腸内フローラ解析のための腸内細菌回収磁気駆動体内カプセルロボットの研究

• 研究課題/領域番号: 19K04316
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分20020:ロボティクスおよび知能機械システム関連
• 研究機関: 名城大学
• 研究代表者: 市川 明彦 名城大学, 理工学部, 准教授 (20377823)
• 研究分担者: 中村 正直 名古屋大学, 医学部附属病院, 講師 (60467321)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 腸内フローラ / マイクロシステム / マイクロロボット / バイオマイクロ / 磁気駆動ロボット / 微細加工 / 腸内細菌 / マイクロバイオ

研究開始時の研究の概要

本研究では，小腸内の細菌群である腸内フローラを解析するための，体内で磁気により駆動する腸内細菌回収磁気駆動体内カプセルロボットの実現を目的とする．これまで，腸内細菌はビフィズス菌などをはじめとする乳酸発酵物を摂取することで増殖し，健康効果があるなどの研究成果が示されているが，従来の内視鏡などの機器では，実際の回腸内の細菌を回収することは困難であった．しかしながら，カプセル内視鏡は体内の撮影が主であり，溶液の回収などは行っていない．本研究では，内視鏡カプセルに腸液回収のシステムを組み入れ，小腸の内容物を回収してそれを解析することで，腸内細菌の活動や，腸内フローラの働きを明らかにすること目指す．

研究成果の概要

本研究では，腸内フローラ解析のための磁気駆動体内探査ロボットについて，２種類のタイプのロボットを作成した．１種は，腸液を回収するスポイトのようなタイプであり，もう１種は，腸壁に張り付き腸内フローラをそのパターン毎回収するものである．前者は，これまで板バネ機構であったが，それをバネ機構に変えた．これにより，体内で駆動した際に板バネで損傷することはなくなった．また，後者については，ウシの腸の中で駆動させ，駆動できることを確認した．また，磁気センサにより，磁石の位置確認について検討を行った．

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では，これまで腸内フローラの解析について，腸液の回収を主としていたが，腸内フローラのパターンの解析が必要であるため，新たなタイプとして，腸壁に張り付き，それを寒天培地に転写するような，菌群の分布を解析するものにした．これについては，更に研究を続けて行き，腸内細菌と免疫，健康効果について解明されるよう研究を続けてゆく．現在，腸内細菌の効果については，安眠効果があるものや，花粉症などアレルギー疾患を抑制するものが販売されており，非常に人気があり，潜在的にこのような腸内環境の改善に需要があることが分かる．適切な商品選択や，さらなる効果のある商品開発のためにも本研究が必要であると考える．