マイクロサージェリー用ハプティックインタフェースの開発

显微外科触觉界面的开发

• 批准号: 18760178
• 负责人: 佐藤 大祐
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Musashi Institute of Technology (2007)Tohoku University (2006)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18760178/
• 关键词: ハプティックインタフェース; 外科手術支援ロボット技術; ヒューマンインタフェース; 触覚提示; マイクロサージェリー; 手術シミュレータ; 機械力学・制御; バーチャルリアリティ; ユーザインターフェース; 知能ロボティックス; モデル化

本研究では、次世代外科手術支援ロボット技術にとって必要不可欠な基盤技術となる、外科医と手術システムをより密接につなぐことの可能なヒューマンインタフェース技術を研究課題として、脳外科手術時に外科医が感じる手術器械の操作感覚と脳内部組織の触覚を提示可能なマイクロサージェリー用ハプティックインタフェースを開発することを目的とした。先行研究として行ってきた小型6自由度ハプティックインタフェースを適用した脳外科手術操作シミュレータの研究成果より、マイクロサージェリーを対象とした微小な運動および触覚(力覚)を提示可能であり、また、脳外科手術操作の中で基本的な手術操作と位置づけられる、押し込み(引っ張り)、つまみ、切断、剥離の四つの操作を実現可能な新たなハプティックデバイスの開発が必要であることが明らかとなった。これらの要求を考慮し、さらにこれまで用いてきた独自開発された小型6自由度ハプティックインタフェースにおいて実現不可能であった切断操作を実現するために、本研究ではマイクロ剪刀型ハプティックデバイスを開発した。開発した本デバイスでは、脳組織へ与える損害を考慮し最大提示力を1Nと設定、微小な切断感覚を提示するため低摩擦を実現可能なリンク機構を採用し、把持部には実際のマイクロ剪刀をそのまま流用、操作者である外科医へのより臨場感のある感覚提示を目指した。また、デバイス剛性を損なわずに微小な切断力を計測するためにH型力覚センサも独自に開発した。さらに、切断感覚提示を行う制御モデル構築のため、実際のマイクロ剪刀に対して開発したH型力覚センサを組み込み、から切り時のデバイスの運動と切断力の計測を実施し、制御則を含めたデバイスシステム全体を開発した。そして、本デバイスを用いた基本的な切断力提示実験、豚の脳組織の切断実験の結果より、その有効性を示した。

这项研究旨在开发用于显微外科手术的触觉界面，该触觉界面可以呈现手术仪器的工作感觉和内部脑组织的触摸，这是下一代手术手术机器人技术的重要基础技术，并且能够在手术过程中更加紧密地将外科医生与外科医生联系起来。 The results of previous research on a brain surgical operation simulator that uses a small six-degree-of-freedom haptic interface have been conducted, reveal that it is necessary to develop a new haptic device that can present micro-motion and tactile sensation (force sense) targeting microsurgeries, and that can realize four operations: pushing (pull), knob, cutting, and detaching, which are positioned as basic surgical operations within brain surgical 运营。考虑到这些要求，为了实现原始的，小的，六度的触觉界面，到目前为止一直用尽的切割操作，这项研究已经开发了一种微敏度触觉设备。该开发的设备将最大的表现力设置为1N，考虑到对脑组织造成的损害，并使用可以实现低摩擦的连接机制来表现出小的切割感，并直接在握把上使用了实际的微静态，旨在向操作员向外科身份表现出更现实的感觉。我们还独立开发了H型力传感器，以测量小型切割力，而不会损害设备刚度。此外，为了构建一种呈现切割感觉的控制模型，我们合并了为实际微弹药开发的H型力传感器，并在切割过程中测量了设备的运动和切割力，并开发了整个设备系统，其中包含控制规则。使用该装置的基本切割力表现实验和猪脑组织的切割实验的结果证明了这一点的有效性。

项目成果

生体軟組織の切断操作感覚を提示するマイクロ剪刀型ハプティックデバイスの開発

开发微型剪刀型触觉装置，提供切割生物软组织的感觉

• 发表时间: 2006
• 作者: 藤野翔平;他
• 通讯作者: 他

脳外科手術シミュレーションのための脳べらによる脳組織かき分け操作の実現

脑部手术模拟脑铲刮取脑组织的实现

• 发表时间: 2006
• 期刊: ロボティクス・メカトロニクス講演会'06講演論文集
• 作者: B.Xu;Shunmugham R.Pandian;M.Inoue;N.Sakagami;S.Kawamura;坂上憲光;川畑 成之;中沢 信明;M.Omae;M.Omae;M.Omae;小木津 武樹;Takeki Ogitsu;藤野翔平;小林 亮介
• 通讯作者: 小林 亮介

反力制御点の増加による脳組織かき分け操作シミュレーションの安定化

增加反力控制点稳定脑组织刮擦操作模拟

• 发表时间: 2006
• 期刊: 第7回システムインテグレーション部門講演会(SI2006)講演論文集
• 作者: B.Xu;Shunmugham R.Pandian;M.Inoue;N.Sakagami;S.Kawamura;坂上憲光;川畑 成之;中沢 信明;M.Omae;M.Omae;M.Omae;小木津 武樹;Takeki Ogitsu;藤野翔平;小林 亮介;小林 輝
• 通讯作者: 小林 輝

ハプティックインタフェースを用いた脳組織の並進3自由度かき分け操作シミュレーション

使用触觉界面模拟脑组织的平移三自由度操纵

• 发表时间: 2007
• 作者: B.Xu;Shunmugham R.Pandian;M.Inoue;N.Sakagami;S.Kawamura;坂上憲光;川畑 成之;中沢 信明;M.Omae;M.Omae;M.Omae;小木津 武樹;Takeki Ogitsu;藤野翔平;小林 亮介;小林 輝;小林輝
• 通讯作者: 小林輝