腸管表面サンプリング用のブラシ構造を持つ磁気駆動カプセルの開発に成功 ―腸内細菌叢の分析に向けた、非接触磁気操作による腸管表面サンプルの採取のための基盤技術―

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2026-09-30 東京大学

東京大学の新井史人教授らは、腸管表面から生体試料を直接採取できる「磁気駆動カプセル」を開発した。柔軟なブラシと永久磁石を内蔵し、体外から磁石を操作することで、カプセルを腸壁に保持したままブラシを伸縮・回転させ、表面に付着した試料を採取する。摘出したブタ小腸で実験した結果、腸管表面の試料を採取でき、抽出した細菌DNAについてPCRや16S rRNA遺伝子シーケンシングによる解析が可能であることを確認した。従来のカプセル型サンプリングは組織生検や腸液・管腔内容物が主な対象だったのに対し、本技術は腸管表面という宿主と細菌叢の相互作用に重要な局所環境を非接触・遠隔操作で調べられる点に特徴がある。今後、腸内細菌叢や消化管の健康、宿主―細菌相互作用の研究への応用が期待される。

腸管表面サンプリング用のブラシ構造を持つ磁気駆動カプセルの開発に成功 ―腸内細菌叢の分析に向けた、非接触磁気操作による腸管表面サンプルの採取のための基盤技術―
磁気駆動カプセルの動作概念および構造

<関連情報>

腸管表面サンプリング用磁気作動式ブラシ構造カプセル Magnetically actuated brush-structured capsule for intestinal surface sampling

Yuguo Dai ∙ Shuzhang Liang ∙ Hao Mo ∙ … ∙ Kenta Yamamoto ∙ Hiroki Kawashima ∙ Fumihito Arai
Device  Published:September 29, 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.device.2026.101304

Highlights

  • A brush-structured capsule enables targeted sampling from the intestinal surface
  • External permanent magnets control capsule locomotion and sampling
  • Magnetic immobilization maintains the capsule near the target during sampling
  • Collected intestinal samples support subsequent microbiome analysis

Summary

The intestine hosts a diverse population of gut microbiota that plays a crucial role in maintaining human health. However, effective methods for collecting microbiota from the intestinal surface remain limited. This study presents a minimally invasive capsule-based method for sampling microbiota located near the intestinal surface. The capsule is equipped with a brush structure that collects intestinal samples through direct contact with the intestinal wall. Several permanent magnets are embedded within the capsule, enabling non-contact manipulation using an externally controlled magnetic field. A magnet-magnet (M-M) actuation strategy based on two robotic manipulators equipped with permanent magnets was proposed to control the capsule. The feasibility of the proposed system was validated through theoretical analysis and ex vivo experimental studies. The proposed capsule design and control strategy provide a feasible approach for intestinal surface sampling and demonstrate promising potential for future biomedical and gastrointestinal diagnostic applications.

医療・健康
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