NOTES(Natural Orifice Transluminal Endoscope Surgery) is new paradigm of surgery which has no scar on patient’s body and less pain with fast recovery time. However, development of surgical instruments for NOTES is not yet developed perfectly. By limitation of surgical instruments for NOTES, surgeon could not operate intuitively and the motion of surgeon was awful. To overcome these limitations of NOTES, robot system for NOTES is being developed.
In this research, we developed the master manipulator for controlling robot arms of NOTES robot system and suggested assessment method for ergonomics of master. We mainly concerned about reducing fatigue of surgeon during operation. To find out how much fatigue is made during operation, we measured metabolic energy which is highly related to fatigue. Because metabolic energy is hard to measure directly from human body, we measured muscle fiber mechanical energy by biomechanical simulation program, LifeMOD, instead of metabolic energy cost and we set muscle fiber mechanical energy as fatigue index. Furthermore, by using fatigue index which suggested in this research, we can predict the preference of user in simulation process, so that designer can reduce time and money in development process.
By comparing metabolic energy cost of suggested 3 kinds of master type which have similar structure with slave system for intuitive control, we found out that for reducing surgeon’s fatigue, center of wrist joint should be close to center of rotation of gimbal structure of master. Finally, we suggested that wrist joint of user should be close to center of rotation of master when designing master reducing fatigue of user.
NOTES(자연 개구부 침습 수술)는 환자의 몸에 상처가 없고, 고통을 적게 주며, 회복이 빠른 새로운 패러다임의 수술법이다. 하지만 NOTES를 위한 수술도구 개발이 부족하여, 기존의 복강경 수술도구를 사용할 경우, 수술도구의 제한으로 의사의 움직임이 상당히 부자연스럽고, 그에 따라 의사의 작업 효율도 떨어지게 된다. 이를 극복하기 위하여 NOTES 로봇 시스템의 개발이 진행 중이다.
본 연구에서는 NOTES 로봇 시스템의 조종기 부분을 개발하였고, 조종기의 인체공학적인 측면에 대한 평가법을 제시하였다. 본 연구에서 의사의 인체공학적인 측면을 주로 고려하여 피로도를 적게 주는 조종기를 개발하고자 하였다. 수술 작업 동안 의사의 피로도를 측정하기 위하여, 피로도와 관계가 있는 신진대사 에너지를 측정하는 방법을 선택하였다. 신진대사 에너지 또한 직접적으로 측정할 수 없기 때문에 경향이 비슷한 근섬유의 기계적 에너지를 생체역학 시뮬레이션 프로그램인 LifeMOD로 측정하여, 이를 피로도의 표지로 설정하였다. 또한 본 연구에서 설정한 피로도 표지의 경향을 분석하여, 사용자의 선호도 경향을 예측할 수 있다는 것을 검증하여, 시뮬레이션 프로그램을 사용하여, 사용자의 선호도를 예측할 수 있고, 이를 통해 개발과정에 소모되는 제작 비용을 줄일 수 있었고, 다양한 환경에서의 시뮬레이션이 가능하였다.
직관적인 조종이 가능하도록 슬레이브 구조와 유사한 기구 구조를 가진 조종기에 대하여 신진대사 에너지의 경향을 비교하여 수술 작업 동안 의사의 피로도에 관해 분석해 보았다. 분석 결과, 의사의 손목 조인트가 조종기 짐벌 구조의 회전 중심과 일치하게 되면 피로도가 현저히 낮아지는 것을 알았다. 결론적으로 사용자의 피로도를 고려한 조종기를 설계 할 때, 사용자의 손목과 조종기 회전 구조의 중심을 일치시키면 사용자의 피로도를 감소 시킬 수 있다는 것을 제안하였다.
