京都大学、胃酸で充電するCMOS集積回路を実証──デジタル錠剤の体内モニタリングへ前進
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京都大学は、腸内環境モニタリング機能付きデジタル錠剤の実現に向け、胃酸を電源として充電可能な半導体集積回路を開発し、65nm CMOSプロセスで動作を実証したと発表した。
今回の記事で伝える情報は次の通り。
概要
腸内環境を継続的に測定する技術は需要が高まる一方、体内で安定して稼働する電源の確保が課題となっていた。
今回の研究では、胃酸発電を効率的に利用し電力を蓄積する半導体集積回路が設計され、腸内深部の温度やpHモニタリングを視野に入れた基盤技術として示された。
一方で、安全性評価や動作の長期安定性など、実用化に向けた追加検証が求められる。
詳細
- 発表元→ 京都大学
- 発表日→ 2025年10月29日
- 対象分野→ デジタル錠剤を用いた体内モニタリング技術
- 研究背景→ 腸内環境（温度・pHなど）を継続的に把握するニーズがある一方、体内で利用可能な電源が課題であった。
- 技術ポイント→ 胃酸発電の電力を半導体集積回路内コンデンサに高電圧で充電し電力量を増加。電圧スタッキングにより安定動作と電力効率の向上を両立。
- 実証→ 65nm CMOSプロセスにより動作を確認。
- 安全性→ 実体モデルでの動作確認段階であり、体内応用に向けた安全性・長期安定性は未評価。
- 波及効果→ 将来的に簡易な体内状態把握、健康管理、疾患の早期発見に寄与する可能性。
- 制限事項→ 実際の体内環境での動作、薬剤との組み合わせ、通信方式など未確立の要素が多い。
- 次のステップ→ 安全性検証、動物実験、臨床試験を通じた有効性評価。
- 関連発表→ IEEE Nordic Circuits and Systems Conference 2025 にて発表。
- 研究論文→ “A 1.4-V 260-pW 1-mm2 65-nm CMOS Temperature/pH Sensing IC Featuring Voltage-Stacking Timer and Wireless Transmitter for Stomach-Acid-Charged Tablet-Type Digital Pills with LongTerm In-Body Monitoring”.
AIによるインパクト評価
評価（参考）： ★★★★☆
体内モニタリングの電源問題に対する工学的アプローチは意義が大きい。一方で、実用化までに必要な安全性検証や通信技術の統合など課題は多く、短期的インパクトは限定的である。
3言語要約／Multilingual Summaries
🌍 English Summary
Note: AI-assisted summary for reference.
- Kyoto University developed a stomach-acid–charged CMOS IC for digital pills enabling in-body monitoring.
- The prototype uses high-voltage charging and voltage stacking to store sufficient power in a compact 1-mm² chip.
- The technology could support future temperature and pH monitoring, though safety evaluation is still required.
🇨🇳 中文摘要
注：以下内容为AI辅助摘要，仅供参考。
- 京都大学研制可利用胃酸充电的CMOS集成电路，用于数字药丸体内监测。
- 采用高电压充电与电压堆叠技术，使1毫米级芯片能够储存足够能量。
- 未来可用于体温和pH监测，但安全性与长期稳定性仍待验证。
🇮🇳 हिन्दी सारांश
ध्यान दें：यह AI-सहायित सारांश है, केवल संदर्भ हेतु。
- क्योटो विश्वविद्यालय ने पेट के अम्ल से चार्ज होने वाला CMOS आईसी विकसित किया, जो डिजिटल गोली में शरीर के内部 मापन हेतु उपयोगी हो सकता है।
- उच्च-वोल्टेज चार्जिंग और वोल्टेज-स्टैकिंग तकनीक से 1-मिमी² चिप में पर्याप्त ऊर्जा संग्रह संभव हुआ।
- भविष्य में तापमान व pH मॉनिटरिंग के लिए उपयोग की संभावना, परंतु सुरक्षा मूल्यांकन अभी आवश्यक है।
