2015 Fiscal Year Research-status Report
消化管内に長期間留置可能な飲み込み型生体タグの研究
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15K13913
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
和泉 慎太郎 神戸大学, 先端融合研究環, 助教 (60621646)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 飲み込み型センサ / ウェアラブル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではウェアラブル機器の進化形である飲み込み型センサ技術に注目し、シリコンバルーンを用いて消化管（胃）内に留置可能で、かつエナジーハーベスティングにより長期間連続動作可能な生体タグを開発する。提案技術によって生体内情報にリアルタイムアクセス可能な装置が社会に広く普及することで、食生活を含む日常生活のモニタリングや薬剤投与の調整など様々な応用展開が可能となり、健康長寿社会の実現に貢献できる。
平成２７年度は、消化管内への留置方法の検討を行い、小型化を実現するためのアクチュエータを開発した。飲み込み時はバルーン内の酸と重曹をゼラチンで分離し、胃に到達後にゼラチンが溶解して混合する方法を提案した。この方法により、バッテリレスでバルーンの展開・留置が実現できた。また、排出時にはバルーンにアクチュエータで穴を開ける。このとき体内に排出されるのは酸と重曹の反応により発生した二酸化炭素のみであり、安全面での問題はない。また、排出用のアクチュエータで消費される電力を給電するために、バルーン内で無線通信・給電用アンテナを展開する方法を用いた。通信方式としてNFCを採用した。これによりアンテナサイズを大きくとることができ、展開後から排出開始時までの間、体外との安定した通信・給電が可能となる。
3Dプリンタとシリコーンシートを用いたラージモデルを作成し、塩酸、水、消化酵素からなる40℃の擬似胃液に浸した状態で上記アクチュエータの動作を確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初計画通り、留置・排出方式の提案と、ラージモデルの作成、実証実験を実施した。また、排出時の消費電力と無線通信距離が課題となっており、これらを解決するための高効率化手法の検討を予定よりも前倒しで開始した。前者については新規アクチュエータの開発、後者については体外からの無線送受信機の改良によって、平成28年度前期に解決できる見込みである。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２８年度は留置用バルーンを活用したエナジーハーベスタとセンサの高効率化手法の開発を行う。また、システムを小型化するためにセンサ用増幅器とAD変換器、エナジーハーベスタ用電源回路、信号処理・通信制御用マイコン、メモリを集積したLSI設計を行い、平成２９年度前期までに試作を完了する。平成２９年度は試作LSIを用いて小型プロトタイプを作製し、人体ファントムと動物による実証実験を行い提案技術の有効性を示す。
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| Causes of Carryover |
基板等の試作費用として80万円を前倒し請求し、最終的に75万円弱で完了したため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
実験用消耗品の購入に使用する。
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