| 研究課題/領域番号 |
20K20238
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分90130:医用システム関連
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| 研究機関 | 仙台高等専門学校 |
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研究代表者 |
鈴木 順 仙台高等専門学校, 総合工学科, 准教授 (00639255)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | カプセル内視鏡 / 酸化亜鉛 / 圧電素子 / ナノワイヤー / アクチュエータ / 画像認識 / 発光・受光材料 / 圧電材料 / ナノワイヤ / 自走型内視鏡 / 酸化亜鉛材料 / MEMS / 半導体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
現状のカプセル内視鏡は腸の蠕動運動と同期して受動的に移動するため撮影のタイミングが不規則になる点，また，小腸，大腸のヒダ構造の影の部分が死角になり腫瘍を見落としてしまう課題がある．そこで見落としを防ぐため，移動速度が一定で腫瘍が疑われる箇所に自走可能なカプセル内視鏡の開発が必要である．そのため，本研究では，カプセル内視鏡が胃や腸の任意の位置で留まれる，または腸内を能動的に自走でき，アクチュエータと同期させ広範囲な視野を持つ内視鏡を開発することを目標とする．その際，アクチュエータ，発光素子，受光素子を構成しているキーデバイスには，環境に優しく安価な酸化亜鉛（ZnO）材料を採用する．
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| 研究成果の概要 |
本研究では腫瘍の見落とし防止や治療を考慮しカプセル内視鏡の自走化のために最適なアクチュエータ機構と動力源となる素子の材料パラメータの検討を行い，環境に優しい酸化亜鉛（ZnO）材料に関して成膜条件の最適化やZnOナノワイヤーの成長方法について検討した．その結果，ナノワイヤーの成長で結晶化に関する反応促進方法に関して課題を抽出できた．また，消化管内で留まることができるバルーン型および移動できるひれ型のアクチュエータの試作を行い，評価系の構築ができ，改善点の提案ができた．腫瘍を捉える撮像素子の画素サイズと画素数の検討では画像認識方法について検討を行い，腫瘍の検出精度向上の方法について検討を行った．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
消化管内のような柔らかく湿った悪環境下で自走する能動的なカプセル内視鏡を実現するために新しい機構のアクチュエータを研究開発することは学術的意義がある．また，アクチュエータや光源の材料を地球環境や人体に優しい材料である酸化亜鉛（ZnO）の単一材料を使用する点に関しては工程削減の観点から社会的意義が大きい．本研究では超小型の動力源を半導体プロセスと機械加工を一緒に使いながら作製する工程を確立する点，ZnO材料を使用しその膜やナノワイヤーの特性を生かし，素子を作る点に関して独創性と独自性がある．また，ロボットをより小型化，最小化させるアプローチに関しての製作・評価技術を進めた社会的意義は大きい．
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