H24 人体消化管内走行カプセル用生体採取機構の調査研究

概要

従来は困難であった小腸の検査を短時間で確実に行うため、消化管内を傷つけずに自走できるカプセルに搭載できる生体採取機構を研究開発する。

連携

九州工業大学

目標

長さ25mm、直径11mmのカプセル内に搭載できる生体採取機構のサイズを長さ10mm以内にし、消費電力を0.1[W]台にすることを目標とする。

結果

  1. 機構部品の開発
  2. 構造

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    仕組み

    バイオメタルに電流を流すと収縮する特徴を利用して、生体採取器具の出し入れを行う。
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    φ10×12mmで製作でき、収納可能サイズとなった。

  3. 駆動・採取機構に関する技術開発
  4. 今回の採取機構の駆動源として使用したバイオメタルとはTi-Ni系形状記憶合金を原料にした繊維状のアクチュエータで、電池1本で動作し、しかも消費電力が少ないという特徴をもつ。
    ①バイオメタル種類変更による省電力化
    ・消費電力を抑える
     →ワークスが実施したガイド部の鏡面加工による摩擦低減によって、より省電力化が可能な種類への変更が可能となった。
    ・種類を変更することによる省電力化の検証(BMX75、BMX100、BMX150)
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    従来使用していたBMX150からBMX100に変えたところ、消費電力はおよそ1/4となった。BMX100とBMX75とではほとんど電力の差がなかった。

まとめ

研究開発課題 内容 結果
生体採取機構の小型化 目標:カプセル内(φ11×24.5mm)収納可能サイズに小型化
方法:微細加工による部品の高精度化
   採取機構部品形状、構造変更
カプセル収納可能サイズ達成
省電力化 目標:0.1[w]台
方法:機構ガイド部の摩擦低減
表面粗さ 現状Ra 5μm
→Ra 1~2μm以下目標
バイオメタルの種類変更
表面粗さ目標達成 Ra 0.2~0.6μm
省電力化目標は未達であるが1/4の0.3[w]まで達成

今後の展開

カプセル内への駆動機構部、生体採取機構部、カメラ機能部、回路部、電源部の一体化収納を行うための研究開発やカプセルに内蔵する電源長寿命化のための研究開発、医療用臨床試験など、今後の実用化、事業化に向けて解決すべき課題は多く、時間を要す。
今後の事業化に向けては、医療分野以外の分野(たとえば産業用マイクロロボット等への市場)も視野に入れた研究開発を行っていく。

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