粘液を利用する医療用機器の無侵襲的推進法の研究

利用粘液的医疗器械无创推进方法的研究

• 批准号: 08878172
• 负责人: 池内 健
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 1997
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08878172/
• 关键词: マイクロロボット; 流体くさび作用; 摩擦制御; ピンオンディスク摩擦試験機; 医療用ロボット; 体内ロボット; 低侵襲医療; 内視鏡; 人工粘液; 超音波アクチュエータ

ミミズと同様に伸縮運動によって医療用マイクロロボットを移動させるための基礎研究を行い,粘液による流体くさび作用を利用して滑り方向によって摩擦を変化させて往復運動を一方向への直進運動に変換することを試みた.ピンオンディスク型の摩擦試験機を製作し,傾斜したシリコンラバーの板をピンに取りつけてシリコンオイルを満たしたディスク上に置き,ディスクの回転方向が変わった時の起動摩擦とそれに続く定常回転時の動摩擦を測定した.摩擦は起動時に急上昇した後,一定値に漸近した.滑り方向にすきまが減少する正回転の場合には,起動摩擦に及ぼす速度の影響はほとんど見られなかったが,逆回転時には速度が高いほど摩擦が高かった.一方,回転方向に関わらず滑り速度が高くなると定常摩擦が少し増加する傾向が見られた.以上の実験のすべてにおいて,正回転時の摩擦は逆回転時の摩擦よりも低かった.したがって伸縮運動によって複数の摩擦部の距離を変化させれば往復運動を一方向への直進運動に変換することができるはずである.この仮説を証明するための実験装置を製作した.ステンレス鋼製の平板を直動軸受で支えて水平方向に低摩擦で移動できるようにしてシリコンオイルを満たした.一方,油圧シリンダー用のラバーパッキングを2個取り付けてクランクメカニズムによってそれらの間隔を正弦波状に変化させて平板との間で流体くさび作用を生じさせて平板の移動量を測定した.その結果,平板が一方向に移動することを確認したが,回転方向の変化した直後に逆運動が見られた.これは運動方向の変化に対して摩擦の変化に時間後れがあるためと考えられる.したがって効率的な駆動のためには往復運動の速度を高くするだけでなく,その行程を長くしなければならないことがわかった.

我们进行了基础研究，通过拉伸运动（类似于earths）通过拉伸运动移动医疗微型机器人，并试图通过使用粘液的流体楔形作用，将往复运动转化为一个方向的直线运动。制造了一个固定型磁盘型摩擦测试仪，并将倾斜的硅橡胶板连接到销钉上，并将其放置在装有硅油的圆盘上，并在圆盘旋转方向变化时测量启动摩擦，并且在稳定旋转过程中随后的动态摩擦。摩擦在启动时急剧上升，然后渐近地升至恒定值。在向前旋转的情况下，在滑动方向上的间隙减小，速度对启动摩擦的影响很小，但是反向旋转时的速度越高，反向旋转时的摩擦越高。另一方面，无论旋转方向如何，在提高滑动速度时，滑动速度的略高。在上述所有实验中，向前旋转时的摩擦是反向旋转时的摩擦。因此，如果通过扩展和收缩运动改变了多个摩擦部件之间的距离，则应将往复运动转换为一个方向的直线运动。制造了一种实验装置来证明这一假设。线性轴承支撑一个不锈钢板，以使水平方向低摩擦，并充满硅油。同时，连接了两个用于液压缸的橡胶包装，并通过使用曲柄机制将间距更改为正弦形状，以在板和板之间产生流体楔子以测量运动量。结果，已经确认板在一个方向上移动，但是在旋转方向改变后立即观察到逆运动。这被认为是因为随着运动方向的摩擦变化存在时间延迟。因此，为了有效驱动，发现往复运动的速度必须提高，但中风必须更长。

项目成果

Ken Ikeuchi: "Locomotion of Medical Micro Robot with Spiral Ribs Using Mucus." MHS'96,IEEE. 217-222 (1996)

Ken Ikeuchi：“使用粘液的螺旋肋医用微型机器人的运动。”

藤田 茂樹: "軟らかい材料を使った人工関節の流体膜の形成過程" 日本トライボロジー学会トライボロジー会議予稿集. 122-123 (1997)

Shigeki Fujita：“使用软材料的人工关节的流体膜形成过程”日本摩擦学会摩擦学会议记录 122-123 (1997)。

藤田 茂樹: "EHL膜の形成過程の可視化" 日本トライボロジー学会トライボロジー会議予稿集. 68-69 (1997)

Shigeki Fujita：“EHL 薄膜形成过程的可视化”日本摩擦学会摩擦学会议记录 68-69 (1997)。

池内 健: "医療用マイクロロボットの往復動による推進法" 日本機械学会第10回バイオエンジニアリング講演会講演論文集. 97・72. 625-626 (1998)

Ken Ikeuchi：“使用往复运动的医疗微型机器人的推进方法”第10届日本机械工程师学会生物工程会议记录97・72（1998）。