大学発ベンチャーによる腹腔鏡手術支援ロボットの開発
Development of surgical robot by university venture

只野 耕太郎 ・川嶋 健嗣
１）

２）

Key Words: Miminally Invasive
surgery, Surgical robot, Camera
holder, Master-slave system, Haptics,
Pneumatic control

供のため，術者の目を支援するロボットが求めら■はじめに腹腔鏡手術を支援するロボットシステムとしてれている。スコピストの代わりに内視鏡を把持す

da Vinci が有名であるが，国内では最近 Senhance

るロボットの開発は以前から行われているが，著が導入された。また，いくつかのベンチャーが実者らも手術支援ロボットの研究開発過程から，よ用化を目指して開発を進めているなど新しい展開

り早く実用化できるロボットとして，内視鏡保持が見られる。世界的な高齢化に伴いロボットでのロボットに着目した。市販品はすべて電動駆動で手術件数は，今後大きく伸びることが予想されてあり，モータ音が若干生じるものがある。また，おり，手術支援ロボットの実用化に向けた開発が操作インターフェースにスイッチや音声入力が用活発となっている 。

いられており，より直感的な操作が求められてい１）

著者らは，空気圧駆動システムの精密制御技術ると考えた。そこで，術者の帽子にジャイロセンを基盤とし，2003 年から東京工業大学と東京医サを装着し，術者の頭部の動きに同期して空気圧科歯科大学の共同研究を実施して腹腔鏡手術を支駆動の内視鏡保持ロボットが左右上下に動作する援するロボットの開発を行っている。2012 年からシステムを開発した４）。フットスイッチを押して文部科学省の大学発新産業創出拠点プロジェクト

いる間はジャイロセンサでの動作が実現される。の支援を得て，2014 年に大学発ベンチャーであズームインアウトと内視鏡の軸回りのロール動作

るリバーフィールド株式会社を起業して手術支援は誤動作を防ぐため別途フットスイッチを設けてロボットの開発を進めている。本稿では実用化し操作する方法とした。空気圧駆動による滑らかでた内視鏡保持ロボットおよび開発中の手術支援ロ

静音な動作を実現した。
2011 年から開発を開始し，2015 年に大学発ベボットを紹介する。

ンチャー企業で実用化した。図 1 の左に示す製品
名 EMARO (Endoscope MAnipulator Robot か ら 命■内視鏡保持ロボット
腹腔鏡手術では，執刀医のほかに内視鏡カメラ名 ) である。手振れがない，スコピストが不要でを執刀医の口頭指示の下に操作するスコピストがある，5 段階の操作スピード選択が可能などの特必要である。医師不足の解消や安定した視野の提長を有している。本製品は国内のみの販売である。

Kotaro Tadano１）, Kenji Kawashima２）
未来産業技術研究所 / リバーフィー
ル ド 株 式 会 社 : Laboratory for Future Interdisciplinary
Research of Science and Technology, Tokyo Institute ofTechnology/RIVERFIELD Inc.
２）東 京 大 学 大 学 院
情報理工学系研究科 / リバーフ ィ ー ル ド 株 式 会 社 : Graduate School of Information
Science and Technology, The University of Tokyo/
RIVERFIELD Inc.

徐々にではあるが，医師不足が深刻な地方の病院

１）東京工業大学

2(2)などでの導入が進んでおり，現在全国 16 の病院で導入されている。ただし，da Vinci など手術支援ロボットで広く使われている遠隔回転中心機構を採用したことから，挿入孔の上空をロボットが占Medical Science Digest Vol 46 (5) , 2020

Industry News

図1

開発の実績と計画有する。そのため，一部手技では術者との干渉がスレーブ側は，大きくロボット鉗子，鉗子保持生じるなどの課題がある。そこで，図 1 中央に示ロボットとベース部で構成される。ロボット鉗子

す次世代の内視鏡保持ロボットの開発を進めていは外径 5mm と 8 mm，鉗子先端は様々な形状のもる。遠隔回転中心機構ではなく，多関節アーム型のを試作している。先端の関節部はワイヤを介しとすることで，関節数は増えるが挿入孔上空をロて根本駆動部の空気圧シリンダで屈曲動作を実現

ボットが占有しない利点がある。

している。空気圧シリンダは手首に相当する 2 関節の屈曲と把持を実現するために，鉗子根本部に合計 3 本配置されている。

■開発中の手術支援ロボット
術者の手を支援するロボットとしては，直感的鉗子保持ロボットは，挿入孔に大きな力が作用な操作性からマスタ・スレーブ型が有効である。

しないことが求められる。そこで，図 2 に示した

著者らはスレーブ側の駆動に空気圧を採用し，力手術支援ロボットでは，スレーブ側の保持ロボッ覚提示が可能であることを特長とした手術支援ロ

トアームに，遠隔回転機構ではなく，多関節アーボットを開発している３）。 2003 年からこれまでム型を採用した。人の腕に例えると肩の 2 関節，に，動物実験や医師のヒアリングを通じて 10 回

肘の 1 関節は電動駆動を採用し，高剛性な動作を以上の試作を実施した。それらの成果を踏まえて，実現した。一方で，手首の 2 関節は空気圧駆動を2022 年に図 1 の右に示すシステムを上市予定であ採用することで，ロボット鉗子を柔らかく保持し，る。図 2 に最新の試作機を示す。製品版にかなり挿入孔に過度な力が作用しない制御方法を実装し近い試作の開発に成功している。マスタ側はオーた４）。アームは 3 本構成とし，中央に市販の内視プンコンソールとし，鉗子による押付け力，引張鏡カメラが搭載できる。内視鏡カメラは術者が力および鉗子グリッパ部での把持力を操作者に提自由に選択できるオープンプラットフォームと示するために電動モータを搭載したマニピュレーした。

タとなっている。

ベース部はなるべく床の占有面積を小さくでき
Medical Science Digest Vol 46 (5) , 2020

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図2
開発中のマスタ・スレー
ブ型手術支援ロボット

ること，セッティングおよび移動が容易であるこ■おわりにとなどを考慮した設計とした。重量は約 450kg で

国立大学発ベンチャー企業として，実用化したあり，100V 電源で駆動することができる。2020

空気圧駆動の内視鏡保持ロボット EMARO，開発

年 2 月 に 製 品 版 一 歩 手 前 の β 試 作 機 が 完 成 し，中の次世代システムおよび力覚提示機能を有する実用化に向けた最終の改良を進めている。

マスタ・スレーブ型手術支援ロボットを紹介した。
今後の手術ロボットはサイバー空間とのリンクに■今後の手術支援ロボットの展開よる知能化，高機能化が進むと予想される。手術

手術支援ロボットをデジタルプラットフォームと位置づけ，仮想空間とロボットをつなぎ，医療支援ロボットは今後様々なものが実用化され，成長期を迎えることが期待される。

データを収集して AI を活用，より付加価値の高文い情報などの提供を目指す Surgery4.0 の概念が提唱されている５）。
著者らが開発している手術支援ロボットは，術中の把持力や臓器への接触力がデータとして取得できることから，医療データとしての利活用が期待される。また，マスタ・スレーブ型の手術支援ロボットは 5G など高速通信の普及によって，遠隔での治療や熟練医による指導での活用に有効である。その際に画像からの位置情報だけでなく，力覚情報が安全性，操作性の向上や習熟度の短縮に大きく寄与するものと期待される。
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献

1) 安藤岳洋，腹腔鏡手術支援ロボットの製品化動向，日本コンピュータ外科学会誌，2019; 21(2), 55.
2) 只野耕太郎，川嶋健嗣，田中直文，小嶋一幸，空気圧駆動ロボットアームとヘッドマウントディスプレイを用いた立体内視鏡操作システム，日本医工学治療学会，
2012; 24-3:177.
3) Tadano K, Kawashima K, Kojima K, Tanaka N, Developmentof a pneumatic surgical manipulator IBIS IV，Journal ofRobotics and Mechatronics, 2010; 22-2:179.
4) 相澤航輝，金澤雅夫，原口大輔，只野耕太郎，準能動関節を有する挿入孔への位置合わせが不要な手術支援ロボットアームの開発，1A1-B06, 2019, 日本機械学会
ロボティクス ･ メカトロニクス講演会 .
5) Feußner H, Park A, Surgery 4.0: the natural culmination of
the industrial revolution?, Innovation Surgical Science, 2017;
2-3:105.

Medical Science Digest Vol 46 (5) , 2020