医療DXに向けた歯科治療ロボットシステムの構築と評価

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本年度の研究実績の概要は、次のとおりである。(1)口腔内切削装置の再設計と試作：本歯科治療ロボットシステムの中核をなす口腔内切削装置は、従来の研究によって改良すべき点が明らかになった。そこで、同装置の構造や材質の見直しを図った。具体的には、「工具位置決め機構」や「給排気・給水経路」、「工具回転機構」について、基本設計と詳細設計をやり直した。これに基づき放電加工機やNCフライス盤等の工作機械を利用して金属部品を製作した。これらの工作機械では一部の複雑な形状の部品の製作が困難であったので、光造形方式の3Dプリンターとキャスタブルレジンで原型を製作し、鋳造する方法を試みた。しかし、造形条件に関する情報が不足していたため、様々な条件で試行し、良好な結果が得られる条件を決定した。また、原型を埋没する際に細部へ気泡が付着することによって球状突起が発生し、除去できないため不良品となる問題が生じた。そこで、小型の真空埋没器を考案し、その試作品を埋没時に使用することで鋳造による金属部品製作の目処が立った。なお、同真空埋没器については、実用新案と意匠登録の出願を行った。(2)制御装置の改良：制御用コンピューターの起動時や終了時に口腔内切削装置に供給される圧縮空気や冷却水の電磁弁などが誤動作し、工具が急に回転するなどの問題があったので、安全装置を製作した。具体的には、制御用プログラム（LinuxCNC）のチャージポンプ信号を利用し、その信号の有無をウォッチドッグ用のマイコンで検出することで、制御用プログラムが正常に動作していないときには電磁弁やモーターに供給する電源を遮断するようにした。(3)新しい口腔内切削装置の検討：上記口腔内切削装置とは異なる機構の装置を検討するため、パラレルリンク機構による装置を試作し、ダイレクトティーチングや協調動作の制御を試みた。