【エネルギー】ラットの体内で発電する燃料電池

1 ：ケロφ ★：2010/09/16(木) 19:23:20 ID:???

バイオ燃料から代替エネルギーを作る方法にひとひねり加えた燃料電池が開発された。
生きている動物に埋め込まれたデバイスが体内の化学物質から電力を生成するという仕組みだ。

研究チームは、グルコースバイオ燃料電池の試作品を作成し、
“リッキー”と名付けた白い実験用ラットに埋め込んだ。
このラットは燃料電池を身に付けたまま 11日間を無事に過ごし、悪影響も起こらなかった。
ラットの首から引き出された燃料電池のワイヤーからの計測によって、
かなりの量のエネルギーが生成されていることが示された。

この結果から研究チームは、より小型のペースメーカーや人工臓器などの次世代の埋め込み型
医療機器に、このバイオ燃料電池で安全かつ長期間電力を供給できるようになる日が来ると
期待している。

(中略)

今回開発された燃料電池は、独特な形で並べられた2枚のグラファイト（黒鉛）の円盤の中に
特殊な酵素が入っており、円盤は白金線でつながれている。
デバイス全体は透析袋で覆われ、グルコースと酸素を体液から取り込めるようになっている。
酵素がグルコースと酸素に反応して電流を生成し、その電流が白金線を流れて、
チューブで覆った導線を通って燃料電池から送り出される。

研究チームは、このグラファイトで保護された酵素と、化学物質の流量を制御する透析袋によって、
生きたラットの腹部の中で動作する新しいグルコースバイオ燃料電池の開発に初めて成功した。

このデバイスによる炎症は生じていなかった。また、デバイスを取り除くときに、
体内で組織がデバイスを覆い、その組織の中に新しく血管が成長していることがわかった。
これにより、ラットの体が燃料電池を受け入れ、
グルコースと酸素のデバイスへの流入を促進することが証明された。

今回開発されたバイオ燃料電池の試作品は約2マイクロワットの電力を数時間連続で生成し、
単位体積当たりのエネルギー量を示すエネルギー密度の最高値は
1ミリリットル当たり24.4マイクロワットだった。

標準的なペースメーカーの電池は10マイクロワットの電力を持続的に供給する必要があるが、
エネルギー密度は非常に小さい。したがって、今回開発されたバイオ燃料電池を大型化すれば
ペースメーカーを簡単に作動させることができ、しかも現在使われている電池よりも小型化できるという。

コスニエール氏は、このシステムを改良すればさらに複雑で大きな電力を必要とする
デバイスに電力を供給できるようになると期待する。
例えば、インスリンポンプと同じような仕組みで将来バイオセンサーに電力を供給できるようになれば、
ドーパミン、アドレナリン、グルタミン酸などの脳内化学物質を監視・制御でき、
パーキンソン病やアルツハイマー病に苦しむ人々の役に立つという。

また、人工の尿道括約筋にバイオ燃料電池を使用することも検討されている。
人工尿道括約筋は、前立腺を手術で切除したために失禁に悩む患者に使用する医療機器だが、
現在の人工括約筋はポンプを使って手動で操作する必要がある。
「尿道括約筋の自動化は、埋め込み型バイオ燃料電池の開発と大きく関係している」
とコスニエール氏は説明する。

腎臓や心臓などの人工臓器も、副作用を最小限に抑えられれば、
再生可能な体内の燃料源を使うことで開発や大幅な改良が可能になるという。

ただし、考えられるリスクの1つとして、デバイスが誤作動した場合、
体内のグルコースを消費しすぎて低血糖症を引き起こす可能性があると同氏は指摘する。

▽ソース：National Geographic News
http://www.nationalgeographic.co.jp/news/news_article.php?file_id=20100916002&expand#title

・記事内画像
http://www.nationalgeographic.co.jp/news/bigphotos/images/mice-fuel-cells-implants-pacemaker_20855_big.jpg