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2019 年度 実績報告書

体内へ挿入可能なヒューマノイドハンドを用いた次世代型腹腔鏡下手術の提案

研究課題

研究課題/領域番号 17K10656
研究機関東海大学

研究代表者

向井 正哉  東海大学, 医学部, 教授 (40229919)

研究分担者 加藤 龍  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (70516905)
田島 隆行  東海大学, 医学部, 准教授 (80317750)
横井 浩史  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (90271634)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード5指多関節型の小型ロボットハンド / 折り畳み式ロボットハンド / 腹腔鏡下手術 / マスタースレーブシステム / 触診・触覚と疑似触覚 / 消化器外科手術
研究実績の概要

5指多関節型のロボットハンドを12mm臍部用ポートから挿入, かつ触覚を術者左手にフィードバックするシステム, それらHALSの長所を最大限に活かした次世代型の完全腹腔鏡下のロボット手術を目指し, 研究を開始した.
まず解決すべき課題は5指多関節型ロボットハンドの開発であった. これまで開発してきた義手用ロボットハンドを12mmポートから腹腔内に挿入するため, ハンド部分を折り畳む方法や, 腹腔外で分解し腹腔内で自動組立を行う方法など小型化を目指し開発・改良を行ってきた. 現在ロボットハンドの手関節は最大直径30mmまで最小化が進み,不正確であった第1指・2指の嵌合操作(OKサインのように円を描く)は, 3Dプリンタで作成した外骨格型システムに変更することにより,かなり改善している。また従来からの手術同様に愛護的に臓器を圧排, 把持拳上および牽引操作, 5本指による鈍的剥離機能(finger fracture)等の動作精度を上げるために,第4指・5指の第1関節の動きを省略することで,HALS動作に最低限必要不可欠な指関節の機能を有することも判明した.
臨床応用に向けては, 鶏胸肉を擬似臓器と見立て, HALS手技に必要なロボットハンド仕様(運動自由度・力・量など)や制御手法(必要可動域・倍力制御)等を調査している. またこれまでにドライボックスを使用して,鶏胸肉の皮を第1指・2指で摘まむ(pinch), 肉を全5指で掴んで(grasp), 5cm以上持ち上げ90度以上回転運動を加える等の仮想手術トレーニングを数十回行った. さらに学内動物実験倫理委員会の承認を得た後,臓器摘出手術を目的とした動物実験(豚)も行った.
2019年度はロボットハンドの改良・開発と仮想手術トレーニングを繰り返し行っており,2020年度には動物実験にて脾摘・胆摘・直腸切除等を行う予定である.

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件) 図書 (2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Functional Evaluation for Various Methods of Gastrectomy and Reconstruction for Gastric Cancer.2019

    • 著者名/発表者名
      Eiji Nomura, Hajime Kayano, Takashi Machida, Syuji Uda, Kazuhito Nabeshima, Kenji Nakamura, Sang-Woong Lee, Masaru Kawai, Hideki Izumi, Soichiro Yamamoto, Masaya Mukai, Kazuhisa Uchiyama.
    • 雑誌名

      Tokai J Exp Clin Med

      巻: 44 ページ: 108-112

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Short- and Long-term Outcomes of 2-Step Stapled Intracorporeal Versus Extracorporeal Anastomosis in Laparoscopic Colectomy for Colon Cancer2019

    • 著者名/発表者名
      KAYANO HAJIME、NOMURA EIJI、UEDA YASUHIKO、KURAMOTO TORU、MACHIDA TAKASHI、MUKAI MASAYA、YAMAMOTO SEIICHIRO、MAKUUCHI HIROYASU
    • 雑誌名

      Anticancer Research

      巻: 39 ページ: 6393~6401

    • DOI

      10.21873/anticanres.13853

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low psoas muscle index is a poor prognostic factor for lower gastrointestinal perforation: a single-center retrospective cohort study2019

    • 著者名/発表者名
      Kayano Hajime、Nomura Eiji、Abe Rin、Ueda Yasuhiko、Machida Takashi、Fujita Chikara、Uchiyama Shohei、Endo Kazuyuki、Murakami Katsuki、Mukai Masaya、Makuuchi Hiroyasu
    • 雑誌名

      BMC Surgery

      巻: 19 ページ: -

    • DOI

      10.1186/s12893-019-0629-y

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pancreaticoduodenectomy following surgery for esophageal cancer with gastric tube reconstruction: a case report and literature review2019

    • 著者名/発表者名
      Izumi Hideki、Yoshii Hisamichi、Abe Rin、Yamamoto Soichiro、Mukai Masaya、Nomura Eiji、Sugiyama Tomoko、Tajiri Takuma、Makuuchi Hiroyasu
    • 雑誌名

      Surgical Case Reports

      巻: 5 ページ: -

    • DOI

      10.1186/s40792-019-0751-1

    • 査読あり
  • [学会発表] Development of foldable five-finger robotic hand for assisting in laparoscopic surgery.2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Anzai, Yuto Sagara, Ryu Kato, Masaya Mukai.
    • 学会等名
      IEEE RO-MAN 2019, 123.
    • 国際学会
  • [学会発表] 大型臓器への手術操作を支援する5指ハンドのための外骨格型入力インターフェースの開発.2019

    • 著者名/発表者名
      相良雄斗, 安齋祐貴, 加藤龍, 向井正哉.
    • 学会等名
      第37回日本ロボット学会学術講演会
  • [学会発表] 腹腔内に挿入し手術支援を行う折り畳み式5指ロボットハンドの開発.2019

    • 著者名/発表者名
      安齋祐貴, 相良雄斗, 加藤龍, 向井正哉.
    • 学会等名
      第37回日本ロボット学会学術講演会
  • [学会発表] 切除不能大腸癌に対するConversion手術.2019

    • 著者名/発表者名
      向井正哉, 宇田周司, 横山大樹, 長谷川小百合, 吉井久倫, 日上滋雄, 和泉秀樹, 山本壮一郎, 野村栄治, 幕内博康.
    • 学会等名
      第74回日本消化器外科学会総会
  • [学会発表] 長期予後が得られたstage IV大腸癌切除症例の集学的の集学的治療と工夫.2019

    • 著者名/発表者名
      向井正哉, 宇田周司, 横山大樹, 長谷川小百合, 日上滋雄, 吉井久倫, 町田隆志, 数野暁人, 茅野新, 和泉秀樹, 山本壮一郎, 野村栄治, 幕内博康.
    • 学会等名
      第81回日本臨床外科学会総会
  • [図書] Development of laparoscopic surgery by means of foldable small humanoid robot hands with tactile sensation for laparoscopic surgery. Surgery and Operating Room Innovation, Chapter 142020

    • 著者名/発表者名
      Masaya Mukai, Ryu Kato, Hiroshi Yokoi.
    • 総ページ数
      in press
    • 出版者
      Splinger Co. Ltd
  • [図書] 大腸癌の微小肝転移巣に対する用手補助腹腔鏡下(HALS)-肝部分切除. 雑誌「消化器外科」2020年3月号 Vol.43 No.32020

    • 著者名/発表者名
      和泉秀樹、向井正哉、吉井久倫、横山大樹、宇田周司、長谷川小百合、幕内博康.
    • 総ページ数
      P249-257
    • 出版者
      へるす出版
  • [備考] ROBO-HALS Project

    • URL

      http://tes.tokai.ac.jp/oncs-hp/ROBO-HALS/Robo-HALS.htm

  • [備考] Cyber-Robotics Laboratory

    • URL

      http://katolab.ynu.ac.jp/

URL: 

公開日: 2021-01-27  

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