客觀日本

日本東北大學開發出胃液發電的小型電池,可用於膠囊內視鏡等

2020年10月20日 電子電氣

日本東北大學的本間格教授等人組成的研究團隊開發出了利用胃液發電的電池。設想透過吸收胃液發電,用於膠囊內視鏡等吞服式醫療產品。尺寸比以往的電池小了許多,可以產生內視鏡等所需的電力。今後將透過動物實驗應答安全和性能等。

目前,旨在掌握健康狀況和冶癒疾病等的生物電子學(Bio Electronics)領域的研究開發越來越活躍,吞服式醫療器件就是其中之一。膠囊內視鏡以及植入了用來應答是否服藥的感測器的藥片等已經實施實用化。吞服式產品以前一直使用電極採用氧化銀的電池。尺寸約爲1釐米,裝置整體的小型化受到侷限。

此次,研究團隊着眼於胃液發電,這種電池會吸收胃液作爲電解液使用。透過將電極材料氯化銀等製成厚膜,提高了發電量。研究團隊試製了尺寸爲5毫米見方,厚度爲0.5毫米的電池。將其浸入類比胃液的溶液中進行了實驗,在約1伏的電壓下成功發電24小時以上。這個發電量對吞服式醫療器件來說已經足夠用了。

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新開發的利用胃酸發電的電池(上)和胃液吸收口(圖片均由東北大學本間教授提供)

此次試製的電池從胃部行程到腸道後也能繼續操作工作。胃部與腸道的pH(氫離子濃度)不同。研究團隊在電池的胃液吸收口表面塗覆了變成腸道的pH後會膨脹的凝膠。行程到腸道後,吸收口會被堵塞,封鎖在胃部時吸收到内部的胃液繼續操作發電。

利用胃酸發電的電池以前報告過以鎂爲電極材料的產品等。不過發電量不足,只有在胃裏時能發電。

新電池不使用特殊材料,因此可以降低製造成本。據說被視爲實用化目標的電池價格有望降到1000日元以下。

今後將推進動物實驗等,探索實用化的可能性。本間教授表示:「作爲既有吞服式醫療器件的電池使用的話,用大約1~2年的時間就能改良成功」。還打算與企業合作,研發採用電池的新醫療器件。透過提高發電量,將來不僅是拍攝,還有望實施用來測量活體內深處的體溫和血糖值等多種資料的產品。

生物資訊測量產品的市場規模被認爲有望擴大,以初創企業爲中心,歐美正在開發可穿戴式和吞服式產品。本間教授表示:「隨着新冠電腦病毒傳染擴大,全球的生物感測器市場可能會進一步擴大」。

日文:鈴木遊哉,《日經產業新聞》,2020年10月5日
中文:JST客觀日本編輯部