腹腔鏡下手術支援用器械出しナースロボットの開発

开发出可取出器械支持腹腔镜手术的护士机器人

• 批准号: 06J53151
• 负责人: 吉光 喜太郎
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tokyo Denki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 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-06J53151/
• 关键词: Scrub Nurse Robot; 腹腔鏡下手術; 動作計測; 手術シナリオ; 手術器具認識; Timed automata; 国際研究者交流; エストニア; 器具交換時間; 手術器具認識システム

SNR3号機の設計・開発昨年度までに開発したSNR2号機の動作検証を元に,より円滑な器具の提供を目指して,新たにSNR3号機を設計した.本ロボットは器具が整頓保持されているツールチェンジャと,器具を差し出すアームが一体化したコンパクト設計である.1)アームの設計・開発今回開発したアームは,執刀医が次に使用する器具をトロカールカニューレ入口にあわせることで,5mmというカニューレ内に器具を挿入する手間のかかる作業を支援する役割をなす.これにより手術の進行がよりスムーズに行われることが期待される.アームは全6自由度を有しているが,この内,器具先端の位置決めに使用されているのは4自由度であり,容易な制御方式を可能としている.材料面からの工夫として,アームのメインシャフトとなる材料にはステンレスではなく,軽量なカーボンを使用することで駆動用アクチュエータの大型化を防ぎ,アーム全体がコンパクトになるようにした.また,着脱されるアームには清潔性を考慮し,オイルベアリング,ギヤ等のパーツは用いず,すべて無給油のパーツで構成されている.2)アームの制御今回開発したSNR3号機は前述のとおり,患者の腹部に取付けられているトロカールカニューレ入口への器具先端位置合わせを支援する.しかしながらカニューレの3次元座標は,ベッドの昇降・傾斜角度,患者の体内状況の変化により,常に異なる位置をとる.そのためある特定の座標に位置合わせをするといったオープンループ制御は適さない.そこで3次元位置計測装置として,Micron Tracker2を用いたフィードバック制御を試みた.計測用マーカはカニューレ入口,アーム,器具,そしてロボット本体に計4個設置している.これによりアームは器具を差し出す度に変化するカニューレ入口に対して器具先端を合わせ,器具挿入を支援する.現在精度向上に向けた改良を行っている.

SNR单元3的设计和开发基于SNR 2的运行验证，直到去年开发，我们设计了新的SNR单元3，目的是提供一种更光滑的仪器。该机器人是一种紧凑的设计，将工具更换器与一个整洁并固定在适当的工具以及持有仪器的手臂结合在一起。 1）手臂的设计和开发这次将通过安装套管卡插管入口旁边的仪器来支持将乐器插入5mm套管的费力任务。这有望使操作更加顺利进行。手臂具有6个自由度，但是在这些自由度中，四个自由度用于定位仪器的尖端，使得可以轻松控制乐器。作为物质创新，手臂具有相同的设计。机器的主要轴由轻质碳而不是不锈钢制成，以防止驾驶执行器变得更大，并且整个手臂都紧凑。此外，考虑到清洁度，要连接和脱离的手臂不是由油轴承和齿轮等部件制成的，并且全部由无油的零件制成。2）手臂控制，如上所述，SNR第3号（SNR 3号）这次开发了这次，支持了仪器的尖端与tome插入术的Trocar插座的腹部插座，该套管附着在患者的腹部。但是，由于床的角度以及患者内部身体状况的变化，该套管的三维坐标始终处于不同的位置。因此，开放环控制（例如在特定坐标处的对齐方式）不合适。因此，作为3D位置测量设备，我们使用Tracker2尝试了反馈控制。在套管，手臂，仪器和机器人体上安装了四个测量标记。这使手臂可以将仪器的尖端调节到套管入口，每次持有仪器时会改变插管，并有助于插入仪器。当前，正在进行改进以提高准确性。

项目成果

器械出し看護師ロボットの機能向上のための腹腔鏡下手術における器具交換時間の分析

腹腔镜手术中器械更换时间分析，提高护士机器人取出器械的功能

• 发表时间: 2007
• 作者: (吉光喜太郎);正宗賢;原大樹;大沼健太郎;貞弘晃宜;福井康裕;橋本大定;宮脇富士夫
• 通讯作者: 宮脇富士夫

腹腔鏡下手術支援システムのための術者動作解析とTimed automataによる手術シナリオモデルの構築

腹腔镜手术支持系统中使用定时自动机的操作者运动分析和手术场景模型构建

• 发表时间: 2007
• 期刊: 計測自動制御学会論文集 43
• 作者: (大沼健太郎);正宗賢;貞弘晃宜;吉光喜太郎;Juri Vain;橋本大定;福井康裕;宮脇富士夫
• 通讯作者: 宮脇富士夫

Development and Evaluation of the Second Version of Scrub Nurse Robot

第二版擦洗护士机器人的开发与评估

• 发表时间: 2007
• 作者: (Kitaro Yoshimitsu);Fujio Miyawaki;Teruyoshi Sadahiro;Kentaro Ohnuma;Yasuhiro Fukui;Ken Masamune
• 通讯作者: Ken Masamune

Development of Scrub Nurse Robot System

擦洗护士机器人系统的开发

• 发表时间: 2007
• 期刊: Proceedings of the 5th COE Workshop on Human Adaptive Mechatronics (HAM)
• 作者: (Fujio Miyawaki);Ken Masamune;Kitaro Yoshimitsu;Kentarou Ohnuma;Teruyoshi Sadahiro;Yasuhiro Fukui
• 通讯作者: Yasuhiro Fukui

手術中器具情報のリアルタイム取得と解析のためのシステム構築

构建术中器械信息实时采集与分析系统

• 发表时间: 2008
• 作者: (柳沼貴志);角井聖;熊谷祐;吉光喜太郎;浜崎光将;橋本大定;宮脇富士夫
• 通讯作者: 宮脇富士夫