Enteric Bacteria Collect Magnetically Driven Capsule Robot for Intestinal Flora Analysis

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K04316
• Research Institution: Meijo University
• Principal Investigator: 市川 明彦 名城大学, 理工学部, 准教授 (20377823)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 正直 名古屋大学, 医学部附属病院, 講師 (60467321)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: マイクロロボット

Outline of Annual Research Achievements

近年，健康向上のために腸内フローラの研究が行われている．腸内フローラを直接回収するカプセルロボットを開発，研究する．小腸内で磁気駆動するカプセルロボットは研究されているが，腸内フローラを一点の部分でしか回収できない．本研究では広範囲の腸内フローラを回収できる磁気駆動ロボットを目指す．
デバイスの外側には6×12[ｍｍ]の長方形の穴が空いており，ここで腸内フローラを回収する．腸内フローラを回収する部品は，外部から磁石を近づけると回転して，回収した腸内フローラを収納できるようになっている．
このデバイスで72平方ミリメートルの腸内フローラ(コロニー約180個分相当)を回収で可能である．磁石は2mm×2mm×2mmのネオジウム磁石を採用している．デバイスの外側に付いている金属はスチール製を採用して，質量は1．2[ｇ]である．
表面磁束密度が320[mT]の外部磁石を用いて駆動距離計測の実験を行った．以下の実験ではこの外部磁石を用いており，最大で0．597[mT]まで動作することが分かった．この外部磁石を使うと，41．2[ｍｍ]がこのデバイスの最小の駆動距離であることから，ウエストが58[ｃｍ]の人までが利用することができる．駆動距離をさらに伸ばすことが今後の課題である。スポンジを腸壁と見立てたときに外部磁石によってデバイスが正常に動作するか実験を行った．外部磁石を近づけるとスポンジの壁に張り付くことが確認できた．また，開いた牛の小腸を用いてデバイスに外部磁石を近づけたときに正常に動作するか実験を行った．デバイスの内部の部品が小腸に引っかかるなどの問題が考えられたが，絡まることなく正常に動作した．
金属を用いており，どの方向にもデバイスが引き寄せられてしまう点である．対策としてはデバイスの裏側に逆の極性を持つ磁石を取り付けることなどが考えられる．