多節スライダ・リンク機構を用いた内視鏡下外科手術用多自由度マニピュレータの開発

使用多节滑块/连杆机构开发用于内窥镜手术的多自由度机械手

• 批准号: 04J11490
• 负责人: 山下 紘正
• 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 JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J11490/
• 关键词: 機械力学・制御; 知能機械; 知能ロボティクス; 医療・福祉; 外科

前年度より開発を進めていたリンク・ワイヤ駆動方式による2自由度屈曲機構を先端部分に搭載した,外径5mmのバイポーラ型電気メス屈曲鉗子マニピュレータと,外形3.5mm胎児内視鏡下手術用屈曲鉗子マニピュレータを製作した.前者にはワイヤ駆動式の把持鉗子ブレードにバイポーラ型電極を組み込み,生体組織の凝固機能を持たせた.また,後者にはワイヤ駆動式の把持鉗子や勇刀、Nd : YAGレーザ凝固用ファイバを交換可能に搭載した。リンク駆動用の2つのアクチュエータを搭載した直動ユニットとグリップ式インタフェースは,マニピュレータの先端側と容易に着脱可能な構造とし,洗浄や滅菌といった手術器具に必要不可欠な作業に対応させた.バイポーラ型電気メス屈曲鉗子マニピュレータでは,最大153.9°の駆動範囲,最高0.2mmのマニピュレータ先端位置精度,最大6.61Nの屈曲力,3.70Nの把持力を有することを確認した.In vivo実験ではブタ腸間膜へのアプローチを行ない,組織の凝固と血管閉塞に成功した.また,胎児内視鏡下手術用屈曲鉗子マニピュレータでもほぼ同様の機械的性能を有し,最大150.1°の駆動範囲,最高0.2mmの位置精度,最大2.57Nの屈曲力,3.70Nの把持力を有することを確認した.Nd : YAGレーザ凝固実験では,80°まで屈曲させた状態でも96.6%以上の照射効率で組織凝固を行なうことに成功した.本マニピュレータは従来のリンク駆動やワイヤ駆動によるマニピュレータとしても高い屈曲性能を示しており,開発した細径屈曲機構が内視鏡下手術用のマニピュレータ技術の向上に非常に有効であることを確認した.成果発表としては,バイポーラ型電気メス屈曲鉗子マニピュレータに関して国際学会で1件,国内学会で1件発表し,国内論文にて1件が査読中である.また,胎児内視鏡下手術用屈曲鉗子マニピュレータでは,国際論文で1件,国際学会で2件,国内学会で1件発表し,国際論文にて1件が条件付採択済みである.

外径5mm、外径3.5mm的双极电动手术刀弯曲钳机械手，配备去年以来开发的使用连杆线驱动系统的2自由度弯曲机构，适用于胎儿内窥镜手术。我们制造了一种弯曲钳机械手供使用。前者具有线驱动抓钳刀片内置双极电极，具有凝固活体组织的功能。后者具有线驱动抓钳、剑、Nd ：配备可更换的YAG激光凝固光纤。配备两个连杆驱动执行器和抓握型接口的线性运动单元具有可轻松安装到机械手尖端或从机械手尖端拆卸的结构，使其可用于手术器械的清洁等重要任务和灭菌。双极电动手术刀弯钳机械手经证实最大驱动范围为153.9°，最大机械手尖端位置精度为0.2 mm，最大弯曲力为6.61N，夹持力为3.70N。在体内实验中，我们接近猪肠系膜，成功凝固组织并闭塞血管。此外，用于胎儿内窥镜手术的弯曲钳机械手具有几乎相同的机械性能，最大角度为150.1°。确认其驱动范围、最大位置精度为0.2mm、最大弯曲力为2.57N、夹持力为3.70N.Nd：在 YAG 激光凝固实验中，我们成功地凝固组织，即使弯曲达 80 度，照射效率也超过 96.6%。该机械手还显示出与传统的连杆驱动或线驱动机械手相比，所开发的小型机械手的高弯曲性能。 -直径弯曲机构对于改进内窥镜手术的机械手技术极为有效。关于成果，我们在国际会议上发表了一篇，在国内会议上发表了一篇，国内论文目前正在同行评审中，关于双极电烙弯钳机械手，我们发表了一篇国际论文，两篇。一篇国际会议论文，一篇国内会议论文，一篇国际论文已被有条件接受。

项目成果

Feasibility Analysis of Bipolar Electric Scalpel Forceps Manipulator with 2-DOFs Bending Mechanisms

具有二自由度弯曲机构的双极电动手术刀钳机械手可行性分析

• 发表时间: 2006
• 期刊: IFMBE Proceedings Volume 14
• 作者: H.Yamashita;K.Matsumiya;K.Masamune;E.Kobayashi;I.Sakuma
• 通讯作者: I.Sakuma

胎児外科における多自由度鉗子マニプレータの有用性検討実験

多自由度镊子机械手在胎儿手术中的实用性实验探讨

• 发表时间: 2004
• 期刊: 第13回日本コンピュータ外科学会大会・第14回コンピュータ支援画像診断学会大会合同論文集
• 作者: 波多 伸彦;桜井 慎平;山下 紘正;松宮 潔;土肥 健純;千葉 敏雄
• 通讯作者: 千葉 敏雄

胎児外科手術用多自由度屈曲マニピュレータの開発

胎儿手术多自由度弯曲机械手的研制

• 发表时间: 2005
• 期刊: 第14回日本コンピュータ外科学会大会・第15回コンピュータ支援画像診断学会大会 合同論文集
• 作者: ヘルランバンニコラス;高本眞一;土肥健純;他;Hongen Liao;Yutaka Tanizawa;Hongen Liao;廖 洪恩;ヘルランバン ニコラス;Yuhei Takata;Hongen Liao;Keri Kim;Keri Kim;Hongen Liao;D.Kim;A.Gooya;H.Yamashita;Akihiko Yagi;Nicholas Herlambang;J.Hong;Hongen Liao;徳国淳一;松居和広;ヘルランバン ニコラス;浦野克紀;八木昭彦;山下紘正
• 通讯作者: 山下紘正

バイポーラ型電気メス屈曲鉗子マニピュレータの細径化

双极电刀弯钳机械手直径更细

• 发表时间: 2006
• 期刊: 第15回日本コンピュータ外科学会大会・第16回コンピュータ支援画像診断学会大会合同論文集
• 作者: 山下紘正;松宮潔;正宗賢;小林英津子;佐久間一郎;廖洪恩;橋爪誠;土肥健純
• 通讯作者: 土肥健純

New Hands and Eyes for Advanced Fetal/Pediatric Endoscopic Surgery

先进胎儿/小儿内窥镜手术的新手和新眼

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proceedings of the 20th Congress of Asian Association of Pediatric Surgeons With WOFAPS Executive Meet
• 作者: T.Chiba;K.Harada;T.Fukuyo;H.Yamashita;K.Masamune;M.Fujie;T.Dohi
• 通讯作者: T.Dohi