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

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。

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。