錠剤サイズの「飲む体温計」動物適用実験に成功――胃酸発電でレモン電池と同様に動作 東北大

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胃酸発電で駆動する「飲む体温計」(a)センサと一円玉との比較写真(b)センサの断面概略図

東北大学は2019年3月13日、胃酸発電で動作する錠剤サイズの「飲む体温計」を開発し、動物適用実験に成功したと発表した。

安静時の基礎体温、深部体温やそのリズム(体内時計)は、健康状態を把握するために重要とされている。例えば、うつ病患者は睡眠時の深部体温が高いことや、深部体温リズムと社会的時間のずれが睡眠障害や様々な疾病リスクを上昇させることが報告されている。しかし、これらは一般的な体温計では誤差が大きく、正確な測定は難しい。一方、温度センサーを肛門に挿して測定する方法もあるが、これを日常的に行うことは困難だった。

そこで、研究グループは今回、温度センサー、マイコン、カスタム集積回路、通信用コイル、積層セラミックコンデンサーなどを樹脂で被覆。さらに、電極としてMg(マグネシウム)とPt(プラチナ)金属板を備えた直径約9mm、厚み約7mmの錠剤型センサーを開発した。

この錠剤型センサーは、胃酸に接触するとレモン電池と同様の原理で発電。センサーが胃を通過する前に発電エネルギーで昇圧回路を動かし、高い電圧でコンデンサーに充電する。そして、この充電エネルギーで、30分に1回程度の頻度で腸内温度を測定し、体外の受信器へデータを送信する。また、この通信は、体内吸収の極めて少ない約10MHzの周波数帯での近距離磁気誘導方式を採用した。センサーは通常、24時間以内に体外に排出され、下水処理場での沈殿工程で回収、廃棄されることを想定している。

(a)センサーの動物適用実験(b)センサー服用後のイヌのX線コンピュータ断層撮影(CT)像

試作したセンサーをイヌに服用させる動物適用実験も実施。その結果、発電、測温、通信というシステム全体の動作も確認している。

想定されるユースシーンの一例(a)就寝中の深部体温の測定(b)測定データと深部体温の概日リズム変動の概念図。

研究グループは、これにより、真の基礎体温や体内時計のずれなどを、容易に測定できるようになると説明。将来的には、安価な部品や実装技術を用いることで、原価を100円以下に抑えることを目指すとしている。また、今後は、ヒトへの適用試験を目指し、システムの最適化と動物実験を重ねていく予定だ。

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