高分子アクチュエータを用いた内視鏡手術ツールの把持機構と制御方式の研究

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19206047
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 制御工学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 西川 敦 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 准教授 (20283731)
• 研究分担者: 宮崎 文夫 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (20133142) ; 平井 宏明 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助教 (60388147) ; 島田 順一 京都府立医科大学, 医学系研究科, 講師 (60315942)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• キーワード: 内視鏡手術 / 医療ロボット / 人工筋肉アクチュエータ / パラレルメカニズム / タッチパネルインタフェース / ビジュアルサーボ / ゆらぎ / シングルポート(単孔)

研究概要

内視鏡手術は、その低侵襲性や美容面・医療経済面での優位性などから、急速に普及している。その一方で、内視鏡手術特有の操作性の悪さや手術視野の制限など解決すべき問題点も多い。このような限界を打破すべく、本研究では、モータに変わる新しい駆動装置として近年注目されている人工筋肉を利用することによる人間ロボット協調手術の提案と、これを実現するハードウェア(把持機構)とソフトウェア(制御方式)の開発を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Development of a compact laparoscope manipulator (P-arm). (2009)
  • 著者名/発表者名: Mitsugu Sekimoto, Atsushi Nishikawa, Kazuhiro Taniguchi, Shuji Takiguchi, Fumio Miyazaki, Yuichiro Doki, Masaki Mori
  • 雑誌名: Surgical Endoscopy Vol.23,No.11 ページ: 2596-2604
• [雑誌論文] 水圧駆動型内視鏡マニピュレータのin-vivo評価. (2008)
  • 著者名/発表者名: 谷口和弘, 西川敦, 小林武治, 数原幸平, 市原貴晴, 倉下直人, 関本貢嗣, 瀧口修司, 三吉範克, 土岐祐一郎, 森正樹, 宮崎文夫
  • 雑誌名: 生体医工学 Vol.46,No.6 ページ: 606-620
• [雑誌論文] ビジュアルサーボを用いたタッチ式内視鏡手術器具インタフェース. (2008)
  • 著者名/発表者名: 難波俊介, 西川敦, 今岡健悟, 島田順一, 加藤大志朗, 寺内邦彦, 下村雅律, 常塚啓彰, 宮崎文夫
  • 雑誌名: 生体医工学 Vol.46,No.6 ページ: 595-605
• [雑誌論文] ディスポーザブル型内視鏡把持位置決めロボット. (2008)
  • 著者名/発表者名: 谷口和弘, 西川敦, 中越宏明, 小林武治, 数原幸平, 市原貴晴, 倉下直人, 青柳さやか, 杉野友啓, 関本貢嗣, 瀧口修司, 門田守人, 宮崎文夫
  • 雑誌名: 日本ロボット学会誌 Vol.26,No.6 ページ: 502-513
• [学会発表] Analysis of Decisions by Camera Assistants on the Field of View for Laparoscopic Surgery and Its Application to Automatic Positioning of a Laparoscope. (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Nishikawa, Y. Yamada, S. Toda, M. Sekimoto, N. Miyoshi, S. Takiguchi, Y. Doki, M. Mori, F. Miyazaki
  • 学会等名: 21st International Conference of the Society for Medical Innovation and Technology (SMIT2009), Sinaia, Romania
  • 発表場所: SMIT2009 2nd Poster Prizeを受賞
  • 年月日: 2009-10-08
• [学会発表] Automatic Endoscope Positioning Algorithm Based on Biological Fluctuation. (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Nishikawa, Y. Yamada, K. Taniguchi, F. Miyazaki
  • 学会等名: 5th Asian Conference on Computer Aided Surgery (ACCAS2009)
  • 発表場所: Changhua, Taiwan
  • 年月日: 2009-07-04
• [学会発表] Accurate trajectory tracking using visual servoing for robotic endoscopic surgery. (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Namba, A. Nishikawa, K. Imaoka, J. Shimada, D. Kato, K. Terauchi, M. Shimomura, H. Tsunezuka, F. Miyazaki
  • 学会等名: 23rd International Congress and Exhibition on Computer Assisted Radiology and Surgery (CARS2009)
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2009-06-24
• [学会発表] Endoscopic robotic surgery with intuitive touch panel navigation. (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Shimada, A. Nishikawa, S. Namba, K. Imaoka, D. Kato, K. Terauchi, M. Shimomura, H. Tsunezuka, F. Miyazaki
  • 学会等名: 23rd International Congress and Exhibition on Computer Assisted Radiology and Surgery (CARS2009)
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2009-06-24
• [学会発表] How does the camera assistant decide the zooming ratio of laparoscopic images?-Analysis and implementation-. (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Nishikawa, H. Nakagoe, K. Taniguchi, Y. Yamada, M. Sekimoto, S. Takiguchi, M. Monden, F. Miyazaki
  • 学会等名: 11th International Conference on Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention (MICCAI2008)
  • 発表場所: New York, USA
  • 年月日: 2008-09-09
• [学会発表] Development of a disposable laparoscope manipulator using hydraulic actuators (second prototype). (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Taniguchi, A. Nishikawa, T. Kobayashi, K. Kazuhara, T. Ichihara, N. Kurashita, M. Sekimoto, S. Takiguchi, M. Monden, F. Miyazaki
  • 学会等名: 20th International Conference of the Society for Medical Innovation and Technology (SMIT2008)
  • 発表場所: Vienna, Austria
  • 年月日: 2008-08-28
• [学会発表] A disposable laparoscope manipulator using hydraulic actuators with air spring. (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Taniguchi, A. Nishikawa, T. Kobayashi, K. Kazuhara, T. Ichihara, N. Kurashita, M. Sekimoto, S. Takiguchi, M. Monden, F. Miyazaki
  • 学会等名: 22nd International Congress and Exhibition on Computer Assisted Radiology and Surgery (CARS2008)
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 2008-06-27
• [学会発表] A disposable laparoscope manipulator using hydraulic actuators. (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Taniguchi, A. Nishikawa, T. Kobayashi, K. Kazuhara, T. Ichihara, N. Kurashita, M. Sekimoto, S. Takiguchi, M. Monden, F. Miyazaki
  • 学会等名: 2008 Emerging Technology Session of the Society of American Gastrointestinal and Endoscopic Surgeons (SAGES2008)
  • 発表場所: Philadelphia, Pennsylvania, USA
  • 年月日: 2008-04-12
• [学会発表] The application of adaptive filters for motion prediction in visually tracked laparoscopic surgery. (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Blasinski, A. Nishikawa, F. Miyazaki
  • 学会等名: 2007 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO2007)
  • 発表場所: Sanya, China
  • 年月日: 2007-12-16
• [学会発表] Development of a safe disposable laparoscope manipulator using hydraulic actuators. (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Taniguchi, A. Nishikawa, F. Miyazaki, T. Kobayashi, K. Kazuhara, T. Ichihara, M. Sekimoto, S. Takiguchi, M. Monden
  • 学会等名: 2007 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO2007)
  • 発表場所: Sanya, China
  • 年月日: 2007-12-16
• [学会発表] Development of a novel disposable laparoscope manipulator. (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Taniguchi, A. Nishikawa, H. Nakagoe, K. Kazuhara, T. Kobayashi, T. Ichihara, M. Sekimoto, K. Okada, S. Takiguchi, M. Monden, F. Miyazaki
  • 学会等名: 19th International Conference of the Society for Medical Innovation and Technology (SMIT2007)
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2007-11-21
• [学会発表] Evaluating the surgeon's stress when using surgical assistant robots. (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Taniguchi, A. Nishikawa, H. Nakagoe, T. Sugino, M. Sekimoto, K. Okada, S. Takiguchi, M. Monden, F. Miyazaki
  • 学会等名: 16th IEEE International Symposium on Robot and Human Interactive Communication (RO-MAN 2007)
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2007-08-29
• [学会発表] Study of evaluation of surgical assistant systems: Surgeon's stress evaluation using saliva and acceleration plethysmogram. (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Taniguchi, A. Nishikawa, H. Nakagoe, T. Sugino, M. Sekimoto, K. Okada, S. Takiguchi, M. Monden, F. Miyazaki
  • 学会等名: 21th International Congress and Exhibition on Computer Assisted Radiology and Surgery (CARS2007)
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2007-06-28
• [図書] Design and Control of a Compact Laparoscope Manipulator: A Biologically Inspired Approach. In Robot Manipulators (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Nishikawa, M. Sekimoto, K. Taniguchi, Y. Yamada, N. Miyoshi, S. Takiguchi, Y. Doki, M. Mori, F. Miyazaki
  • 出版者: Sciyo Publishing(in press)
• [図書] Classification, design and evaluation of endoscope robots. In Seung Hyuk Baik, editor, Robot Surgery (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Taniguchi, A. Nishikawa, M. Sekimoto, T. Kobayashi, K. Kazuhara, T. Ichihara, N. Kurashita, S. Takiguchi, Y. Doki, M. Mori, F. Miyazaki
  • 総ページ数: 1-24
  • 出版者: TIN-TECH Education and Publishing
• [図書] Method for objectively evaluating psychological stress resulting when humans interact with robots. In Vladimir A. Kulyukin, editor, Advances in Human-Robot Interaction (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Taniguchi, A. Nishikawa, T. Sugino, S. Aoyagi, M. Sekimoto, S. Takiguchi, K. Okada, M. Monden, F. Miyazaki
  • 総ページ数: 141-164
  • 出版者: IN-TECH Education and Publishing
• [備考] 2010.01.26.「国産の医療機器を作る!」,関西テレビ「スーパーニュースアンカー」
• [備考] 2009.11.16.「内視鏡手術支援システム腫瘍、画面なぞり切除肺・肝臓向けレーザー位置、正確に把握」日本経済新聞朝刊科学面
• [備考] 2009.10.04.「内視鏡ロボットP-arm」, BSジャパン「世の中進歩堂」
• [備考] 2009.09.17.「How to better join forces. The endoscope robot developed by Osaka University and Daiken Medical」, Nature, Vol.461, No. 7262
• [備考] 2009.08.28.「産学医連携動きはじめた医療機器ビジネス」,テレビ大阪「ニュースBIZ」
• [備考] 2009.08.19.「次世代医療は関西が推進役産学タッグ機器開発」,産経新聞夕刊1面
• [備考] 2008.12.01.「腹腔鏡手術安全性高く-阪大,操作自動の内視鏡」,日本経済新聞朝刊科学面
• [備考] 2007.11.22.「関西創造得区医療技術産学連携に成果:ロボット手術助手」,読売新聞朝刊11面
• [備考] 2007.5.8-5.14.「内視鏡手術に使い捨てロボ」(共同通信記事ならびに47NEWS動画配信),秋田魁新報,東京新聞,山梨日日新聞,岐阜新聞,北國新聞,神戸新聞,四国新聞,高知新聞,山口新聞,南日本新聞,大阪日日新聞などに掲載.
• [備考] 2007.4.10.「最新機器ずらり医療のいま、未来.大阪で企画展示:実用化へ研究が続く小型の内視鏡手術支援ロボット」京都新聞朝刊18面
• [産業財産権] 医療用マニピュレータ装置 (2011)
  • 発明者名: 西川敦、宮崎文夫、谷口和弘、門田守人、関本貢嗣
  • 権利者名: 国立大学法人大阪大学、財団法人大阪産業振興機構
  • 産業財産権番号: 特許・特許第4446055号
  • 取得年月日: 2011-01-29