体内ロボットを用いる診断・治療システムの開発

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09558118
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 池内 健 京都大学, 再生医科学研究所, 教授 (30026223)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 富田 直秀 京都大学, 再生医科学研究所, 助教授 (50263140) ; 清水 慶彦 京都大学, 再生医科学研究所, 教授 (00027111)
• Keywords: 低侵襲医療 / マイクロロボット / 体内ロボット / 摩擦制御 / 人工粘液 / 軟式内視鏡

Research Abstract

1. スパイラルリブを用い,粘液を利用して体内を移動する回転式推進機構における推カの限界がキャビテーションを伴う粘液膜の崩壊現象によるものであることを解明した。さらに,その対策には十分な粘液を供給し,回転速度をある値以下に保たなければならないことを明らかにした。
2. 軟式内視鏡をビニールチューブ内で誘導させ,内径,曲率,傾斜の推進力に及ぼす影響を調べた。
3. ビーグル犬の消化管内でスパイラルリブ付きインペラーを移動させ,またそれを利用して内視鏡を誘導させた。いずれの場合にも消化管への侵襲はほとんどみられず,経口による順行性の場合には十二指腸まで到達し,経肛門の逆行性の場合には上向結腸における回盲弁の近傍まで容易に到達した。
4, 粘液の不足を補うために供給する人工粘液の条件としては生体適合性が良いだけでなく,高せん断においても粘度降下があってはならない。そこで数多くの高粘度水溶液の特性を調査した結果,消化管に対する人工粘液としては麦芽糖,オリゴ糖,蜂蜜に適量の水を加えたものが最適であることを発見した。
5. 消化管内を移動するマイクロロボットを製作し,減速歯車付き超小型モータで駆動してビニールチューブ内を移動させた。チューブの内径,曲率及び粘液量の推進特性に及ぼす影響を調べた。その結果,曲がった部分を通過するためには,ロボットの外径だけでなく,その長さにも上限があることがわかった。その対策として自由に曲がることができる柔軟なロボットを開発することとした。
6. 生体組織と人工材料の間の摩擦力を制御して推進する往復動推進機構の研究を進めた。摩擦の制御に粘液の流体くさび作用,温度変化,振動を利用することを試み,いずれの場合にも推進のために有効である大幅な摩擦変化を実現させることができた。

Research Products

• [Publications] Ken Ikeuchi: "A new method for accurate measurement of displacement of the knee menisci" Proc Instn Mech Engrs.212(part H). 183-188 (1998)
• [Publications] Kiyoshi Yoshinaka: "Experimental study of hydrodynamic propulsion of a medical device with a spiral ribbed impeller" Wear. 220. 141-144 (1998)
• [Publications] 池内 健: "医療用マイクロロボットの往復動による推進法" 日本機械学会第10回バイオエンジニアリング講演論文集. 97・72. 625-626 (1998)
• [Publications] 葭仲 潔: "体内ロボットモデルの回転運動による移動実験" 日本機械学会第10回バイオエンジニアリング講演論文集. 97・72. 629-631 (1998)