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手術室環境を占有しない手術支援小型マスタースレーブロボットシステムの開発

开发不占用手术室环境的小型手术支持主从机器人系统

基本信息

批准号：
14655097
负责人：
岡田昌史
金额：
$ 1.79万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14655097/
关键词：
粗動・細動ハイブリッド機構手術支援ロボット能動鉗子位置決め機構マスタースレーブロボット外科手術支援ロボット内視鏡下手術ロボット閉リンク系リンク駆動多自由度能動鉗子ロボティクス機構開発滅菌性

项目摘要

我々はこれまでに能動鉗子を用いたマスタスレーブ型小型手術ロボットシステムを開発した.このシステムは手術空間を占有しないことを目的とし,能動鉗子,マニピュレータを小型化し,駆動系を含めて腹壁近くに配置するシステムとなっている.これらは多自由度ポジショナによって支持され,手術に適した位置と姿勢で固定される.ポジショナは4つの球面ジョイントを持つ多関節アームで,静止時は機械的にロックされ,位置決めを行う際には圧縮空気の注入によりロックがはずされフリーになる.これらのパッシブな機構により,ロボットの位置決めを自由に行い,機械的ロックによって固定することが迅速なセッティング,安全性といった観点から必要であろう.また,手術時のロボットのセッティングにおいて,鉗子をトロカールに通して体腔内に挿入する際,組織を傷つけないよう注意しながらトロカール中心軸方向に鉗子を挿入しなければならない.この動きには鉗子を術部に正確に近づけること,内視鏡を適確に術部に向けること,鉗子や内視鏡の挿入のための大きな動きを迅速に行うことが要求される.しかし,現在用いているポジショナを使って鉗子を挿入する場合,可動範囲の狭さ,自由度の制約,鉗子軸方向に生じる振れから挿入時に臓器を傷つける可能性があること,細かな位置決めが容易でないことといった問題点を有している.このことから,能動鉗子のためのトロカール中心軸方向1自由度の位置決め機構が必要であろう.さらに,操作性に注目した場合,鉗子挿入の際は大きく動き,腹腔内では鉗子先端の微調整ができる機構が適している.したがって,このような能動鉗子のための1自由度位置決め機構としては粗動・細動の切り替えが簡単に出来ることが望ましい.本研究では,アクチュエータを用いずに粗動・細動の切り替えが可能なハイブリッドポジショナを開発し,それを用いて能動鉗子の位置決めをすることで手術時の初期配置における時間の短縮と安全性の向上を目指す.

We have developed a new type of small surgery with active forceps. The operating space is occupied by the movable forceps, and the movable forceps are miniaturized. The multi-degree-of-freedom support system is used to support the surgical position and posture. The spherical surface of the ball is supported by a multi-joint structure, which is mechanically connected at rest, and the position of the ball is determined by the injection of compressed air. The position of the mechanism is determined by the freedom of movement, the mechanical position is fixed, and the safety is determined by the necessity. During surgery, when the forceps are inserted into the body cavity, the tissue is injured. Note that the forceps are inserted into the body cavity in the direction of the central axis. The correct approach to the surgical part of the forceps is required. When the pliers are inserted, the movable range is narrow, the degree of freedom is restricted, and the possibility of damage to the pliers when the pliers are vibrated in the direction of the axis is easy to determine. The center axis direction 1 degree of freedom position determination mechanism is necessary. In addition, the operability is particularly important when the forceps are inserted, and the mechanism of the forceps tip is adjusted in the abdominal cavity. 1-DOF position determination mechanism with coarse motion, fine motion and simple motion. This study aims to explore the possibility of coarse and fine motion in the use of forceps, and to provide guidance on the safety of the initial configuration of forceps during surgery.