テレマイクロサージェリにおける操作者の意図理解と情報変換型操作環境伝送の研究

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08235207
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 光石 衛 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (90183110)
• 研究分担者: 渡辺 博義 岡山大学, 整形外科, 医員
• キーワード: マイクロ・サージェリ / テレ・マイクロ・サージェリ / テレ・オペレーション / 操作環境伝送 / 意図理解 / 行動メディア / トラッキング・ビジョン / 微細作業

研究概要

本研究では、本年度は、(1)テレ・マイクロ・サージェリ・システムを構築するための仕様を確認するために実際のマイクロ・サージェリを解析すること、(2)ス-レブ・マニピュレータの機構の改善、(3)操作者の姿勢変化による視覚情報獲得・提示装置制御の性能評価、(4)ラットを用いた微細血管縫合実験を行なった。
実際のマイクロ・サージェリの解析においては、微細血管の縫合作業の行為そのものの解析と、作業に必要な力の測定を行なった。動脈、静脈、神経、筋肉ともに針を挿入するための力は数十mNであるのに対し、針を把持するための力は数Nであり、オーダにかなりの開きがある。このため、1mNの分解能と1Nの定格を有する多軸力センサを製作すればよいことが分かり、これを放電加工による平行平板と歪ゲージとによって製作した。
スレーブ・マニピュレータの機構の改善においては、平行リンク機構の制限により取り得ない姿勢が、必要とする姿勢領域に含まれないようにすることを行なった。具体的にはシミュレータにより動作可能範囲を調べ、縫合作業に必要な姿勢との関係を調べた。また、ピンセット部の先端で針を大きい力で把持するために「てこ」の原理を応用した機構を製作した。さらに、左右両手に粗動機構を設けた。
操作者の姿勢変化による視覚情報獲得・提示装置制御の性能評価では、800μm×400μmの穴に80μmの糸を通す作業について評価した。顕微鏡、および、モニタが可動の場合には、それらが固定の場合に比べ、作業時間を2/3程度に短縮可能であった。
構築したシステムを用い直径約1mmのラットの血管に針(曲率半径約2mm)を通すことに成功した。

研究成果

• [文献書誌] Mitsuishi,M.,et al.: "A Tele-micro-surgery System with Multi-modal Information Presentation Capability" Proceedings of 1996 Japan-U.S.A.Symposium on Flexible Automation. 261-268 (1996)
• [文献書誌] Mitsuishi,M.,et al.: "A human interface which enables natural view selection during tele-micro-surgery" Proceedings of the 1996 IEEE/RSJ International Conference on Inteligent Robots and Systems(IROS'96). 1203-1210 (1996)
• [文献書誌] Mitsuishi,M.,et al.: "Dexterity Enhancement for a Tele-micro-surgery System with Multiple Macro-micro Co-located Operation Point Manipulators and Understanding of the Operator's Intention" 3rd International Symposium on Medical Robotics and Computer-Assisted Surgery(MRCAS'97). 3. 821-830 (1997)
• [文献書誌] 光石 衛,他: "遠隔微細作業における自然な視線変更を可能とする視覚システムの構築" 1996年度精密工学会春季大会学術講演会予稿集. 329-330 (1996)
• [文献書誌] 光石 衛,他: "操作者の見たいものを見せる微細作業用視覚システム" 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'96. 125-128 (1996)
• [文献書誌] 光石 衛,他: "操作環境伝送型テレ・マイクロ・サージェリ・システム" 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'96. 467-470 (1996)
• [文献書誌] 光石 衛,他: "マイクロ・サージェリにおける作業の解析" 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'96. 536-539 (1996)
• [文献書誌] 光石 衛,他: "双腕テレ・マイクロ・サージェリ・システムを用いた微細血管縫合の試み" 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'96. 985-988 (1996)
• [文献書誌] 光石 衛,他: "マルチモーダル双方向情報伝送を特徴とするテレ・マイクロ・サージェリ・システム" 第14回日本ロボット学会学術講演会予稿集. 14. 399-400 (1996)
• [文献書誌] 光石 衛,他: "コンピュータ・ネットワーク・サージェリ・システムの構築" 第14回日本ロボット学会学術講演会予稿集. 14. 685-686 (1996)
• [文献書誌] 渡辺 博義,他: "テレ・マイクロ・サージェリ・システムの開発-遠隔手術システムを行なうマニピュレータの工夫-" 第23回日本臨床バイオメカニックス学会講演予稿集. 23. 54 (1996)
• [文献書誌] 渡辺 博義,他: "臨場感を伝送するテレマイクロサージェリーの開発-力学的情報を聴覚情報に変換する-" 第16回医療情報学連合大会講演予稿集. 16. 734-735 (1996)