のフィードバック制御の方法を検討し,新たに2つの方法を発案した.提案した制御方法の有効性を基礎 実験によって実証した.本研究成果は国際学会発表論文としてまとめ,投稿した.
3.動物実験の実施
東京医科歯科大学の協力を得て,開発したシステムを豚実験の現場に持ち込み,動作確認実験を 実施した.システムの問題点,改良点が明らかになるとともに,開発したシステムの利点である,小型軽量で設置性に優れている点を確認することができた.
4.模擬試験装置を用いた複数の被験者による実験
改良したシステムを用いて複数の被験者による基本的な縫合作業を実施した.縫合時間を計測し,力覚提示の有効性を定量的に評価することができた.力覚提示が安全性向上に優れており,研究開発の方向性が正しいことを確認した.

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2008 2007 2006 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (1件) 図書 (1件) 備考 (1件) 産業財産権 (2件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Development of a Master Slave Manipulator with Force Display using Pneumatic Servo System for Laparoscopic Surgery2007

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Tadano , Kenji Kawashima
    • 雑誌名

      International Journal of Assistive Robotics and Mechatronics Vol.8, No.4

      ページ: 6-13

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of a Master Slave System with Force Sensing Using Pneumatic Servo System for Laparoscopic Surgery2007

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Tadano, Kenji Kawashima
    • 雑誌名

      Proc. of IEE/ICRA

      ページ: 947-952

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 腹腔鏡手術用鉗子遠隔操作システム2007

    • 著者名/発表者名
      川嶋健嗣, 只野耕太郎
    • 雑誌名

      フルードパワーシステム Vol.38,No.3

      ページ: 149-152

    • NAID

      10024323531

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of a Digital Control System for High-performance PneumaticServo Valve2007

    • 著者名/発表者名
      Takashi MIYAJIMA, Toshinori FUJITA, Kazutoshi SAKAKI, Kenji KAWASHIMA, Toshiharu KAGAWA
    • 雑誌名

      Precision Engineering 31

      ページ: 156-166

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of 4-DOFs Forceps with Force Sensing using Pneumatic Servo System2006

    • 著者名/発表者名
      Kotaro TADANO, Kenji KAWASHIMA
    • 雑誌名

      Proceedings of IEEE International Conference on Robotics and Automation

      ページ: 2250-2256

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Integration of Experiment and Simulation for Fluid System Control including Simulator for Laparoscopic Surgery2006

    • 著者名/発表者名
      Kenji KAWASHIMA, Kotaro TADANO, Toshiharu KAGAWA
    • 雑誌名

      SICE-ICASE International Joint Conference 2006

      ページ: 4210-4213

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 空気圧駆動多自由度鉗子による力覚提示機能を有するマスタスレーブシステムの開発2006

    • 著者名/発表者名
      只野耕太郎, 川嶋健嗣
    • 雑誌名

      日本機械学会 ROBOMEC' 06 (CD-ROM)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 空気圧シリンダを用いたマスタスレーブシステムの制御に関する考察2006

    • 著者名/発表者名
      只野耕太郎, 川嶋健嗣, 香川利春
    • 雑誌名

      日本フルードパワーシステム学会春季講演会講演論文集

      ページ: 70-72

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 空気圧を用いた多自由度鉗子の研究開発2006

    • 著者名/発表者名
      安田純, 只野耕太郎, 川嶋健嗣, 香川利春
    • 雑誌名

      日本フルードパワーシステム学会秋季講演会講演論文集

      ページ: 118-120

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation of a Master Slave System with Force Sensing2007

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Tadano, Kenji KawasMma, Toshiharu Kagawa
    • 学会等名
      Proc. of SICE Annual Conference
    • 発表場所
      高松
    • 年月日
      2007-09-20
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [図書] 絵ときでわかる ロボット工学2007

    • 著者名/発表者名
      川嶋健嗣
    • 総ページ数
      174
    • 出版者
      オーム社
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.k-k.pi.titech.ac.jp/research/robot_j.html

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [産業財産権] 力覚提示機能を有する操縦システム2008

    • 発明者名
      川嶋健嗣, 只野耕太郎
    • 権利者名
      東京工業大学
    • 出願年月日
      2008-02-29
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 力覚提示機能を有する操縦システム2007

    • 発明者名
      川嶋健嗣, 只野耕太郎
    • 権利者名
      東京工業大学
    • 産業財産権番号
      2007-051390
    • 出願年月日
      2007-03-01
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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