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MIT、胃酸で発電する「レモン電池」技術--無バッテリで動く体内センサや投薬ロボへ応用

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 マサチューセッツ工科大学(MIT)とBrigham and Women's Hospitalの研究チームは、胃酸で発電する小型電池を開発した。発電機構やセンサ、無線通信回路などをカプセル薬ほどの大きさにまとめており、飲み込んで各種身体データを取得したり、投薬したりする医療デバイスとして応用できる可能性がある。


胃酸で発電するカプセル(出典:MIT)

 体温や心拍数、呼吸数などの計測、治療薬の投与を体内で実行する小型デバイスは、以前から研究されている。そうしたデバイスの電源にはバッテリを使うが、自然放電してしまううえ、人体に対するリスクも存在する。

 この研究グループは、「レモン電池」を応用し、胃酸を使って発電する技術の開発に取り組んだ。レモン電池とは、電解液に異なる種類の金属板を浸すことで電力を発生させるボルタの電池と同じ仕組みの発電機構で、レモンに電極として亜鉛板と銅板を挿すと両電極間に電流が流れるもの。

 今回の研究では、胃酸をレモンの代わりに使った。この発電装置を組み込んだ直径約12mm、長さ40mmのデバイスを作って試験したところ、内蔵している温度センサと900MHzの電波で通信する回路を作動させるのに十分な電力が得られたという。

 ブタに飲ませた試験では、消化管に平均6日間とどまり、胃にあるあいだ無線信号が12秒に1回のペースで送信され、2m離れた位置でのデータ受信に成功した。ただし、デバイスが小腸へ移動すると胃酸が少なくなるため、発電量は胃にある場合の約100分の1に低下してしまった。それでも、発電はされているので、データ送信の頻度を下げることで長期間の使用が可能としている。

 研究チームは、この胃酸による発電カプセルのサイズを、専用ICを開発すれば現在の3分の1ほどに小型化できると見込む。小型化にともない、体温以外の情報を取得するデバイスも搭載可能という。そして、将来はスマートフォンで各種データを監視するシステムも実現できるそうだ。

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