120714 早稲田 GCOE GRA 成果報告会小林洋

医療福祉ロボットの

実用化に向けた取り組み

早稲田大学

理工学術院総合研究所

医療福祉ロボット実用化研究

小林洋

2012年7月14日グローバルロボットアカデミア成果報告会

グローバルロボットアカデミア成果報告会 2012年7月14日

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はじめに


3/34

医療福祉ロボットは日本の未来の主産業

産業用ロボット “過去の主産業”

医療福祉ロボット “未来の主産業”

日本の未来を支える技術

車の生産等＊高齢化社会の課題先進国

＊総合的ものつくり能力


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大学に求められているミッション

研究

世界最先端の

成果創出

実用化

世界最先端技術を

もとにした実用化

社会貢献：超高齢社会に必須の技術の研究開発

教育：世界最先端研究だからこそ培われる構想力・アイデア力


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本日お話すること

• 日本の未来を支える

医療福祉ロボット

• 世界最先端技術をもとにした実用化


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目次

[医療ロボット]

体に優しい手術への取り組み

医療ロボットの代表例

早稲田大学の医療ロボット例

[福祉ロボット]

高齢社会におけるロボット技術の重要性

福祉ロボットの代表例

早稲田大学の福祉ロボット例

「早稲田発！医療福祉ロボットの実用化」


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目次











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体に優しい手術の一般化

超高齢社会

医療費削減

早期退院・早期社会復帰

内視鏡手術

患者に負担を

かけない手術

•小さな穴を開けて手術

•熟練の技術が必要


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内視鏡手術支援ロボット da Vinci® （Intuitive Surgical)

アメリカ：前立腺がん手術の第一選択，日本：保険適用


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目次











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医療ロボット＠早稲田大学

Knee surgery

Single port

surgery

Heart surgery Breast cancer

Fetus surgery


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Needle

乳がんの最新治療：穿刺治療

穿刺による乳がんの治療

RFA(ラジオ波で焼灼)

針先端でがんを除去

針を刺すだけの治療

優位点

局所的な治療

美容面で優れる Needle

liver

Needle

Target


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治療成績が医療機関によって異なる・・・

朝日新聞 2011 外科学会2012

穿刺治療の成績は医師のスキル次第！


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穿刺を支援するロボット

医師のスキルによらず，確実な穿刺の実現

超音波プローブ

針


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穿刺支援ロボット@早稲田大学

医師のスキルによらず，確実な穿刺の実現


16/34 世界最先端な研究ポイント：

生体に関する定量的データ

2

例：がん穿刺・焼灼用機器開発

臓器の材料特性

機器の仕様導出（= 対象臓器の特性の把握）

臓器の流体特性

生体用硬さ測定装置

Strain

Muscle

Mammary gland

Fat Str

ess

Strain

Muscle

Mammary gland

Fat Str

ess

乳房の応力・歪特性

肝臓の血流量

機器の評価

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0 20 40 60 80 100 120

■ Measured value (1st Trial)

■ Measured value (2nd Trial)

Model



Model

Th

erm

al

con

du

ctiv

ity

Liv

erW

/mK

Temperature Liver ﾟC

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0 20 40 60 80 100 120



Model



Model

Th

erm

al

con

du

ctiv

ity

Liv

erW

/mK

Temperature Liver ﾟC

肝臓の熱伝導率

Hog liverHog liver 生体用熱特性測定装置

0.5

1

1.5

2

2.5

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Blood flow rate F 10-6 m3/kgsRa

te o

f te

mp

era

ture

ris

e

lnt

K

■ Simulation result

Approximated model

0.5

1

1.5

2

2.5

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Blood flow rate F 10-6 m3/kgsRa

te o

f te

mp

era

ture

ris

e

lnt

K

■ Simulation result

Approximated model

針の強度試験10[deg]20[deg]30[deg]40[deg]50[deg]60[deg]70[deg]80[deg]

2520151050

1.4

1.2

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

10[deg]20[deg]30[deg]40[deg]50[deg]60[deg]70[deg]80[deg]

2520151050

1.4

1.2

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

針に

掛か

る力

N

時間 sec

力センサ

ニードル

力センサ

ニードル

力センサ内臓型穿刺針

針にかかる負荷

RF generator

Hog liver

Temperature

control bath

Thermo couples

RF generator

Hog liver

Temperature

control bath

Thermo couples

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60

Time min

Tem

per

atu

re ℃

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60

Time min

Tem

per

atu

re ℃

肝臓の温度分布

温度センサを用いた実験系

シミュレーション

と実測による性能評価

肝臓と肺の変形解析

企業が実用化する際に必須のデータ → 実用化加速

乳房に穿刺

針にかかる力


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アカデミアから評価 & 社会的評価

日刊工業新聞 Transaction on Robotics

■ 国際論文 ■ メディア紹介


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実用化に向けてのアドバンテージ

• コンパクトなサイズ

独立行政法人科学技術振興機構 A-Step 「診断・治療のための穿刺支援ロボットシステムの開発」

• 安価 – Da Vinci ( ３億円，大型) → 大病院のみ

– 穿刺ロボット(1千万円，小型) → 一般病院

企業との共同開発による実用化Pr推進中


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目次











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65 才以上人口の割合

5

10

15

20

30

25

0

(%)

1980 1990 2000 2010 2020 2030

スウェーデン

ドイツ

フランス

イギリス

アメリカ

日本

総務庁統計局「国勢調査」より

超高齢社会の到来

超高齢社会

欧米に比べても，日本は高齢化が進んでいる


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老若男女が参画できる社会を目指して

R TR TR TR T

少子高齢化・人口減少 ➔経済縮小

高齢者･有病者･障害者の社会活動・経済活動 ➔ 持続・発展可能な社会

閉塞感漂う現状明るい未来

RT : Robot Technology

このままだと・・・ロボット技術によって


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パワーアシストスーツ HAL® （CYBERDYNE）

およそ130の病院や医療施設などで導入

ロボットがパワーを出して支援

（介護現場等などに使用を想定）


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目次











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福祉ロボット＠早稲田大学

杖ロボット

高齢者用

移動支援機器歩行訓練ロボット

寝返り支援ロボット

振戦抑制ロボット


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振戦（ふるえ）

• 日常生活動作（例：コップの使用等）の際にふうえが生じる

• 日本に400万人 ※試算[1]

[1] 後藤孝史, “熊本県内の某地区の40歳以上の男女（男性507名、女性729名）

を対象とした住民健診”, 1989


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振戦（ふるえ）の弊害

日常動作に支障がある

• 食事

• 筆記

etc…

外出しない・・・

• 冠婚葬祭

• 飲み会 http://www.paylessimages.jp/free_top.php


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振戦（ふるえ）抑制ロボットのコンセプト

① ②

1. 装着によりふるえを抑制

2.

動かしたい時

→ 動作意図の推定・行動に追従

Good! Great!


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振戦抑制ロボット＠早稲田大学

ふるえを抑制＆動作追従 → 食事動作が可能


29/34 世界最先端な研究ポイント：

動作意図推定における信号処理アルゴリズム

筋電

モータニューラル

ネット動作？停止？

動作意図運動野

交感神経ふるえ

分類

コンピュータ

信号処理

筋電：筋肉を動かす際に生じる電気信号


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アカデミアでの評価 & 社会的評価

IEEE SMC’11

日刊工業新聞

国際ロボット展＠東京ビックサイト

■ 国際論文 ■ メディア紹介


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実用化に向けてのアドバンテージ

• 安全面の担保 – 従来の装着型ロボット: 自らパワーを発する

– 震戦抑制ロボット: 自らパワーを発さない

• 手軽な装着 – スパイラル装具：装着が簡易

・経済産業省地域イノベーション創出研究開発事業「高齢者のふるえをおさえる肘装着ロボット装具開発」

・ふくしま医療福祉機器開発事業費補助金

「社会復帰を促す自立支援スパイラル装具」

企業との共同開発による実用化Pr推進中


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自信を持って研究を推進できる理由！

産業構造審議会報告書 2012

「現在の社会的な要望」と「我々のロボットの特徴」の合致早期実用化

安価

装着が容易


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結言

早稲田発！医療福祉ロボットの実用化

日本の未来を支える（社会の課題を解決，新産業創出）

医療福祉ロボットの実用化

世界最先端研究があるからこそできる実用化


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ご清聴ありがとうございました

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