内視鏡医療トレーニングのための括約筋をもつアクティブ臓器モデルの開発

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センサとアクチュエータをもつアクティブ臓器モデルの開発に関して、膵臓を対象として、(1)括約筋アクチュエータの開発、(2)括約筋アクチュエータのための高感度コンタクトセンサの開発、(3)樹脂造形法によるフレキシブル臓器形態モデルの形成について検討を行った。括約筋アクチュエータとして、空気圧アクチュエータを検討した。ゴムシートで作製したバルーンの膨張・収縮にともなうアクチュエータの開閉運動を用いることを前提に、ゴム材質の選定、ゴムシートの変形に関するバルーンの形状・サイズ・ゴム厚さの影響に関する基礎データを獲得し、これに基づいて3個の空気圧アクチュエータからなる括約筋アクチュエータを開発した。空気圧による括約筋アクチュエータの開閉量および応答速度を明らかにするとともに、閉じたときの内視鏡等の医療用ツールへの拘束力を明らかにした。コンタクトセンサとして、感圧導電性フィルムを用いたセンサを形成し、併せて、駆動用の電子回路を作製した。接触圧力の影響、応答速度を検討し、内視鏡などの医療用ツールが軽く接触したときに、アクチュエータが開閉動作できるコンタクトセンサとした。臓器形状モデルの形成に関して、樹脂造形法によるモールド形成のための適正条件を得るとともに、膵臓のように内部に膵管等をもつ臓器モールドの設計法を構築した。作製したモールドにシリコーンゴムを注入してフレキシブル臓器形態モデルを形成し、括約筋アクチュエータとコンタクトセンサを一体化して、アクティブ臓器モデルとする。