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加藤 大香士 (カトウ タカシ)

  • 芸術工学研究科産業イノベーションデザイン領域 准教授
メールアドレス: katosda.nagoya-cu.ac.jp
Last Updated :2024/05/25

研究者情報

学位

  • 博士(工学)(名古屋大学)

ホームページURL

科研費研究者番号

  • 90362285

J-Global ID

研究キーワード

  • ロボティクス・メカトロニクス   制御   メディカルデザイン   

研究分野

  • ライフサイエンス / 医療福祉工学

経歴

  • 名古屋市立大学大学院芸術工学研究科准教授(平成24年9月-現在)
  • 名古屋大学大学院工学研究科マイクロシステム工学専攻助教(平成19年-平成24年)
  • 名古屋大学大学院工学研究科マイクロシステム工学専攻助手(平成15年-平成19年)Micro System Engineering, Graduate School of Engineering

学歴

  •         - 2007年   名古屋大学   工学部   電子機械工学科

所属学協会

  • 日本設計工学会   日本デザイン学会   日本コンピュータ外科学会   日本ロボット学会   

研究活動情報

論文

書籍

講演・口頭発表等

  • 多関節手術ロボットの制御手法  [通常講演]
    馬場祐太朗; 加藤大香士; 内藤久資; 社本英二; 林衆治
    日本デザイン学会第3支部平成30年度研究発表会 2019年03月 口頭発表(一般)
  • 進行波を利用した非接触流体軸受に関する研究?モジュール式の進行波圧電アクチュエータ及び精密スライダの開発?  [通常講演]
    2012年度精密工学会春季大会 2012年
  • 次世代統合医療のための上腹部柔軟度計測システムの開発  [通常講演]
    生体医工学シンポジウム2011 2011年
  • SPAS用手術ツール導入のための多自由度ガイドチューブの開発  [通常講演]
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2011 2011年
  • Pullout Test of Hybrid Miniature Test Bars for the Development of Microsurgical Tools Utilizing Hybrid Stereolithography  [通常講演]
    6th International Conference on Micro Manufacturing (ICOMM 2011) 2011年
  • 体内組立式腹腔内手術システムの開発  [通常講演]
    第28回日本ロボット学会学術講演会 2010年
  • Pullout Test of Hybrid Stereolithographic Bars for Development of Microsurgical Tool by Rapid Manufacturing  [通常講演]
    第49回日本生体医工学会大会 2010年
  • Development of the Internally Reconstructable Tool for Laparoscopic Surgery  [通常講演]
    第49回日本生体医工学会大会 2010年
  • 腹腔鏡手術用体内組立式多自由度ツールの開発  [通常講演]
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2010 2010年
  • 次世代マイクロ手術ツール開発をめざしたハイブリッド光造形片の引抜き試験  [通常講演]
    第18回日本コンピュータ外科学会大会 2009年
  • 腹腔鏡下手術用体内組立式ガイドツールの開発  [通常講演]
    第18回日本コンピュータ外科学会大会 2009年
  • 生体適合化処理後の光造形物の機械的強度および形状変化の評価  [通常講演]
    第18回日本コンピュータ外科学会大会 2009年
  • ハイブリッド光造形によるマイクロ手術ツールの開発 ?ハイブリッド光造形片の引抜き試験と最適設計の検討?  [通常講演]
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会’09 2009年
  • Surgery Recorder System Aquiring Position/force Information of Surgical Forceps  [通常講演]
    World Automation Congress (WAC 2008) 2008年
  • 腹腔鏡下手術用サージェリレコーダの開発と動物実験による機能検証  [通常講演]
    日本機械学会創立110周年記念2007年度年次大会 2007年
  • “Surgery Recorder System” for Recording Position and Force of Forcepsduring Laparoscopic Surgery  [通常講演]
    2007 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM2007) 2007年
  • Surgery Recorder System for Recording Position/Force of Forceps during Laparoscopic Surgery  [通常講演]
    The 13th International Conference on Advanced Robotics (ICAR2007) 2007年
  • 低侵襲手術用サージェリレコーダの開発と動物実験による機能検証  [通常講演]
    日本生体医工学会生体医工学シンポジウム2006 2006年
  • Development of Surgery Recorder System for Minimally Invasive Surgery  [通常講演]
    World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering 2006 (WC2006) 2006年
  • サージェリレコーダ用手術手技データ収集鉗子の最適化  [通常講演]
    ロボティクス・メカトロニクス講演会’05 2005年
  • サージェリレコーダの研究(第2報)手術手技データ収集鉗子の最適化と模擬手術実験  [通常講演]
    第44回日本生体医工学会大会 2005年
  • 低侵襲手術用サージェリレコーダの提案と開発  [通常講演]
    第17回バイオエンジニアリング講演会 2005年
  • Surgery Recorder for Minimally Invasive Surgery  [通常講演]
    International Converence on Bio-Nano-Information (BNI) 2005年
  • Development of the Surgery Recorder System  [通常講演]
    2005 ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition (IMECE2005) 2005年
  • The Surgery Recorder System for Minimally Invavsive Surgery ?Concept, Prototype and Experimental Evaluation In-Vivo  [通常講演]
    6th Asian-Pacific Conference on Medical and Biological Engineering (APCMBE2005) 2005年
  • サージェリレコーダの研究(第2報)動物実験による臨床データ収集と解析  [通常講演]
    第22回日本ロボット学会学術講演会 2004年
  • サージェリレコーダの開発と腹腔内手術事故への適用  [通常講演]
    ロボティクス・メカトロニクス講演会’04 2004年
  • サージェリレコーダの研究(第1報)基本コンセプトと腹腔鏡下手術への適用  [通常講演]
    第43回日本エム・イー学会大会 2004年
  • サージェリレコーダの研究(第1報)コンセプトと腹腔内手術への適用  [通常講演]
    第12回日本コンピュータ外科学会大会 2003年
  • サージェリレコーダの研究(第1報)コンセプトと腹腔内手術への応用  [通常講演]
    第21回日本ロボット学会学術講演会 2003年
  • サージェリレコーディングシステムの提案と試作  [通常講演]
    日本機械学会ロボティクスメカトロニクス講演会2003 2003年
  • Optimum Designed Micro Active Forceps with Built-in Fiberscope for Retinal Microsurgery  [通常講演]
    First International Conference on Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention (MICCAI '98) 1998年
  • 眼底網膜手術用マイクロ能動鉗子の開発と動物実験  [通常講演]
    第36回日本ME学会大会 1997年
  • Development of Micro Active Forceps with Built-in Fiber Scope for Intra-Ocular Microsurgery  [通常講演]
    Eleventh International Symposium and Exhibition on Computer Assisted Radiology and Surgery (CAR '97) 1997年
  • 眼内マイクロサージェリシステムの研究(第2報 側方モニタ用マイクロファイバスコープの導入と動物実験)  [通常講演]
    第14回日本ロボット学会学術講演会 1996年
  • 眼底網膜手術用マイクロ能動鉗子の開発  [通常講演]
    第5回日本コンピュータ外科学会大会 1996年
  • 眼球内手術用ファイバスコープ付マイクロ能動鉗子の開発  [通常講演]
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 '96 1996年
  • Development and Experimental Verification of Micro Active Forceps for Microsurgery  [通常講演]
    Seventh International Symposium on Micro Machine and Human Science (MHS '96) 1996年
  • Micro Active Forceps with Optical Fiber Scope for Intra-Ocular Microsurgery  [通常講演]
    IEEE International Workshop on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS '96) 1996年
  • 眼内マイクロサージェリシステムの研究(第1報 現状の問題点と眼内手術用能動マイクロ鉗子の試作)  [通常講演]
    第13回日本ロボット学会学術講演会 1995年

MISC

受賞

  • 2012年 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス部門賞ベストプレゼンテーション賞
  • 2006年 日本生体医工学会生体医工学シンポジウムベストリサーチアワード
  • 1997年 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス部門賞ROBOMEC賞
  • 1997年 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス部門賞ベストポスター賞

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業
    研究期間 : 2019年04月 -2022年03月 
    代表者 : 加藤 大香士
     
    上腹部の柔軟度を新しい健康指標とするために、指装着型の位置・力センサユニットを開発し、研究協力施設において計測実験を行うことにより定量評価した。上腹部は呼吸筋の影響を受けて大変形し、また消化器の運動状態、血流状態、精神状態なども腹部の硬さに多重的に関与するが、結果として表出する上腹部の硬さからわかることを探った。具体的には、眼心臓反射の前後で上腹部の上下動運動(呼吸運動に相当)の変化を測定し、解析することで、自律神経と呼吸との関係性を複数の被験者に対して実験した結果、双方の相関が大きいことがわかった。また、ユーザが日常的に上腹部の硬さを測定できるデバイス開発を行い、原型を提示することができた。
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業
    研究期間 : 2018年04月 -2021年03月 
    代表者 : 國本 桂史; 小鹿 幸生; 加藤 大香士
  • 上腹部柔軟度を主要指標とする次世代ヘルスケアシステムのデザイン開発
    研究期間 : 2016年04月 -2019年03月 
    代表者 : 加藤 大香士
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業
    研究期間 : 2005年 -2006年 
    代表者 : 生田 幸士; 加藤 大香士; 太田 祐介; 池内 真志; 長谷川 忠大; 成瀬 恵治; 山田 章
     
    従来のマイクロアクチュエータと根本的に異なる,光エネルギだけで駆動制御する、新たな「光駆動ナノメカトロニクス」の世界を開拓するための研究を行った. 1)基本概念の構築 従来のマイクロアクチュエータは,可動素子とエネルギ伝達用のリード線の両者のマイクロ化が不可欠であった.しかし,光駆動の場合,単に透明な材質でマイクロ,ナノスケールの可動部品があれば,可視,赤外レーザの照射により,レーザトラッピングの原理で,外部から遠隔駆動できる.さらに,透明ビーズの光トラップなど従来の光駆動では,運動の自由度は1/2に限定されていた.1/2とは,単に物体を押す作用だけで,物体を引っ張る方向の自由度はないからである.他方,本研究で提案している光駆動ナノマシンは,ロボットハンドのように,押す方向と引く方向に加え,ひねるなど,完全な6自由度を実現できる大きなメリットを持つ.細胞操作など微細作業に完全な6自由度をもたらすことができる. 2)製作手法 本研究室の独自開発のマイクロ光造形法の一つである「高速2光子ナノ光造形法」を用いて,軸付きギアなど可動メカニズムを100ナノメータの分解能で製作できた.ロボットマニピュレータと同様,多自由度を持つ10ミクロンのサイズのナノマニピュレータの試作に成功した. 3)基本特性の実証 YAGレーザをナノマニュピレータ内に焦点を合わせ,十分な早さで遠隔駆動することに成功した.10Hz以上の応答性も確認した. 4)遠隔操縦システムの構築 把持,リスト,アームの3自由度を持つ光駆動ナノマニピュレータと操縦用マスターハンドを開発した.リアルタイムでの操縦実験で,光学顕微鏡下のスライドグラス上の水滴内で数ミクロン径の細胞を操作し、画像認識により、細胞の反力を計測する系を開発した. 以上のように、「光駆動ナノメカトロニクス」の将来の応用をめざし、非バイオ系とバイオ系の双方にわたる、広範なナノ操作の可能性を実証した。
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業
    研究期間 : 2003年 -2004年 
    代表者 : 生田 幸士; 加藤 大香士; 成瀬 恵治; 長倉 俊明; 長谷川 忠大; 森島 昭男; 丸尾 昭二
     
    生化学分野における多種多用な合成と分析を全工程マイクロ領域で行うことができる新概念デバイス「バイオ化学ICチップ」の多様化とバイオ応用を目的とし、チップ素材から細胞チップへの適用まで、組織的な研究開発を行った。 2001年に世界初の無細胞タンパク合成用化学ICチップを、当初の蛍の発光酵素ルシファラーゼから、バイオマーカとして有名なGFP(緑色蛍光蛋白)の長時間連続合成系まで発展させた。これにより、我々の「無細胞蛋白合成用化学ICチップ群」の有効性と汎用性が実証された。 「細胞内蔵型バイオ化学IC」の基盤技術として、細胞適合性を有する光硬化樹脂の探索と、表面修飾、表面構造、マイクロ構造製作法等を研究し、所定の時間細胞が培養可能な条件を見出した。一般に光硬化樹脂は開始剤の毒性が細胞に悪影響を与えるため、このような基礎研究が不可欠となる。 各種マイクロ光造形法の中で、化学ICのハイブリッド構造の製作に不可欠な自由液面方式のマイクロ光造形法を、10ミクロン以下の加工分解能を達成することにも成功した。液状樹脂をならすスキージの角度と素材を最適化した。その結果、マイクロ流路径を10ミクロン以下にするだけでなく、細胞接着面の平坦性の改善にも大きく貢献した。 顕微鏡下における細胞操作を高度化するため、独自開発の高速2光子ナノ光造形法で作製した可動機構を持つナノマシンをレーザトラッピングで遠隔駆動する「光駆動ナノマシン」を提案・開発した。数ミクロンのナノピンセット、並進回転が可能なナノニードル、細胞膜の力学特性を計測するナノムーバー、10ミクロン長の3自由度光駆動ナノマニピュレータ等を作製し、有効性を実証した。 さらに将来、化学ICを体内に埋め込み薬物や抗がん剤などを放出するための基礎研究としてポリ乳酸など生分解性樹脂を用いた3次元マイクロ造形法を考案、開発した。本装置の分解能は50ミクロンであるが、従来のような毒性溶媒を一切用いないため、細胞培養も可能であることが実証された。
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業
    研究期間 : 2001年 -2003年 
    代表者 : 生田 幸士; 丸尾 昭二; 加藤 大香士; 森島 昭男; 長谷川 忠大; 長倉 俊明
     
    マイクロケモメカトロニクスのでるマイクロ流の製作手法,輸送法,制御法,流体ネットワーク化に関する組織的な研究を行い,下記の成果を得た.具体的には,本研究代表者の生田が提案,開発してきた3次元マイクロナノ光造形法と化学ICチップを機軸にしているが,研究成果は今後の各種マイクロ化学デバイスに拡張可能な一般性が高いものである. 1.密着性の高い新型バルブを組み込んだ高耐久性・高性能マイクロポンプチップを開発し,チップ内で7時間の無細胞蛋白合成に成功した. 2.生化学や細胞生物学で必要不可欠な前処理用マイクロホモジナイザー化学ICを開発した.バイオ化学IC内部で培養した細胞を本チップで破砕し,有用タンパクを精製できる. 3.複数種の医療用光硬化性樹脂容器を試作し,細胞培養試験を行った結果,高い生体適合性を有する光硬化性樹脂を見いだし,さらに光硬化性樹脂製マイクロチャンバーの生体適合性を高めるコーティング剤を決定した. 4.各種化学ICを結合した生化学実験を行うため,ホルダーユニットとシリコンラバーフィルムを利用するカップリング手法を開発した.400kPa以上の高耐圧で液漏れが皆無である. 5.外部からの赤外レーザ照射により,水中のナノニードルを並進・回転2自由度で遠隔光駆動できる精密制御,および5-15fNの最大力制御の新手法を実現した. 6.1対10の能動分岐関係を持つ多方向分岐能動バルブチップの開発と実証実験に成功した. 7.グルコース濃度差により自律的にインスリン供給を行う浸透圧バルブをマイクロ光造形法で製作し,ラットを用いたin vivo実験により有効性を実証した. 8.生分解性樹脂用の3次元マイクロファブリケーションを開発した.分解能は50ミクロンで作製に毒性溶媒を一切用いず,完全な生体適合性が保たれる.
  • 低侵襲手術デバイス装着型位置・力センサと手術データ解析システムの開発
    名古屋大学/名古屋市立大学:
    代表者 : 加藤大香士
     
    内視鏡下手術をデジタル記録する「サージェリレコーダ」の開発を推進する.従来,視覚を内視鏡像のみに依存し,手術自由度が大きく制限された腹腔鏡下手術においては,客観的な手術解析が難しく,手術ミスの見落としや思い込みによる誤判断から生じる重篤な合併症などを効果的に検証,回避するための手法が存在しなかった.そこで手術事故の客観的な原因究明を目的とし,基礎システムの構築と,動物実験による有用性の検証を行った.本研究ではさらに,臨床との整合性を高めたハードウェア開発と,解析・提示システムの研究開発を目的とする.具体的には,手術鉗子に装着する位置・力センサの抜本的な小型スマート化のための基盤研究開発と実証実験,蓄積した手術データのシームレスな自動データ抽出・提示システムの提案開発を行う.低侵襲手術の透明化と情報共有の促進のみならず,未来の外科手術教育,熟練手技の伝承技術への拡張性についても研究する.
  • 低侵襲手術の記録システムと定量解析・提示手法の開発
    名古屋大学:
    代表者 : 加藤大香士
  • 低侵襲手術の記録システムと新方式バーチャル手術訓練システムの開発
    名古屋大学:
    代表者 : 加藤大香士
  • 低侵襲手術用新方式バーチャル訓練システムの開発
    名古屋大学:
    代表者 : 加藤大香士

委員歴

  • 2018年06月 - 2019年06月   日本デザイン学会   理事
  • 日本生体医工学会 ME技術教育委員(2010年?現在)
  • 生命生活支援医療福祉工学系学会連合大会2012(LIFE2012)実行委員
  • 日本生体医工学会専門別研究会「未来MEデザイン研究会」委員
  • 第12回日本コンピュータ外科学会大会実行委員(2003)

その他のリンク

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