客观日本

日本东北大学开发出胃液发电的小型电池,可用于胶囊内窥镜等

2020年10月20日 电子电气

日本东北大学的本间格教授等人组成的研究团队开发出了利用胃液发电的电池。设想通过吸收胃液发电,用于胶囊内窥镜等吞服式医疗产品。尺寸比以往的电池小了许多,可以产生内窥镜等所需的电力。今后将通过动物实验确认安全性和性能等。

目前,旨在掌握健康状况和治疗疾病等的生物电子学(Bio Electronics)领域的研究开发越来越活跃,吞服式医疗器件就是其中之一。胶囊内窥镜以及植入了用来确认是否服药的传感器的药片等已经实现实用化。吞服式产品以前一直使用电极采用氧化银的电池。尺寸约为1厘米,装置整体的小型化受到限制。

此次,研究团队着眼于胃液发电,这种电池会吸收胃液作为电解液使用。通过将电极材料氯化银等制成厚膜,提高了发电量。研究团队试制了尺寸为5毫米见方,厚度为0.5毫米的电池。将其浸入模拟胃液的溶液中进行了实验,在约1伏的电压下成功发电24小时以上。这个发电量对吞服式医疗器件来说已经足够用了。

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新开发的利用胃酸发电的电池(上)和胃液吸收口(图片均由东北大学本间教授提供)

此次试制的电池从胃部移动到肠道后也能继续工作。胃部与肠道的pH(氢离子浓度)不同。研究团队在电池的胃液吸收口表面涂覆了变成肠道的pH后会膨胀的凝胶。移动到肠道后,吸收口会被堵塞,封锁在胃部时吸收到内部的胃液继续发电。

利用胃酸发电的电池以前报告过以镁为电极材料的产品等。不过发电量不足,只有在胃里时能发电。

新电池不使用特殊材料,因此可以降低制造成本。据说被视为实用化目标的电池价格有望降到1000日元以下。

今后将推进动物实验等,探索实用化的可能性。本间教授表示:“作为既有吞服式医疗器件的电池使用的话,用大约1~2年的时间就能改良成功”。还打算与企业合作,研发采用电池的新医疗器件。通过提高发电量,将来不仅是拍摄,还有望实现用来测量体内深处的体温和血糖值等多种数据的产品。

生物信息测量产品的市场规模被认为有望扩大,以初创企业为中心,欧美正在开发可穿戴式和吞服式产品。本间教授表示:“随着新冠病毒感染扩大,全球的生物传感器市场可能会进一步扩大”。

日文:铃木游哉,《日经产业新闻》,2020年10月5日
中文:JST客观日本编辑部

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