JP2006147472A

JP2006147472A - 生体由来物質を用いるエネルギー発生装置

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Publication number: JP2006147472A
Application number: JP2004339090A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Kishida; 尚之岸田; Toshihide Yamaoka; 俊秀山岡; Shigeaki Yoshimura; 成明吉村
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2004-11-24
Filing date: 2004-11-24
Publication date: 2006-06-08

Abstract

【課題】生体由来の糖、脂肪又は脂肪酸を用い、何時でも何処でも使用可能なエネルギー発生装置を提供することを目的とする。
【解決手段】糖及び／又は脂肪及び／又は脂肪酸を分解する酵素を具備する導電性のリアクタ・ゲルと、該リアクタ・ゲルの表面に接触して配置された表面電極と、前記表面電極及び前記リアクタ・ゲルに電気的に接続された蓄電池又は電気機器とを具備し、前記リアクタ・ゲルは、生体表面に直接接触して配置されたときに、生体から糖及び／又は脂肪及び／又は脂肪酸を取り込んで、該ゲル内に含まれる前記酵素によってこれら生体由来成分を分解し、該酵素分解反応で生じた電気的エネルギーによって前記蓄電池が充電されるか又は前記電気機器が動作されることを特徴とするエネルギー発生装置を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、生体由来の糖、脂肪又は脂肪酸を用いてエネルギーを発生させる装置に関する。特に、生体から脂肪酸を回収してエネルギーを発生させる装置に関する。

燃料の持つエネルギーを直接電気エネルギーに変換する発電装置として燃料電池があり、燃料が持つエネルギーを高い変換効率で電気エネルギーとして取り出すことができる。この燃料電池は、基本的に燃料極と酸化剤極（空気極）と電解質とを備えるものであり、その動作原理は水の電気分解の逆動作に基づく。即ち、燃料極に供給された燃料（水素）が酸化されて電子とプロトン（Ｈ⁺）とに分離し、このＨ⁺が電解質を介して空気極まで移動し、空気極に供給された酸素と反応することによってＨ₂Ｏを生成する。

ここで、生物内で行われている生体代謝が高効率なエネルギー変換機構であることに着目し、これを燃料電池に適用する提案がなされている。例えば、特許文献１には、メタノール等の燃料を複数の酵素によって段階的に分解し、燃料の酸化に伴って生成する電子を電極に受け渡す燃料電池が提案されている。
特開２００４−７１５５９

本発明では、燃料として生体由来の糖、脂肪又は脂肪酸を用い、何時でも何処でも使用可能なエネルギー発生装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は糖及び／又は脂肪及び／又は脂肪酸を分解する酵素を具備する導電性のリアクタ・ゲルと、該リアクタ・ゲルの表面に接触して配置された表面電極と、前記表面電極及び前記リアクタ・ゲルに電気的に接続された蓄電池又は電気機器とを具備し、前記リアクタ・ゲルは、生体表面に直接接触して配置されたときに、生体から糖及び／又は脂肪及び／又は脂肪酸を取り込んで、該ゲル内に含まれる前記酵素によってこれら生体由来成分を分解し、該酵素分解反応で生じた電気的エネルギーによって前記蓄電池が充電されるか又は前記電気機器が動作されることを特徴とするエネルギー発生装置を提供する。

前記リアクタ・ゲルは、前記表面電極から取り外し可能であることが好ましい。また、前記リアクタ・ゲルは、生体内の糖及び／又は脂肪及び／又は脂肪酸を誘引するための薬剤をさらに具備し、該薬剤は生体表面から経皮吸収されることが好ましい。さらに、前記リアクタ・ゲル内に分散され、且つ前記表面電極に電気的に接続されたナノ電極をさらに具備することが好ましい。

一つの態様において、上記エネルギー発生装置は、前記蓄電池と接続し、且つ生体表面に電気的に接続された第二の電極をさらに具備し、前記蓄電池を電力源として生体表面に電圧を印加することによって、生体内に存在する糖及び／又は脂肪及び／又は脂肪酸を誘引する。ここで、前記生体表面に印加される電圧はパルスであることが好ましい。

また、超音波発生装置をさらに具備し、前記蓄電池を電力源として超音波を発生することによって生体内の糖及び／又は脂肪及び／又は脂肪酸の生体表面へのしみだしを促進することが好ましい。

さらに、前記蓄電池が充電されるまでの間、該蓄電池の代わりに電力を供給するための初期作動用電力源を具備することが好ましい。

また、上記エネルギー発生装置は、前記酵素分解反応によって生じた電気的エネルギーをモニターし、前記生体から取り込んだ糖及び／又は脂肪及び／又は脂肪酸の分解量を制御するための制御装置をさらに具備することが好ましい。

他の態様において、脂肪及び／又は脂肪酸を分解する酵素を具備する導電性のリアクタ・ゲルと、該リアクタ・ゲルの表面と接触して配置されることが可能な表面電極と、前記表面電極と接続され、且つ前記リアクタ・ゲルと電気的に接続可能な蓄電池又は電気機器とを具備し、前記リアクタ・ゲルは、生体から分泌された脂肪及び／又は脂肪酸を回収して取り込んだ後、前記表面電極に接触されると共に前記蓄電池又は前記電気機器と電気的に接続され、取り込んだ脂肪及び／又は脂肪酸を前記酵素によって分解し、該酵素分解反応で生じた電気的エネルギーによって前記蓄電池が充電されるか又は前記電気機器が動作されることを特徴とするエネルギー発生装置が提供される。

上記エネルギー発生装置において、リアクタ・ゲルに含まれる前記酵素は、アシル−CoAシンセターゼ、アシル−CoAデヒドロゲナーゼ、エノイル−CoAヒドラターゼ、3-ヒドロキシアシル−CoAデヒドロゲナーゼ、β−ケトチオラーゼ、アセチル−CoAアシルトランスフェラーゼ、プロピオニル−CoAカルボキシラーゼ、メチルマロニル−CoAエピメラーゼ、エノイル−CoAイソメラーゼ、2,4-ジエノイル−CoAレダクターゼ、脂肪酸アシル−CoAデヒドロゲナーゼ、及びメチルマロニル−CoAムターゼを含むβ-酸化に関与する酵素、ヘキソキナーゼ、グルコキナーゼ、ホスホグルコースイソメラーゼ、ホスホフルクトキナーゼ、アルドラーゼ、トリオースリン酸イソメラーゼ、グリセルアルデヒド−３−リン酸デヒドロゲナーゼ、ホスホグリセリン酸キナーゼ、ホスホグリセロムターゼ、エノラーゼ、及びピルビン酸キナーゼを含む解糖系に関与する酵素、クエン酸シンターゼ、アコニット酸ヒドラターゼ、イソクエン酸ヒドロゲナーゼ、2-オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ複合体、スクシニル-ＣｏＡシンテターゼ、コハク酸デヒドロゲナーゼ、フマル酸デヒドロゲナーゼ、及びリンゴ酸デヒドロゲナーゼを含むＴＣＡ回路に関与する酵素、α-酸化に関与する酵素、モノオキシゲナーゼ及びシトクロムＰ-450を含むω-酸化に関与する酵素、ＮＡＤＨデヒドロゲナーゼを含む電子伝達系に関与する酵素、リパーゼ、並びに、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（NAD）、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸（NADP）、補酵素Ａ、フラビンアデニンジヌクレオチド（FAD）、グアノシン５´-二リン酸（GDP）、及びアデノシン三リン酸（ATP）を含む補酵素から選択される一以上の酵素であることが好ましい。

さらに他の態様において、脂肪及び／又は脂肪酸を分解する酵素を具備する導電性のリアクタ・ゲルと、該リアクタ・ゲルの表面に接触して配置された表面電極とを具備し、前記リアクタ・ゲルは、生体表面に直接接触して配置されて、生体内の脂肪及び／又は脂肪酸を経皮的に取り込み、含有する前記酵素によって分解して生体の脂肪を消費することを特徴とする脂肪消費装置が提供される。ここで用いられるリアクタ・ゲル及び表面電極は、上記エネルギー発生装置と同様であることが好ましい。さらに、前記酵素分解反応によって生じた電気的エネルギーをモニターし、前記生体から取り込んだ脂肪及び／又は脂肪酸の分解量を制御するための制御装置をさらに具備することが好ましい。

本発明によれば、糖、脂肪又は脂肪酸を分解する酵素群を含有するリアクタ・ゲルを用い、生体から糖、脂肪又は脂肪酸を回収し、該酵素によって分解させてエネルギーを発生させることによって、何時でも何処でも簡便に使用できるエネルギー発生装置を提供することが可能である。さらに、生体内の脂肪や脂肪酸を燃料として用いることによって、エネルギーを生じさせると共に生体の脂肪を消費することも可能である。

以下、本発明の一つの態様に従ったエネルギー発生装置について説明する。

本発明のエネルギー発生装置は、生体から糖及び／又は脂肪及び／又は脂肪酸を回収し、酵素を用いて分解することによって電気的エネルギーを生じさせるものである。

生体内において、糖は代謝経路の一つである解糖系によって代謝される。脂肪は、リパーゼによって脂肪酸とグリセリンに分解され、グリセリンはグリセロール-3-リン酸を経てジヒドロキシアセトンリン酸（ＤＨＡＰ）になり、解糖経路に入って代謝される。一方、脂肪酸はミトコンドリアでβ-酸化によってアセチル-CoAにまで代謝される。アセチル-CoAはさらにＴＣＡ回路に入って代謝される。アセチル-CoAは、解糖系の最終産物であるピルビン酸の脱炭酸と補酵素Ａ（CoA）との結合によっても得られる。また、脂肪酸は
α酸化やω酸化によっても代謝される。

これらの代謝では、糖や脂肪等が有する化学的エネルギーを、代謝する過程でニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤ+）を還元して還元型ニコチナミドアデニンジヌクレオチドＮＡＤＨのような酸化還元エネルギー、すなわち電気的エネルギーに変換する。さらに、電子伝達系においてこれらのＮＡＤＨの電気エネルギーをプロトン勾配の電気的エネルギーに直接変換する。また、電子伝達系を介してニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸（ＮＡＤＰ+）を還元して還元型ニコチナミドアデニンジヌクレオチドリン酸（ＮＡＤＰＨ）のような電気的エネルギーに変換する機構もある。

これらの生体代謝は、発電効率が極めて高く、また、室温程度の穏やかな条件で反応が進行するという特徴を兼ね備えている。

本願発明のエネルギー発生装置は、このような代謝において生じた電気的エネルギー、即ち電子を電極に渡すことで電流を得るものであり、これらの代謝に関与する酵素を用いることを特徴とする。

本発明において用いられる酵素は、例えば、アシル−CoAシンセターゼ、アシル−CoAデヒドロゲナーゼ、エノイル−CoAヒドラターゼ、3-ヒドロキシアシル−CoAデヒドロゲナーゼ、β−ケトチオラーゼ、アセチル−CoAアシルトランスフェラーゼ、プロピオニル−CoAカルボキシラーゼ、メチルマロニル−CoAエピメラーゼ、エノイル−CoAイソメラーゼ、2,4-ジエノイル−CoAレダクターゼ、脂肪酸アシル−CoAデヒドロゲナーゼ、及びメチルマロニル−CoAムターゼを含むβ-酸化に関与する酵素、ヘキソキナーゼ、グルコキナーゼ、ホスホグルコースイソメラーゼ、ホスホフルクトキナーゼ、アルドラーゼ、トリオースリン酸イソメラーゼ、グリセルアルデヒド−３−リン酸デヒドロゲナーゼ、ホスホグリセリン酸キナーゼ、ホスホグリセロムターゼ、エノラーゼ、及びピルビン酸キナーゼを含む解糖系に関与する酵素、クエン酸シンターゼ、アコニット酸ヒドラターゼ、イソクエン酸ヒドロゲナーゼ、2-オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ複合体、スクシニル-ＣｏＡシンテターゼ、コハク酸デヒドロゲナーゼ、フマル酸デヒドロゲナーゼ、及びリンゴ酸デヒドロゲナーゼを含むＴＣＡ回路に関与する酵素、α-酸化に関与する酵素、モノオキシゲナーゼ及びシトクロムＰ-450を含むω-酸化に関与する酵素、ＮＡＤＨデヒドロゲナーゼを含む電子伝達系に関与する酵素、リパーゼ、並びに、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（NAD）、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸（NADP）、補酵素Ａ、フラビンアデニンジヌクレオチド（FAD）、グアノシン５´-二リン酸（GDP）、及びアデノシン三リン酸（ATP）を含む補酵素から選択される一以上の酵素であってよい。特に、脂肪酸はエネルギー効率が高く、この脂肪酸からエネルギーを発生させるのに必要な酵素又は補酵素であるために、アシル−CoAシンセターゼ、アシル−CoAデヒドロゲナーゼ、エノイル−CoAヒドラターゼ、3-ヒドロキシアシル−CoAデヒドロゲナーゼ、及びβ−ケトチオラーゼ、並びに、クエン酸シンターゼ、アコニット酸ヒドラターゼ、イソクエン酸ヒドロゲナーゼ、2-オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ複合体、スクシニル-ＣｏＡシンテターゼ、コハク酸デヒドロゲナーゼ、フマル酸デヒドロゲナーゼ、及びリンゴ酸デヒドロゲナーゼ、並びに、ＮＡＤ、ＦＡＤ、ＧＤＰ、及びＡＴＰ、並びに、ＮＡＤＨデヒドロゲナーゼ等の酵素から選択されることが好ましい。しかしながら、使用可能な酵素はこれらに限定されず、糖、脂肪又は脂肪酸の分解に有用なものであれば何れのものでもよい。

糖、脂肪又は脂肪酸を分解するこれらの酵素は、本発明においてリアクタ・ゲルに保持される。リアクタ・ゲルに含有される酵素の量は、リアクタ・ゲルの保存時間、エネルギー発生装置の使用時間、使用条件、及び酵素の安定性等の種々の要因に依存して決定される。

リアクタ・ゲルは、導電性を有するゲルであって、酵素を保持すると共に、糖、脂肪又は脂肪酸等の生体由来物質を回収して取り込み、ゲル内部において酵素分解反応を生じさせ得るゲルである。

リアクタ・ゲルとして用いられるゲルは、導電性を有し、用いられる酵素の酵素反応に適した条件を有するものであれば何れのものでも良いが、例えば寒天、ゼラチン、キサンタンガム、ローカストビーンガムカラギーナン、ジェランガム、タマリンドガム、カードラン、ペクチン、ファーセレラン、グアーガム、アルギン酸、アルギン酸ナトリウム、タラガム、カラヤガム、セルロース、その誘導体、ポリアクリル酸、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリイソブチレン等の合成高分子類及び共重合体等を用いることができ、或いはそれらを２種類以上混合して用いてもよく、また異なるゲルを組み合わせて用いてもよい。

さらに、リアクタ・ゲルは、適切な緩衝剤を含み、内部に保持する酵素の酵素反応に適したｐＨ及びイオン強度に維持されることが好ましい。所望される実際のｐＨは、使用される酵素に依存する。さらに、増粘剤、殺生物剤、保存剤、及び酵素安定剤を含む他の物質をリアクタ・ゲル中に添加してもよい。また、取扱いが容易であるように、適度な柔軟性、強度、水分含量等を有することが好ましい。さらに、生体表面に直接接触して配置したときに、生体表面に粘着するような粘着性を有することが好ましい。

一つの態様において、リアクタ・ゲルは生体表面に直接接触して配置され、好ましくはリアクタ・ゲルの粘着力によって生体表面に貼り付けられる。リアクタ・ゲルは、生体表面に貼り付けられることによって、生体表面から糖、脂肪、及び脂肪酸等を取り込むことが可能である。

リアクタ・ゲルはさらに、その表面に接触して配置された表面電極と接続され、リアクタ・ゲル内で生じた電子はこの表面電極に渡される。

図１に、本発明のエネルギー発生装置の原理の概念図を示した。皮下１４の遊離脂肪酸はリアクタ・ゲル１０に取り込まれて分解され、生じた電子は表面電極１２に回収される。電子は、後述するナノ電極１５を介して表面電極１２に伝達されることもできる。

表面電極は、リアクタ・ゲルと接触する面に電極端子を有しており、リアクタ・ゲル内で、糖、脂肪又は脂肪酸が分解されることによって生じた電子が、この端子によって表面電極に回収される。

この表面電極には、さらに蓄電池が接続されており、表面電極に回収された電子は蓄電池に充電される。或いは、蓄電池の代わりに電気機器が接続されても良く、この場合は表面電極に回収された電子（電気的エネルギー）は、該電気機器を動作させるために用いられる。

そのような電気機器は、例えば携帯電話や医療用機器、ミュージックプレイヤー、デジタルカメラ、携帯型電子機、モバイル型コンピューターなどであってよい。

また、医療用機器としては、体内埋め込み型の医療機器が好適に用いられる。体内埋め込み型の医療機器としては、例えば人工心臓等の人工臓器、心臓ペースメーカー、インシュリン等の体内薬液注入装置、又は血糖値測定機器等の体内モニタリング機器がある。従来、これらの体内埋め込み型の医療機器は患者の体内に埋め込まれた電池をエネルギー源とするため、電池が消耗した場合には電池を交換しなければならない。この場合、開腹等の手術が必要になり患者への負担が大きいので、できるだけ交換頻度を少なくすること、さらには電池を不要にすることが非常に有益である。体内に埋め込まれた電池を蓄電池として本発明のエネルギー源から電気を供給したり、体内埋め込み型の医療機器を動作させたりすることにより、これらを達成することができる。

電気を供給する方法としては、体内埋め込み型の医療機器の電源部から延長される電気的コネクターを生体外に配置して、これと本発明のエネルギー源を接続する方法がある。或いは、本発明のエネルギー源から、電気を電磁波エネルギー或いは光エネルギーとして、体表近くに埋め込まれた電磁波受信装置或いは受光装置を経由して、体内埋め込み型の医療機器にエネルギーを供給してもよい。この場合、エネルギー供給のための部材が生体外に一切露出しないので、コネクターの切断等の心配がなく、患者の生活行動への制限が少なく、非常に有益である。

図２は、本発明のエネルギー発生装置の一つの態様を表した模式図である。表面電極１２は、そのリアクタ・ゲル１０と接触する面に、＋極及び−極の端子２０を有する。表面電極１２はさらに、リアクタ・ゲル１０と接する面と異なる面に、コネクター２２を有し、該コネクター２２及び結線２４を介して蓄電池２６に接続される。リアクタ・ゲル１０は、生体表面に接着される。

なお、表面電極の端子２０は凸部として図示しているが、端子２０を突出させることなく表面電極１２の面を平滑にしてもよい。

図３は、本発明のエネルギー発生装置の他の態様を表した模式図である。図３のエネルギー発生装置においては、蓄電池２６はその一方の極でのみ表面電極１２と接続され、蓄電池２６の他の極は、直接リアクタ・ゲル１０と電気的に接続される。この場合、表面電極の端子２０は全て同一極とされる。

図示されたように、リアクタ・ゲルと表面電極は、例えばそれぞれ同じ寸法の平板状又はシート状に形成され、互いに密着するように配置されることが好ましい。

上記態様のエネルギー発生装置は、ベルトや包帯等の固定用補助具を具備してもよく、該固定用補助具によって生体表面に押圧されて固定されてもよい。

なお、リアクタ・ゲルと表面電極は取り外し可能に接着されることが好ましい。これによって、リアクタ・ゲルを交換することが可能になり、例えば一定時間の使用によって酵素の働きが低下したゲルや、劣化して分解反応が生じなくなったゲルを、新しいゲルと交換することが可能である。

また、リアクタ・ゲルは、成形が自由であり生体表面に塗布されることが可能なペースト状に調製されてもよく、生体表面にペースト状のリアクタ・ゲルを塗布し、その上から表面電極を配置して生体に装着してもよい。

リアクタ・ゲルは、生体表面に接触したとき、血液やリンパ液、組織液等の中に存在する遊離状態の糖や脂肪、脂肪酸を浸透作用や誘引作用によって経皮的にゲル内に取り込む。或いは、皮膚から分泌された脂肪又は脂肪酸、例えば皮脂などを取り込むこともできる。

それ故、リアクタ・ゲルは生体内の糖、脂肪又は脂肪酸を誘引するための薬剤、例えば、ビタミンＢ群をベースとした脂肪酸誘導薬、或いは脂肪酸と結合して移行を容易にする薬剤（例えばアルブミン、カルニチン）などをさらに含んでもよい。これらの薬剤をリアクタ・ゲルに含ませることによって、経皮的に生体に吸収させ、生体内の糖、脂肪、又は脂肪酸がリアクタ・ゲルに取り込まれるのを促進することができる。

このようにして、リアクタ・ゲルは生体から糖、脂肪又は脂肪酸を取り込み、上述したように、ゲル中に含まれる酵素によって分解して電気的エネルギーを生じさせる。生じた電気的エネルギーは、上述したように表面電極を介して蓄電池に充電されるか、或いは電気機器を動作させるために用いられる。

一つの態様において、本発明のエネルギー発生装置は、さらにナノ電極を備える。ナノ電極は、例えば炭素粒子（好ましくはカーボンナノチューブ）などを用いてもよく、リアクタ・ゲル内に分散され、且つ表面電極に電気的に接続される。或いは、表面電極上に形成され、リアクタ・ゲル内に挿入されてもよい。このナノ電極を備えることで、リアクタ・ゲル内部に生じた電子を効率よく回収し、無駄なく表面電極へ伝達することが可能である。

本発明のさらに他の態様を表す模式図を図４に示した。本態様のエネルギー発生装置は、蓄電池２６と接続し、且つリアクタ・ゲル近傍の生体表面に電気的に接続された第二の電極３２をさらに具備し、前記蓄電池２６を電力源として生体表面に電圧を印加することが可能である。生体表面に電圧を印加することによって、生体内に存在する糖及び／又は脂肪及び／又は脂肪酸を誘引し、リアクタ・ゲルへの取り込みを促進することができる。これは近年発達したイオントフォレシスを利用したものである。

イオントフォレシスとは、電気エネルギーを利用して主にイオン性薬物の生体膜透過を促進させる方法で、薬物の経皮吸収の促進を目的に利用される。電極を有する２つのリザバーを皮膚に貼付し、アニオン性薬物なら陰極槽に、カチオン性薬物なら陽極槽に封入して両リザバーの電極をつなげ、電圧を与えることによって、薬物が皮膚に移行し、同時に、薬物と対をなす内因性イオンが皮膚からリザバー中に抽出される。また、もう一方のリザバーでもイオン交換が引き起こされ、電気回路が成立する。さらに、皮膚に電圧を負荷すると陽極から陰極に向かって水が移動し、これに乗って解離しない薬物も経皮送達されるという方法である。

本発明のエネルギー発生装置では、生体に電圧を印加することによって糖、脂肪又は脂肪酸のリアクタ・ゲルへの移行を促進させることができる。一方で、前述した糖、脂肪又は脂肪酸を誘導する薬剤、又はそれらのリアクタ・ゲルへの移行を容易にする薬剤等を生体へ移行させることもできる。

ここで印加される電圧は、生体に過負荷を与えず、且つ脂肪酸等の誘引が効率よく行われるように調節されることが望ましく、好ましくはパルスが用いられる。

本態様ではさらに、初期作動用電力源３０を具備してもよい。初期作動用電力源３０を備えることによって、蓄電池２６が充電されるまでの間、該蓄電池２６の代わりに電力を供給することが可能である。

本発明のさらに他の態様を表す模式図を図５に示した。本態様において、エネルギー発生装置は、蓄電池２６と接続する超音波発生装置をさらに具備する。超音波発生装置は、例えば超音波発生素子３４に電圧を印加させる装置であってよく、該蓄電池２６を電力源として超音波を発生させ、生体に照射する。超音波を生体に照射することによって、生体内の糖及び／又は脂肪及び／又は脂肪酸の生体表面へのしみだしを促進することが可能である。

本態様も、上記態様と同様に初期作動用電力源３０を具備してもよく、蓄電池２６が充電されるまでの間、初期作動用電力源３０から電力を供給されることができる。

上記したような電圧の印加及び超音波の照射は、何れか単独で、又は同時に具備されてもよい。電圧を印加する装置、及び超音波発生装置は、本発明のエネルギー発生装置の表面電極と一体として構成されてもよい。

さらに、本発明のもう一つの態様において、生体から分泌された脂肪及び／又は脂肪酸を取り込み、分解してエネルギーを発生させるエネルギー発生装置が提供される。本態様では、リアクタ・ゲル、該リアクタ・ゲルの表面と接触して配置されることが可能な表面電極、及び、該表面電極と接続され、且つ該リアクタ・ゲルと電気的に接続可能な蓄電池又は電気機器とが用いられるが、それぞれ上記態様において用いられるものと同様のものでよい。但し、リアクタ・ゲルに含まれる酵素は脂肪又は脂肪酸を分解する酵素である。

本態様において、リアクタ・ゲルは、例えば薄いシート状に形成され、生体から分泌された脂肪及び／又は脂肪酸、例えば皮脂を、拭き取るなどして取り込む。或いは、拭き取り紙等を用いて、生体から分泌された脂肪及び／又は脂肪酸、例えば皮脂を、一旦拭き取った後、前記脂肪分をリアクタ・ゲルに移行せしめて、リアクタ・ゲルに取り込んでもよい。脂肪分を取り込んだリアクタ・ゲルは、表面電極と接触されて配置され、同時に蓄電池又は電気機器と電気的に接続され、リアクタ・ゲル中に取り込んだ脂肪又は脂肪酸が酵素分解されて生じた電子は、表面電極を介して蓄電池に充電されるか、或いは電気機器を動作させる。

従って、本態様のエネルギー発生装置は、生体に装着することなく、生体からの脂肪及び／又は脂肪酸を元にエネルギーを発生させ得る装置である。

さらに、本発明の他の側面から、生体の脂肪及び／又は脂肪酸を消費する脂肪消費装置が提供される。該脂肪消費装置は、脂肪及び／又は脂肪酸を分解する酵素を具備する導電性のリアクタ・ゲルと、該リアクタ・ゲルの表面に接触して配置された表面電極とを具備する。この脂肪消費装置に用いられるリアクタ・ゲル及び表面電極は、上記エネルギー発生装置と同様のものが用いられる。

脂肪消費装置におけるリアクタ・ゲルは、生体表面に貼り付けられるか、又は塗布されるなどして直接接触して配置され、生体内の脂肪又は脂肪酸を経皮的に取り込み、含有する酵素によって分解する。

生体内の脂肪又は脂肪酸を燃料として用いて減少させることによって、生体の脂肪を効率よく消費することができる。従って、例えば生体の所望の箇所に脂肪消費装置を施用することによって、部分的に脂肪を減少させることも可能であり、ダイエットツールとしても有効な装置である。

該脂肪消費装置は、上記したようなナノ電極をさらに備えてもよい。また、上述した電圧を印加する装置、及び超音波発生装置等をそのための電力源と共に備え、脂肪酸の消費効果をさらに高めてもよい。

なお、上述した各態様における、本発明のエネルギー発生装置又は脂肪消費装置を生体に装着する場合、生体内の糖、脂肪、又は脂肪酸を回収し過ぎることがないようにしなければならない。従って、一定量以上の糖や脂肪を分解できないように、例えばリアクタ・ゲルに含有される酵素量を調節してもよい。

また例えば、図６に示した模式図のように、制御装置３６を回路に組み込んでもよい。この制御装置３６は、酵素分解反応によって生じた電気的エネルギーをモニターし、生体から取り込んだ糖及び／又は脂肪及び／又は脂肪酸の分解量を検出し、分解量が所定の量を超過した場合に、例えば回路を切断するなどして反応を停止させる。或いは、一定時間が経過すると自動的に反応を停止させてもよい。また、上記態様のように、電圧を印加したり、超音波を照射したりする場合は、それらの動作を停止させ、脂肪等の分解効率を低下させてもよい。また、分解量が所定の量を超過したとき、警告音を発して使用者に知らせるなどしてもよい。

発電量から脂肪分解量を算出する場合、１日で脂肪50〜70ｇに相当する発電量を超えればそれ以上の稼動を中止することにしてもよい。１日当たり脂肪50〜70ｇの減少は、望ましい減量の目安となる値である。

以上説明した本発明のエネルギー発生装置は、生体内の糖、脂肪又は脂肪酸を電気に変え、健康維持を図ると共に発電することが可能な装置である。発電された電力は、例えばモバイル機器等に利用することによって、電力源のユビキタス化、即ち、どこでも電力の供給を可能とするものである。また、生体内に適用する医療機器等の電力源として用いることもでき、緊急時の充電などに適用できる。

さらに、本発明の一つの態様として、脂肪消費装置を提供することもでき、容易・確実・安全であり且つ生体を損傷しないダイエット装置としても適用することができる。

さらに、本発明のエネルギー発生装置を応用して、育毛促進のための装置を提供することもできる。育毛促進装置は、例えば、頭皮に装着し、頭皮から過剰な脂肪等を含む油脂を吸収して、頭皮を清潔且つ育毛に適した状態に保ち、さらに発電した電気でパルス波を与え、育毛活動を促進する装置としてもよい。リアクタ・ゲルには、育毛剤等を含有させ、経皮的に吸収させてもよい。

エネルギー発生装置の原理の概念図。エネルギー発生装置の一つの態様を表した模式図。エネルギー発生装置の一つの態様を表した模式図。第二の電極を有するエネルギー発生装置の一つの態様を表した模式図。超音波発生素子を有するエネルギー発生装置の一つの態様を表した模式図。制御装置を有するエネルギー発生装置の一つの態様を表した模式図。

符号の説明

１０…リアクタ・ゲル、１２…電極、１４…皮下、１５…ナノ電極、１６…毛細血管、１８…皮脂腺、２０…端子、２２…コネクター、２４…結線、２６…蓄電池、３０…初期作動用電力源、３２…第二の電極、３４…超音波発生素子、３６…制御装置。

Claims

糖及び／又は脂肪及び／又は脂肪酸を分解する酵素を具備する導電性のリアクタ・ゲルと、
該リアクタ・ゲルの表面に接触して配置された表面電極と、
前記表面電極及び前記リアクタ・ゲルに電気的に接続された蓄電池又は電気機器とを具備し、
前記リアクタ・ゲルは、生体表面に直接接触して配置されたときに、生体から糖及び／又は脂肪及び／又は脂肪酸を取り込んで、該ゲル内に含まれる前記酵素によってこれら生体由来成分を分解し、該酵素分解反応で生じた電気的エネルギーによって前記蓄電池が充電されるか又は前記電気機器が動作されることを特徴とするエネルギー発生装置。
前記リアクタ・ゲルは、前記表面電極から取り外し可能であることを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー発生装置。
前記リアクタ・ゲルは、生体内の糖及び／又は脂肪及び／又は脂肪酸を誘引するための薬剤をさらに具備し、該薬剤は生体表面から経皮吸収されることを特徴とする、請求項１〜２の何れか一項に記載のエネルギー発生装置。
前記リアクタ・ゲル内に分散され、且つ前記表面電極に電気的に接続されたナノ電極をさらに具備する、請求項１〜３の何れか一項に記載のエネルギー発生装置。
前記蓄電池と接続し、且つ生体表面に電気的に接続された第二の電極をさらに具備し、前記蓄電池を電力源として生体表面に電圧を印加することによって、生体内に存在する糖及び／又は脂肪及び／又は脂肪酸を誘引することを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載のエネルギー発生装置。
前記生体表面に印加される電圧はパルスである、請求項５に記載のエネルギー発生装置。
超音波発生装置をさらに具備し、前記蓄電池を電力源として超音波を発生することによって生体内の糖及び／又は脂肪及び／又は脂肪酸の生体表面へのしみだしを促進することを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載のエネルギー発生装置。
前記蓄電池が充電されるまでの間、該蓄電池の代わりに電力を供給するための初期作動用電力源をさらに具備する、請求項５〜７の何れか一項に記載のエネルギー発生装置。
前記酵素分解反応によって生じた電気的エネルギーをモニターし、前記生体から取り込んだ糖及び／又は脂肪及び／又は脂肪酸の分解量を制御するための制御装置をさらに具備する、請求項１〜８の何れか一項に記載のエネルギー発生装置。
脂肪及び／又は脂肪酸を分解する酵素を具備する導電性のリアクタ・ゲルと、
該リアクタ・ゲルの表面と接触して配置されることが可能な表面電極と、
前記表面電極と接続され、且つ前記リアクタ・ゲルと電気的に接続可能な蓄電池又は電気機器とを具備し、
前記リアクタ・ゲルは、生体から分泌された脂肪及び／又は脂肪酸を回収して取り込んだ後、前記表面電極に接触されると共に前記蓄電池又は前記電気機器と電気的に接続され、取り込んだ脂肪及び／又は脂肪酸を前記酵素によって分解し、該酵素分解反応で生じた電気的エネルギーによって前記蓄電池が充電されるか又は前記電気機器が動作されることを特徴とするエネルギー発生装置。
前記酵素は、アシル−CoAシンセターゼ、アシル−CoAデヒドロゲナーゼ、エノイル−CoAヒドラターゼ、3-ヒドロキシアシル−CoAデヒドロゲナーゼ、β−ケトチオラーゼ、アセチル−CoAアシルトランスフェラーゼ、プロピオニル−CoAカルボキシラーゼ、メチルマロニル−CoAエピメラーゼ、エノイル−CoAイソメラーゼ、2,4-ジエノイル−CoAレダクターゼ、脂肪酸アシル−CoAデヒドロゲナーゼ、及びメチルマロニル−CoAムターゼを含むβ-酸化に関与する酵素、ヘキソキナーゼ、グルコキナーゼ、ホスホグルコースイソメラーゼ、ホスホフルクトキナーゼ、アルドラーゼ、トリオースリン酸イソメラーゼ、グリセルアルデヒド−３−リン酸デヒドロゲナーゼ、ホスホグリセリン酸キナーゼ、ホスホグリセロムターゼ、エノラーゼ、及びピルビン酸キナーゼを含む解糖系に関与する酵素、クエン酸シンターゼ、アコニット酸ヒドラターゼ、イソクエン酸ヒドロゲナーゼ、2-オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ複合体、スクシニル-ＣｏＡシンテターゼ、コハク酸デヒドロゲナーゼ、フマル酸デヒドロゲナーゼ、及びリンゴ酸デヒドロゲナーゼを含むＴＣＡ回路に関与する酵素、α-酸化に関与する酵素、モノオキシゲナーゼ及びシトクロムＰ-450を含むω-酸化に関与する酵素、ＮＡＤＨデヒドロゲナーゼを含む電子伝達系に関与する酵素、リパーゼ、並びに、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（NAD）、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸（NADP）、補酵素Ａ、フラビンアデニンジヌクレオチド（FAD）、グアノシン５´-二リン酸（GDP）、及びアデノシン三リン酸（ATP）を含む補酵素から選択される一以上の酵素である、請求項１〜１０の何れか一項に記載のエネルギー発生装置。
脂肪及び／又は脂肪酸を分解する酵素を具備する導電性のリアクタ・ゲルと、
該リアクタ・ゲルの表面に接触して配置された表面電極とを具備し、
前記リアクタ・ゲルは、生体表面に直接接触して配置されて、生体内の脂肪及び／又は脂肪酸を経皮的に取り込み、含有する前記酵素によって分解して生体の脂肪を消費することを特徴とする脂肪消費装置。
前記酵素分解反応によって生じた電気的エネルギーをモニターし、前記生体から取り込んだ脂肪及び／又は脂肪酸の分解量を制御するための制御装置をさらに具備する、請求項１２に記載の脂肪消費装置。
前記電気機器が生体内に埋め込まれた電気機器であることを特徴とする、請求項１〜９の何れか一項に記載のエネルギー発生装置。