研究者たちは、古代の紙を折る芸術である折り紙にヒントを得て、眼科手術が可能な2.4Gのロボットを開発した。
Nature Machine Intelligenceに掲載された論文では、この機械がどのようにして0.5mm×0.5mmの正方形をトレースし、手動操作に比べて目標軌道からの偏差を68パーセント削減できたかが説明されている。
ロボット支援手術は手動手術よりも安定しており、正確であることが証明されている。同時に、ロボットは人間の外科医のように疲れることがなく、手術手順を縮小するのにも優れている。
インテュイティブ・サージカル社は、2000年にすでに、低侵襲手術に典型的な複雑な手術を行うロボットを開発していました。
「眼科手術や脳神経外科手術を含むマイクロサージェリーは、精密で複雑な動作を必要とするため、マイクロサージェリーを支援する実用的なシステムの開発は、成長している研究分野である」と、ソニーのロボット工学エンジニアである鈴木宏之氏とハーバード大学工学・応用科学教授のロバート・ウッド氏の論文には記されている。
2.4gのRCMマニピュレーター（左）。患者の頭部（右）の近くに設置可能。© Hiroyuki Suzuki、Robert J Wood、Nature Machine Intelligence
「遠隔操作ロボットには高精度、震えのフィルタリング、幾何学的スケーリングなどの利点があり、脳神経外科や形成外科における複雑な手術を可能にする」と報告書は述べている。
鈴木氏、ウッド氏、そして彼らのチームは、「飛び出す絵本」のようなマイクロ電気機械システム（MEMS）技術を開発し、単一の固定点を中心に3次元的に正確に移動できるロボットを開発しました。このロボットは、磁気共鳴画像（MRI）に対応した炭素繊維複合材フレームで構成された圧電効果によって制御される小さなアームを使って動きます。
「得られた構造は、カーボンファイバーなどの高性能材料とバックラッシュのない屈曲関節で構成されています。このアプローチにより、精密な操作、高速駆動、そして軽量な構造と機構が可能になります」と、「折り紙に着想を得た遠隔操作型マイクロサージェリー用小型マニピュレーター」の著者らは述べています。
新しいマイクロデザインは質量が2.4g、サイズが50mm×70mm×50mmです。
左上：3つのミニLAによって駆動されるミニRCMの概観。c）ミニRCMの移動軸の可動範囲は10 mm。dとe）スライダークランク機構によって伝達されるミニRCMの2つの回転関節。© Hiroyuki Suzuki and Robert J Wood , Nature Machine Intelligence
研究者らは、この装置が精密な遠隔操作によるマイクロマニピュレーション（微細操作）を行えることを実証したと述べた。この装置は、小さな四角形をトレースするだけでなく、顕微鏡下で厚さ0.2mmの網膜静脈模型にマイクロカニューレを挿入する操作も行った。「網膜静脈カニューレ挿入は、極めて高い精度が求められるため、医療用途において非常に困難な例の一つです」と研究者らは述べている。
一方、コンパクトでシンプルな構造のため、製造は比較的容易だと研究者らは述べている。今回の研究では、このロボットは手作業による手術よりも精度が高いことが示されたが、他の研究グループはさらに高精度なロボットを開発している。®
