120714 早稲田 GCOE GRA 成果報告会小林洋

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

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

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はじめに

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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医療福祉ロボットは日本の未来の主産業

産業用ロボット医療福祉ロボット
“過去の主産業” “未来の主産業”

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

日本の未来を支える技術

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大学に求められているミッション

社会貢献：超高齢社会に必須の技術の研究開発

研究実用化
世界最先端の世界最先端技術を
成果創出もとにした実用化

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
医療費削減患者に負担を
早期退院・早期社会復帰かけない手術

内視鏡手術

•小さな穴を開けて手術
•熟練の技術が必要


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医療ロボットの代表例

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

Breast cancer Heart surgery

Single port
Fetus surgery
グローバルロボットアカデミア成果報告会 Knee surgery surgery
2012年7月14日

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乳がんの最新治療：穿刺治療

穿刺による乳がんの治療 Needle
 RFA(ラジオ波で焼灼)
Target
 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
liver
Needle
 美容面で優れる
Needle


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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

針
超音波プローブ

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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


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世界最先端な研究ポイント：
生体に関する定量的データ
機器の仕様導出例：がん穿刺・焼灼用機器開発機器の評価
（= 対象臓器の特性の把握）
乳房に穿刺
生体用硬さ測定装置
針にかかる力ニードル
力センサ
力センサ内臓型穿刺針
1.4

臓器の材料特性針の強度試験
10[deg]
1.2 20[deg]

針に掛かる力 N
1.0
30[deg]
Stress 

40[deg]
Muscle 0.8 50[deg]
Mammary gland 60[deg]
0.6
70[deg]
Fat 0.4 80[deg]
0.2

と実測による性能評価
シミュレーション
0 5 10 15 20 25

臓器の流体特性
時間 sec
Strain 
乳房の応力・歪特性針にかかる負荷
RF generator
Thermo couples

生体用熱特性
Temperature
control bath
Hog liver Hog liver

測定装置
Thermal conductivity Liver W/mK

温度センサを用いた実験系
Rate of temperature rise lnt K

0.7 2.5
0.6 ■ Simulation result 100

Temperature ℃
2 Approximated model 90
0.5
80
0.4
70
1.5
0.3 60
■ Measured value (1st Trial) 50
0.2 1
■ Measured value (2nd Trial)
40
0.1 Model
30
0 0.5
20
0 20 40 60 80 100 120 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
0 10 20 30 40 50 60
Temperature Liver ﾟC Blood flow rate F 10-6 m3/kgs
Time min
2
肝臓の熱伝導率肝臓の血流量肝臓と肺の変形解析肝臓の温度分布

企業が実用化する際に必須のデータ → 実用化加速

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アカデミアから評価 & 社会的評価

■ 国際論文 ■ メディア紹介

Transaction on Robotics 日刊工業新聞

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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
• 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
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」


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目次



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超高齢社会の到来

(%) スウェーデン日本
65 30
ドイツ
才 25 フランス
以超高齢社会
20
上イギリス
人 15 アメリカ
口 10
の
5
割総務庁統計局
「国勢調査」より
合 0
1980 1990 2000 2010 2020 2030

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

このままだと・・・ロボット技術によって

R T
RT :
Robot Technology

閉塞感漂う現状明るい未来
高齢者･有病者･障害者の
少子高齢化・人口減少
社会活動・経済活動
➔経済縮小
➔ 持続・発展可能な社会

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パワーアシストスーツ HAL® （CYBERDYNE）

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）

およそ130の病院や医療施設などで導入

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目次



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福祉ロボット＠早稲田大学

杖ロボット振戦抑制ロボット

高齢者用寝返り支援ロボット
移動支援機器歩行訓練ロボット


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


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振戦（ふるえ）抑制ロボットのコンセプト

Good! Great!

① ②

1. 装着によりふるえを抑制
動かしたい時
2. → 動作意図の推定・行動に追従


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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


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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

動作意図
運動野
ふるえ
コンピュータ交感神経

信号処理筋電
分類

ニューラル
モータ
ネット動作？停止？

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

■ 国際論文 ■ メディア紹介

日刊工業新聞

IEEE SMC’11 国際ロボット展
＠東京ビックサイト


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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

企業との共同開発による実用化Pr推進中
・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」

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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
contact: you-k@fuji.waseda.jp


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