ヘビの動きと切り紙のトゲで、小腸を這い進む柔らかい内視鏡。MITのロボットがブタの小腸2mを11分で進む

MITのGiovanni Traverso氏らが、空気圧で伸び縮みし曲がる柔らかい小腸内視鏡ロボット「BIOSENTER」をScience Roboticsに発表した。頭と尾の風船に巻いた切り紙状のスリーブで腸壁をつかみ、ブタの小腸を2m進んで、生検・液体の局所散布・撮影までを試した。

小腸は長さ20フィート（約6m）を超え、太さは1インチ（約2.5cm）ほど。体の奥にあり、胃や大腸より内視鏡が届きにくい。その細く長い管を、ヘビのように体をくねらせ、ウロコのように立ち上がるトゲで壁をつかみながら進むロボットを、MITの研究チームが作った。

MITの機械工学教授で、Brigham and Women’s Hospitalの消化器内科医でもあるGiovanni Traverso氏らは2026年10月28日、柔らかい小腸内視鏡ロボット「BIOSENTER」の論文をScience Roboticsに発表した。MIT Newsによれば、筆頭著者は元MITポスドクで現在はUT Southwestern Medical Centerの助教を務めるBinbin Ying氏、MIT大学院生のAhmad Mujtaba Jebran氏、元MIT研究員のSahab Babaee氏の3人だ。

胴は4つの空気室で曲がり、頭と尾は切り紙のトゲで腸をつかむ

論文の要旨によると、BIOSENTERは中空の円筒を基本にした構造をとる。胴体は軸方向に伸び縮みする空気圧アクチュエータで、繊維で補強した中に4つの空気室が埋め込まれている。ヘビが体の片側、続いて反対側の筋肉を縮めて向きを変える動きにならい、4つの部屋への空気の入れ方を組み合わせて、管を伸ばしたり任意の方向へ曲げたりする。「空気の量を調整することで、ロボットが進む方向を調整できる」とTraverso氏はMIT Newsで説明している。

頭と尾の風船状のアクチュエータは、交互に膨らみ、しぼんで体を前へ送る。この2か所に巻かれているのが、切り紙（キリガミ）の考え方で作ったスリーブだ。ふだんは平らだが、風船が膨らんで引き伸ばされると、3次元のトゲが立ち上がる。ヘビのウロコが滑りやすい地面で体を支えるのと同じように、トゲが滑りやすい腸の粘膜に引っかかる。

3Dプリントしたゲーム機のコントローラーのような操作器、チューブ状のロボット、プラスチックのケースに収めたコンピューターからなるシステム一式（MIT News、Courtesy of the researchers）

要旨によれば、このスリーブは腸の粘膜に約1.5ニュートンの固定力を生み、しかも切り紙のないスリーブに比べて、必要な径方向の膨らみがかなり小さくて済む。繊細な小腸を過度に引き伸ばさずに摩擦を得られる点を、Jebran氏は利点に挙げる。中央の補強された中空チャネルには処置具を通す。搭載するのはカメラ、薬剤を吹き付けるスプレー、生検やポリープ切除に使うクリップで、ケーブルで体外の制御装置につながり、口からも肛門からも入れられる設計だ（MIT News）。

ブタの小腸を11分で2m、生検と散布まで

制御装置による自律走行（autonomous）の速度は、試験管内（in vitro）で毎分約100mm、組織で覆ったチューブの中で毎分約43mmだった。ブタを使った試験では、2.2〜6.4ニュートンの穏やかな前方への押し込み力をかけながら、折りたたまれて曲がりくねった小腸を11分で2m進んだ（論文要旨）。平均すると毎分約180mmで、自律走行の値とは条件が異なる。Jebran氏の2024年の修士論文は、ブタでの試験の速度を「補助付き（assisted）」で毎分約200mmと書いていた。MIT Newsはこの距離を「約6.5フィート」と伝えている。

ブタの生体での試験では、組織の生検、将来の薬剤投与のモデルとしての液体の局所散布、深部小腸のリアルタイム観察が技術的に可能であることを示した。試験条件の範囲では、肉眼で分かる過伸展や目に見える組織損傷はなかったとしている。チームは現在、ナビゲーションの改良と小腸での別の用途の検証を進めている。公表されている範囲では、ロボットの外径、使ったブタの頭数、人での試験の予定は示されていない。

設計の原型は、Jebran氏が2024年5月にMITへ提出した修士論文にさかのぼる。当時の名前は「BIOSENTERO」で、胴体が90度を超えて曲がり、平面内で360度の方向に向けられると書かれていた。

「つかんで、離して、進む」は日本発のダブルバルーンと同じ発想

MIT Newsは、小腸の出血や病変、閉塞を診断する現在の方法として、ダブルバルーン小腸内視鏡を挙げ、手間と時間がかかると書く。この方法は日本で生まれた。自治医科大学の山本博徳氏らが2001年、内視鏡の先端とオーバーチューブの先端に1つずつ風船を付け、小腸の壁をつかみながら挿入する方法をGastrointestinal Endoscopyに報告した。富士フイルムは同社の発表によれば2003年にダブルバルーン小腸内視鏡を世界で初めて発売し、2024年5月には先端部径9.4mm・鉗子口径3.2mmの後継機「EN-840T」を出している。

飲み込むカプセル内視鏡もある。ただ、たとえばMedtronicの「PillCam SB 3」は、米FDAの510(k)資料で「小腸粘膜の可視化」を用途としており、組織を取ったり処置したりする道具ではない。

BIOSENTERは、風船で腸壁をつかんでは離して進むというダブルバルーンの原理を、柔らかい体の中に組み込んだものと読める。違いは、押し引きの操作を医師の手から空気圧の制御装置へ移そうとしている点だ。「小腸の20〜25フィートの区間を、より自動化された方法でどう評価するか」が根本の課題だと、Traverso氏は語っている。

HuRoC 視点

切り紙のスリーブは、平らなシートに入れた切り込みのパターンという2次元の設計が、引き伸ばされた瞬間に3次元のトゲとして現れる仕組みだ。形を直接作るのではなく、変形の仕方を作っておく。Traverso氏の研究室は同じ手法で、2020年には滑りにくい靴底のコーティング、2021年には消化管に留まって薬を出すステントを作ってきた。今回はそれを、ヘビの体の使い方と組み合わせて移動の道具にした。

BIOSENTERがヘビから借りたのは姿ではなく、片側を縮めて曲がり、ウロコで地面をとらえるという「動き方」と「接し方」だ。IITのBarbara Mazzolai氏らが植物の根に学んで土に潜るロボットを作ってきたのと同じく、柔らかい環境に入っていくロボットほど、環境の側に合わせた体の設計が問われる。

2001年に4人の患者で報告されたダブルバルーンの方法は、25年かけて小腸の診断を担う手技に育った。風船と空気と切り込みで組んだ柔らかいロボットが、その隣に並ぶかどうかは、人での試験と、医師がこの道具を自分の手の延長として使いこなせるかにかかっている。

出典

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