Axsisは 高度な 知能を 備えた ロボット設計の 可能性を 実証しています。 ケンブリッジコンサルタンツは、 既存の システムよりも 大幅に 小型化しながらも 飛躍的に 機能性が 増した 手術用 ロボットの 作成を 試みました。

Axsisは 様々な 手術で 変革を起こし、手術に おける 新しい 分野で ロボットを 使用する 機会を 作り出しています。

小型化

様々な 用途に 柔軟に 対応可能な パーツ、 画期的な モーターや 制御設定により、 システムを 飲み物の缶程の 小さな サイズに することを 可能にしました。

体内部の 制御

1mmの ワーキングチャネルを持つ 1.8mmの アームを 操作する Axsisは 4自由度空間の 動作が 可能で、 多方向の 力を 加える 機能により 軸方向や 接線方向への 移動や 掴む動作を 外部で 大きな動作無しに 可能としています。

手術スペースの 効率化

スペースが 限られた 手術室内での 利用を 想定し 設計された Axsisは、 各手術ごとに 設置と 取り外しが 可能であるため、 多くの 患者に 利用することが できます。

反応性

湾曲部分の形は、 外科医の 手の動きを 反映した 滑らかで 効率的な 動きを 可能にしました。 力の加減を 反映した 遠隔操作により、 外科医は 実際に 触れているかのような 感覚を 得ることができます。

画像 ガイダンス

Axsisは リアルタイムの 3D画像と 統合され、 新しい レベルの ロボット支援手術を 可能にします。 バーチャルと 現実の融合、 手術の 「マクロ」、 また 手術に関する 情報提供と 支援のための 人工知能(AI)の 一本化が すべて 可能になります。

Axsisは、白内障手術の発展において大きな進歩であり、欧米諸国で最も頻繁に行われる手術を簡素化し自動化する可能性をもたらします。英国で毎年の様に行われる手術において、後嚢破損(水晶体嚢後方のふくろの破損)はかなり頻繁に起こる深刻な合併症であり、その頻度は担当医の経験に準じます。Axsisなどの「経験豊富な」ロボットは、合併症の発生率を減らし、年間数千人もの患者の回復に貢献することができるでしょう。
Mark Wilkins、眼科外科医   
ムアフィールズ・アイ・ホスピタル(ロンドン)

ケンブリ ッジ コンサルタンツの 参画


"軽量でコンパクトなロボットを開発するという本トライアルと同様の目標は、すでに数多くの人が試みました。しかし私たちは、臨床実践の深い基礎知識からスタートし、各プロセスの優先性や臨床目標を基本原則に、通常とは異なる設計アプローチにいち早くフォーカスしました。 

従来のロボット設計に対するアプローチそのままを縮小し小型化するのではなく、適切な機能を併せ持ち、小型ながらもコアとなる設計を開発するというアプローチを選んだのです。開発の初期段階で原理実証を行うことで、このアプローチの正しさを証明しつつ、開発の初期段階で対処すべき重要な技術的課題を特定することができました。 

コアコンセプトが確立され、最終システム開発を迅速に進めました。リスクベースかつシステムエンジニアリングを重視したアプローチにより、並行して複数チームが開発を進めることを可能でした。最初のシステム統合テストで想定通りに機能するという確信の基にスピーディーに進め、コンセプト創造からデモ作成までわずか五ヶ月間でした。"

課題


可能性の 追求

白内障 レンズの 交換 手術は、 世界中で 最も 多く 実施される 外科手術であり、 英国では NHS(National Health Service / 国民保健サービス)によって毎年300,000件 以上 行われています。 手術の 成功率は 高いものの、 まれに手術前よりも 視力が 低下する ケースが あります。

現在手術は 顕微鏡を 用いて 手作業で 行われています。 小型化された の 手術 支援 ロボットを 開発できれば、 モーションスケールや 低侵襲 アクセスなどの ロボットの 利点が 確立され、 それにより 手術の 成功率が 上がり、 より多くの施設で 手術を 提供できることに なります。

ロボットの サイズに おける 課題

ケンブリッジコンサルタンツの 手術ロボティクスチームは、 眼科において 現在の ロボットを 採用する際の 課題を 把握するため、 外科医の方々に 協力を頂きました。 現在の ロボットは 大型機器として 設計されており、 大きく 重い モーターによって 作動する 長く まっすぐな 器具が 患者の 小さな開口部分を 通過する 仕組みです。 つまり、 これらの ロボットは 眼科用途には まったく 適してないと言えます。

私たちの設計は 小型で 安定性があり、 軽いモーターや ローリングジョイントを用い、 新しい 伝達システムを 利用することにより、 摩擦を 最小限に 抑えています。 その結果、 従来の 手術支援ロボットとは まったく 異なる スケールで動く ロボットが 作られたのです。

開発、 そして その先へ

Axsisを 眼科手術の コンセプトデモとして 開発した 私たちは、 今その先の 可能性に 目を 向けています。

小型で 関節機構を持つ 手術ツールは、 がんの 早期治療や 食道・胃腸管処置の 自然開口手術、 特定の 神経刺激インプラントの配置など、 他の 多くの 分野で 大きな メリットを もたらす 可能性があります。

開発チーム


AXSISの 開発チームは、 メカトロニクスやソフトウェア、 臨床領域の 専門家や 工業デザイナー、 システムエンジニアで 構成されています。

開発チームの エピソード 


開発チームによる 興味深い洞察や エピソード

「パラレルメカニズム設計により、 高性能の 小型リニアアクチュエータを 使用できるようになり、 高い 出力密度と 統合センシングが 実現しました。」

機械設計担当
ベン  レフロイ

「ステンレス製で 回転構造で リンクされた エンドエフェクタの 設計により、 軸方向の剛性、 低摩擦の動き、 曲率半径の狭さ、 製造性が 実現しました。」

技術オーソリティ担当
クリス  ワグナー

「手術支援ロボットの 設計に対する 従来の アプローチを 再考することで、 直径56mmの ボディに すべての コンポーネントを 収めることができる 運動学的設計を 思いつきました。」

リード・メカニカル・エンジニア
ロドリゴ  ザピアン

「目の粘膜に対する作業は 正確さと 繊細さを 必要とし、 患者の 生活の 質に 大きな 影響を 与えます。 したがって、1.8mmの リンクを0.08mmの ケーブルで 頑丈に 接続することは、 コントロールと 柔軟性を 確保するために 不可欠でした。」

製造および機械設計担当
ジェイナ  ジョギア

「数値的に 最適化された 2Dジンバルを 使用して 非線形ケーブルの 伸びを補正し、 可動域全体で ケーブルの 張力を 維持する ユニークな ソリューションを 思い付きました。」

機械設計担当
エリカ  キャントー

ケンブリッジコンサルタンツは、不可能を可能にするお手伝いをいたします