(57)【要約】【課題】磁気抵抗効果素子で検出可能な磁性材料を含む経口投与用組成物を服薬又は摂取したか否かを確認できる、経口投与用組成物、その検出装置及び検出方法を提供する。【解決手段】体外に配置された磁気抵抗効果素子１０で検出可能な磁性材料を含む経口投与用組成物２０により上記課題を解決する。この経口投与用組成物２０は、医薬品、健康食品、機能性食品、栄養補助食品、サプリメント、保健機能食品、特定保健用食品、栄養機能性食品、又は機能性表示食品等であり、磁性材料は、酸化鉄であることが好ましい。検出装置１は、その経口投与用組成物２０を検出する装置であって、消化管内に経口投与用組成物２０が存在しているか否かを検出する磁気抵抗効果素子１０を備え、その磁気抵抗効果素子１０が振幅するように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
体外に配置された磁気抵抗効果素子で検出可能な磁性材料を含む、経口投与用組成物。
【請求項２】
前記磁性材料が、酸化鉄である、請求項１に記載の経口投与用組成物。
【請求項３】
前記磁性材料が、磁鉄鉱又は磁赤鉄鉱である、請求項１に記載の経口投与用組成物。
【請求項４】
前記磁性材料が、磁化処理されている、請求項１に記載の経口投与用組成物。
【請求項５】
前記経口投与用組成物が、医薬品、健康食品、機能性食品、栄養補助食品、サプリメント、保健機能食品、特定保健用食品、栄養機能性食品、又は機能性表示食品である、請求項１に記載の経口投与用組成物。
【請求項６】
前記磁性材料が、前記経口投与用組成物内に含まれる、前記経口投与用組成物の表面を覆っている、前記経口投与用組成物の表面に印刷されている、から選ばれる１又は２以上である、請求項１に記載の経口投与用組成物。
【請求項７】
請求項１に記載の経口投与用組成物を検出する装置であって、消化管内に前記経口投与用組成物が存在しているか否かを検出する磁気抵抗効果素子を備え、前記磁気抵抗効果素子が振幅する、経口投与用組成物検出装置。
【請求項８】
前記磁気抵抗効果素子が、前記消化管内の経口投与用組成物に対して、前後方向、左右方向、上下方向及び斜め方向から選ばれる１又は２以上の方向に振幅する、請求項７に記載の経口投与用組成物検出装置。
【請求項９】
前記振幅の振動周波数が、１〜２００Ｈｚの範囲内である、請求項７に記載の経口投与用組成物検出装置。
【請求項１０】
前記振幅の振動周波数が、１〜２０Ｈｚの範囲内である、請求項７に記載の経口投与用組成物検出装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の経口投与用組成物を検出する方法であって、振幅する磁気抵抗効果素子を備えた検出装置により、消化管内に前記経口投与用組成物が存在しているか否かを検出する、経口投与用組成物検出方法。
【請求項１２】
前記検出装置を、胸部及び腹部を含む胴部のいずれかの位置に１又は２以上設置する、請求項１１に記載の経口投与用組成物検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、経口投与用組成物を服薬又は摂取したか否かを確認できる、経口投与用組成物、その検出装置及び検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医薬品等の経口投与用組成物は、決められた日時に決められた量を確実に服用することが所定の効果を発揮する点で望ましい。飲み忘れの他、過剰服用や重複服用は、医薬品等の効果が得られなくなるおそれがあるとともに、医師の治療計画を乱す等の問題がある。こうした問題に対し、患者に、医薬品等の服用状況をメモ等に記録して飲み忘れや重ね飲み等を防止するように指導がなされてきた。
【０００３】
しかし、患者自身がきちんと記録することができればよいが、記録することを忘れたり、不正確な記録を行ったりすることがあり、服薬管理としては十分と言い難かった。こうした問題を解決するため、近年では、スマートフォンのアプリケーションソフトを活用した服薬管理が種々提案されている。
【０００４】
一例として、特許文献１では、介護施設職員や患者が服薬時間に服用を見逃してしまっても、訪問薬局がリアルタイムで把握することが可能で、薬の服用の管理を図り、飲み忘れを防止できる服薬管理システム及びそれに使用する服薬検出装置が提案されている。この服薬管理システムは、表面に４列に配設される各ポケットと、各ポケット内に収納される薬の有無を感知する赤外線センサと、薬を服用する時間に点灯するＬＥＤライトと、赤外線センサ及びＬＥＤライト制御する制御手段とを備えた服薬検出装置本体と、前記制御手段の制御情報をネットワークを介して設定するとともに、ポケット内に収納される薬の有無についての情報を表示画面に表示する端末装置と、前記制御情報及び前記赤外線センサより得られたデータを格納するデータベースとから構成されるというものである。
【０００５】
他方、特許文献２では、薬剤及び永久磁石を有する一服の薬物の摂取を検出することによって薬物療法のコンプライアンスを計測する装置が提案されている。この装置は、ネックレス上に互いに離隔して配置された少なくとも２つの磁界センサを含み、それぞれの磁界センサは、磁界センサから信号を受信して磁界センサの間における永久磁石の通過を判定するべくマイクロプロセッサとの電子的通信状態にあるというものである。この装置では、トレーサは、シリコーン又はその他のポリマーに基づいた生体適合性を有する材料によってコーティングされた小さな円板形状の希土類永久磁石であり、組織を貫通する磁界を生成し、且つ、食道を通過することに伴う一服の薬物の動きに関する必要な情報を検出器に提供するように作用するというものである。検出装置は、首の周りに配置される着用可能な高分解能の磁界センサアレイであり、トレーサが食道を通過する際にその向きとは無関係にトレーサを検出可能であるとされている。なお、磁界センサとしては、ホール効果、磁気−抵抗型、及び磁気−誘導型センサを使用可能であり、磁気−誘導型センサが好ましいとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１８−９４４４０号公報
【特許文献２】特開２００９−５３５１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、スマートフォンの操作やアプリケーションソフトの取り扱いが可能な患者以外は十分に服薬管理できないおそれがある。また、特許文献２に記載の技術は、円板形状の希土類永久磁石をトレーサとするので、形状的な制約や永久磁石が有する大きな保磁力の影響を考えなければならない。また、ネックレス上に離間して設けられた２つの磁界センサは、食道を通過する際のトレーサを検出するが、通過が早く、正確な検出ができないおそれがある。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、医薬品の服薬状況、健康食品や機能食品の摂取状況等、経口投与用の各種組成物を服薬又は摂取したか否かを確認できる、経口投与用組成物、その検出装置及び検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明に係る経口投与用組成物は、体外に配置された磁気抵抗効果素子で検出可能な磁性材料を含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る経口投与用組成物は磁性材料を含むので、消化管内に存在する経口投与用組成物を体外に配置された磁気抵抗効果素子を振幅することにより検出することができる。その結果、経口投与用組成物が経口投与されたことを確認でき、例えばその検出時間等の検出記録を出力することで、患者以外にも、家族、医師、看護師、介護士等が服薬状況や、健康食品や機能食品の摂取状況を確認することができる。経口投与用組成物に含まれる磁性材料は大きな保磁力を有しない磁化可能な磁性材料である点でも好ましく使用できる。磁化可能な磁性材料は、それが含まれる経口投与用組成物の製造後に磁化されていてもよいし、製造前に磁化されていてもよく、本発明に係る検出装置で検出される前であれば、いつ磁化されていてもよい。
【００１１】
本発明に係る経口投与用組成物において、含まれる前記磁性材料は、磁化可能であり、磁気抵抗効果素子により検出できるものであれば特に限定はされないが、好ましくは酸化鉄である。酸化鉄は、医薬品や食品の添加物として公知であり、経口服用が可能な物質である。
【００１２】
本発明に係る経口投与用組成物が、医薬品、健康食品、機能性食品、栄養補助食品、サプリメント、保健機能食品、特定保健用食品、栄養機能性食品、又は機能性表示食品である。こうすることにより、服薬状況や、健康食品や機能食品の摂取状況を確認することができる。前記経口投与用組成物の形状は、本願発明の効果を奏するものであれば特に限定はされないが、例えば、錠剤、カプセル剤、顆粒等が挙げられる。
【００１３】
本発明に係る経口投与用組成物に含まれる磁性材料は、前記経口投与用組成物内に含まれていてもよく、前記経口投与用組成物の表面を覆っていてもよく、前記経口投与用組成物の表面に印刷されていてもよく、又はこれらの組み合わせであってもよい。こうすることにより、種々の形態で磁性材料を経口投与用組成物に含ませることができる。
【００１４】
（２）本発明に係る経口投与用組成物検出装置は、上記本発明に係る経口投与用組成物を検出する装置であって、消化管内に前記経口投与用組成物が存在しているか否かを検出する磁気抵抗効果素子を備え、前記磁気抵抗効果素子が振幅することを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、磁性材料を含む経口投与用組成物が消化管内に存在しているか否かを検出することができる。その結果、経口投与用組成物を服薬又は摂取しているか否かを確認でき、例えばその検出時間等の検出情報を出力することで、患者以外にも、家族、医師、看護師、介護士等が服薬状況や、健康食品や機能食品の摂取状況を確認することができる。本発明にいう「経口投与用組成物が消化管内に存在する」とは、経口投与用組成物が投与前の状態で存在する場合のみならず、消化管内で分解、溶解した状態で存在する場合も含まれる。
【００１６】
本発明に係る経口投与用組成物検出装置において、前記磁気抵抗効果素子が、前記消化管内の経口投与用組成物に対して、前後方向、左右方向、上下方向及び斜め方向から選ばれる１又は２以上の方向に振幅する。こうすることにより、経口投与用組成物が消化管内で静止又は略静止した状態であっても、磁気抵抗効果素子を振幅させることで磁性材料を含む経口投与用組成物を容易に検出することができる。
【００１７】
本発明に係る経口投与用組成物検出装置において、前記磁気抵抗効果素子の振幅の振動周波数は、１〜２００Ｈｚの範囲内である。外部ノイズや、電気回路又はモーター等から発生する装置内ノイズ等のノイズの少ない周波数領域が好ましく、特に好ましい周波数領域は１〜２０Ｈｚの範囲内である。こうすることにより、ノイズとの重複を避けることができ、経口投与用組成物が服薬又は摂取されていることを、ノイズの影響を極力抑制した状態で検出することができる。
【００１８】
（３）本発明に係る経口投与用組成物検出方法は、上記本発明に係る経口投与用組成物を検出する方法であって、振幅可能な磁気抵抗効果素子を備えた検出装置により、消化管内に前記経口投与用組成物が存在しているか否かを検出することを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る経口投与用組成物検出方法において、前記検出装置を、胸部及び腹部を含む胴部のいずれかの位置に１又は２以上設置する。こうすることにより、被検出者の事情に応じて、必要な箇所に設けて、経口投与用組成物の服薬状況や摂取状況を正確に確認することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、従来の服薬管理手段とは異なる構成により、医薬品の服薬状況、健康食品や機能食品の摂取状況等、経口投与用の各種組成物を服薬又は摂取したか否かを確認できる、経口投与用組成物、その検出装置及び検出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る経口投与用組成物の検出装置を装着する態様を示す模式図である。
【図２】磁性材料を含む経口投与用組成物の例である。
【図３】図２（Ａ）〜（Ｈ）の形態で磁性材料を経口投与用組成物に含有させたときの残留磁化の測定結果である。
【図４】磁性材料の種類と残留磁化との関係である。
【図５】磁性材料の配合量と残留磁化との関係である。
【図６】磁気抵抗効果素子の一例を示す構成図である。
【図７】錠剤試料がゴムチューブを通過するときのＴＭＲ素子での検出実験の結果である。
【図８】錠剤試料を摂取したときの検出結果であり、（Ａ）は首の位置に検出装置を設置した場合の結果であり、（Ｂ）は胃の位置に検出装置を設置した場合の結果である
【図９】検出装置を３Ｈｚ〜１３．３３Ｈｚで振動させたときの結果である。
【図１０】図９の結果について、平均値でゼロ補正するとともに、バンドパスフィルタ処理した後の結果である。
【図１１】検出装置を１ｍｍ〜４ｍｍの範囲で振幅させたとき結果（Ａ）と、その結果について、平均値でゼロ補正するとともに、バンドパスフィルタ処理した後の結果（Ｂ）である。
【図１２】ｙ＝０．０ｍｍ、ｚ＝０．０ｍｍにおける、磁場強度のｘ方向距離依存性と、逆二乗減衰でフィッティングをした結果である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明に係る経口投与用組成物、その検出装置及び検出方法について図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は図示の実施形態に限定されるものではない。
【００２３】
［経口投与用組成物、その検出装置及び検出方法］
本発明に係る経口投与用組成物２０は、体外に配置された磁気抵抗効果素子（以下、ＴＭＲ素子ともいう。）１０で検出可能な磁性材料を含むことを特徴とする。この経口投与用組成物としては、医薬品、健康食品、機能性食品、栄養補助食品、サプリメント、保健機能食品、特定保健用食品、栄養機能性食品、又は機能性表示食品等を例示できる。
【００２４】
また、本発明は、上記経口投与用組成物２０を検出する装置及び方法を提供する。経口投与用組成物の検出装置１は、例えば図１に示すように、消化管内に経口投与用組成物２０が存在しているか否かを検出する磁気抵抗効果素子１０を備える装置であり、経口投与用組成物の検出方法は、磁気抵抗効果素子１０を備えた検出装置１により、消化管内に経口投与用組成物２０が存在しているか否かを検出する方法である。
【００２５】
こうした経口投与用組成物２０は、磁性材料２１を含むので、消化管内に存在する経口投与用組成物２０を体外に配置された磁気抵抗効果素子１０を振幅することにより検出することができる。その結果、経口投与用組成物２０が経口投与されたことを確認でき、例えばその検出時間等の検出記録を出力することで、患者以外にも、家族、医師、看護師、介護士等が服薬状況や、健康食品や機能食品の摂取状況を確認することができる。経口投与用組成物２０に含まれる磁性材料２１は、大きな保磁力を有しない磁化可能な磁性材料である点でも好ましく使用できる。さらに、その経口投与用組成物２０の検出装置及び検出方法は、磁化された磁性材料２１を含む経口投与用組成物２０が消化管内に存在しているか否かを検出することができる。
【００２６】
なお、ＴＭＲ素子１０は、磁歪効果によって起こる磁化の角度変化を検出するものではなく、反平行結合膜構造体１５（図６参照）を有し、測定対象部位５０にある被検出対象の経口投与用組成物２０（図１参照）から発生した磁界を空間的にとらえ、とらえた磁界の変化を磁化の角度変化として検出し、その角度変化をＴＭＲ効果によって抵抗の変化（電流の変化）として読み出すというものである。
【００２７】
以下、経口投与用組成物、検出装置及び検出方法の各構成要素を詳しく説明する。
【００２８】
［経口投与用組成物］
経口投与用組成物２０は、図２に示すように、組成物材料２２と磁性材料２１とを少なくとも含んでいる。本発明は、そうした経口投与用組成物２０が、ＴＭＲ素子１０で検出可能な磁性材料２１を含んでおり、その磁性材料２１をＴＭＲ素子１０で検出することに特徴がある。
【００２９】
（組成物材料）
組成物材料２２は特に限定されず、例えば医薬品においては、有効成分の他、賦形剤、結合剤、崩壊剤等の添加剤を含んでいてもよい。また、健康食品や機能食品においては、それら食品の主成分の他、各種の副成分や添加剤を含んでいてもよい。
【００３０】
（磁性材料）
磁性材料２１は、服用又は摂取する物質として無害である必要があり、さらに微量でもＴＭＲ素子１０で検出可能な磁気特性を有するものである必要がある。本発明では、医薬品や食品の添加物として公知の酸化鉄を用いることが望ましい。酸化鉄としては、赤鉄鉱（ヘマタイト、α−Ｆｅ２Ｏ３）、磁鉄鉱（マグネタイト、Ｆｅ３Ｏ４）、磁赤鉄鉱（マグヘマイト、γ−Ｆｅ２Ｏ３）、褐鉄鉱（リモナイト、Ｆｅ２Ｏ３・ｎＨ２Ｏ、ｎ＝０．５〜４）、メタリン酸処理マグネタイト等を挙げることができる。なかでも、磁化処理により高い残留磁化を保持させることができるという観点から、磁鉄鉱（マグネタイト、Ｆｅ３Ｏ４）、磁赤鉄鉱（マグヘマイト、γ−Ｆｅ２Ｏ３）を好ましく挙げることができる。
【００３１】
これらの磁性材料は、磁化処理により、少なくとも０．００３ｅｍｕ以上の残留磁化であることが望ましい。こうした残留磁化を有した磁性材料は、ＴＭＲ素子１０で正確に検出することができる。磁化処理としては、永久磁石での磁化処理や電磁界場での磁化処理を挙げることができる。磁化方向は特に限定されない。ここでは残留磁化の下限を０．００３ｅｍｕとしているが、この残留磁化は、マグネタイト０．５ｍｇ配合したときの値であり、この程度の残留磁化でもＴＭＲ素子の感度や増幅手段等により検出することが可能である。なお、このときの残留磁化は、振動試料型磁力計（後述のように例えば東英工業株式会社製のＶＳＭ−５）で測定した値であり、ｅｍｕはＣＧＳーＧａｕｓｓ系の単位である。
【００３２】
残留磁化が少なくとも０．００３ｅｍｕ以上の場合でも、例えば０．０１ｅｍｕ以下のように残留磁化が小さい場合には、感度の高いＴＭＲ素子１０を採用した場合であっても検出が容易ではない。そのような場合は、アンプ回路で信号を増幅する等して検出できるようにする必要がある。したがって、残留磁化は高い方が好ましい。一方、残留磁化を高くするためには、磁性材料の量を増せばよいが、多量の磁性材料を経口投与用組成物に含ませることもできれば避けたいので、ＴＭＲ素子１０で検出可能な最小限の磁性材料を経口投与用組成物に含ませることが望ましい。したがって、磁化処理により磁性材料が持つことができる残留磁化の大きさと、経口投与用組成物に含有させることができる磁性材料の量と、ＴＭＲ素子１０の感度と、アンプ回路等とを考慮して、それぞれを選択及び調整することが望ましい。ＴＭＲ素子１０については、磁性材料の残留磁化やアンプ回路等で検出可能であれば、入手しやすい汎用のＴＭＲ素子であっても、高感度のＴＭＲ素子であってもよい。なお、後述する結果で示すように、磁性材料の残留磁化が０．２ｅｍｕ以上であることが好ましく、ＴＭＲ素子での検出をより容易にすることができる。
【００３３】
磁性材料は、粉末形状であっても、顆粒形状であっても、ペレット形状であってもよい。粉末形状の場合は、平均粒径が１〜１００μｍの範囲内であることが望ましいが、特に限定されない。なお、平均粒径は、レーザー回折式粒度分布計や顕微鏡観察等で複数測定した値の平均値で評価できる。
【００３４】
磁性材料を経口投与用組成物２０に含ませる態様も特に限定されないが、例えば、（１）経口投与用組成物２０中にコアタブレットとして磁性材料を含ませてもよいし、（２）経口投与用組成物２０の表面を覆うように磁性材料をコーティングしてもよいし、（３）経口投与用組成物２０の表面の少なくとも片面に磁性材料を印刷したものであってもよい。磁性材料は、これらから選ばれる１又は２以上の態様で含有させることができる。こうした態様により、磁性材料の磁化特性を考慮して種々の形態で経口投与用組成物に含ませることができる。
【００３５】
図２は、磁性材料を経口投与用組成物に含ませた態様の例である。図２（Ａ）は、コアタブレット型磁性材料を円形錠剤型経口投与用組成物の中に含有（円形素錠内）させたものである。図２（Ｂ）は、コアタブレット型磁性材料を長円形錠剤型経口投与用組成物の中に含有（棒状素錠内）させたものである。図２（Ｃ）は、より小径のコアタブレット型磁性材料を円形錠剤型経口投与用組成物の中に含有（円形核錠内）させたものである。図２（Ｄ）は、より小径のコアタブレット型磁性材料を長円形錠剤型経口投与用組成物の中に含有（棒状核錠内）させたものである。図２（Ｅ）は、円形錠剤型経口投与用組成物の全体を覆うように磁性材料をコーティングしたものである。図２（Ｆ）は、長円形錠剤型経口投与用組成物の全体を覆うように磁性材料をコーティングしたものである。図２（Ｇ）は、円形錠剤型経口投与用組成物の片面に磁性材料を円形状に印刷したものである。図２（Ｈ）は、円形錠剤型経口投与用組成物の片面に磁性材料を棒形状に印刷したものである。なお、これらの例は、乳糖水和物、低置換度ヒドロキシプロピルセルロース、ステアリン酸マグネシウム、ヒプロメロース、ポリエチレングリコール、タルク、酸化チタンからなる主成分材料２０８ｍｇに対し、マグネタイト１．５ｍｇを磁性材料として任意の形態で含有させたものである。円形錠剤は、直径８ｍｍ、厚さ３．５ｍｍであり、長円形錠剤は、長径１２ｍｍ、短径６ｍｍ、厚さ３ｍｍである。
【００３６】
図３は、図２（Ａ）〜（Ｈ）の形態で磁性材料（マグネタイト粒子１．５ｇ）を経口投与用組成物に含有させたときの残留磁化の測定結果である。測定は、振動試料型磁力計（例えば東英工業株式会社製のＶＳＭ−５）により測定した結果である。磁性材料の種類と配合量が同じ場合、図２（Ｃ）（Ｄ）のように、磁性材料をより小径化した核として錠剤内に含有させたものが大きな残留磁化を示していた。この結果より、磁性粒子からなる磁性材料を圧縮成形して小径化することにより、磁性粒子間の距離／接触点が増加し、残留磁化を大きくする相乗効果を生じていると考えられる。
【００３７】
図４は、磁性材料の種類と残留磁化との関係であり、図５は、磁性材料の配合量と残留磁化との関係である。これらの関係より、メタリン酸処理マグネタイトの残留磁化は、マグネタイトの約２倍になり、マグヘマイトの残留磁化は、マグネタイトの約１０倍であった。マグネタイト及びマグヘマイトの残留磁化は、配合量に比例していた。なお、アスペクト比（円形と棒状）による著しい差異はなかった。
【００３８】
［ＴＭＲ素子］
ＴＭＲ素子１０は特に限定されず、測定対象部位にある被検出対象の経口投与用組成物から発生した磁界を空間的にとらえ、とらえた磁界の変化を磁化の角度変化として検出し、その角度変化をＴＭＲ効果によって抵抗の変化（電流の変化）として読み出す原理を実現できるＴＭＲ素子を適用できる。ＴＭＲ素子は、そうした検出ができるものであれば、その種類は特に限定されず、測定感度の高いハイスペックなＴＭＲ素子であってもよいし、種々の用途の民生用として上市されているＴＭＲ素子であってもよい。ＴＭＲ素子１０の例としては、図６に示すように、強磁性金属磁化固定層（磁化固定層という。）１１と、絶縁層１３と、強磁性金属磁化自由層（磁化自由層という。）１２とを有している。こうしたＴＭＲ素子１０は、磁化固定層１１の磁化と磁化自由層１２の磁化との相対角度により抵抗が変化する。磁化固定層１１及び磁化自由層１２を構成する磁性材料は特に限定されないが、例えば、ＣｏＦｅＢ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、ＣｏＦｅＮｉＢ合金等を挙げることができる。また、絶縁層１３としては、ＭｇＯ等を好ましく挙げることができ、高い磁気抵抗比が得られる。
【００３９】
ＴＭＲ素子１０では、図６に示すように、磁化自由層１２及び磁化固定層１１の一方又は両方が反平行結合膜構造体１５になっていることが好ましい。反平行結合膜構造体１５を備えるＴＭＲ素子１０は、測定対象部位５０にある被検出対象の経口投与用組成物２０から発生した磁界を空間的にとらえ、とらえた磁界の変化を磁化の角度変化として検出し、その角度変化をＴＭＲ効果によって抵抗の変化（電流の変化）とすることができるので、本発明で好ましく適用できる。
【００４０】
反平行結合膜構造体１５は、第１の強磁性層１５ａと、第２の強磁性層１５ｂと、第１の強磁性層１５ａと第２の強磁性層１５ｂとの間に挟まれる極薄非磁性層１５ｃとを有している。第１の強磁性層１５ａの磁化と第２の強磁性層１５ｂの磁化とは、反平行になる交換結合力を有している。第１の強磁性層１５ａ及び第２の強磁性層１５ｂについては特に限定されず、本発明の効果を奏することができる磁性材料を採用することができる。反平行結合膜構造体１５では、極薄非磁性層１５ｃの膜厚に依存して２つの強磁性層１５ａ，１５ｂの磁化に交換相互作用が働き、ある膜厚でお互いの磁化が反平行に向くように強く結合する。
【００４１】
反平行結合膜構造体１５の一例としては、第１の強磁性層１５ａ及び第２の強磁性層１５ｂの一方をＣｏＦｅＢ合金又はＣｏＦｅ合金とし、他方を面心立方構造を有するＣｏＦｅ合金又はＮｉＦｅ合金とすることができる。また、極薄非磁性層１５ｃとしては、Ｒｕ層等を挙げることができ、その厚さは例えば０．８ｎｍ前後であることが好ましい。なお、ＣｏＦｅ合金又はＮｉＦｅ合金は、通常、下地層を介して形成されている。下地層としては、Ｔａ／Ｒｕ等の積層膜を好ましく挙げることができる。
【００４２】
これらの各層は、熱酸化膜付きの基板上に、超高真空スパッタリング法等の各種の成膜手段で形成することができる。また、必要に応じて例えば３００℃前後で熱処理が施されていることが好ましい。この範囲内の温度での熱処理により、高い反平行結合強度を有する反平行結合膜構造体１５を作製することができる。これらの各層が設けられる基板としては、耐熱性と耐エッチング液性のあるシリコン基板や石英基板等を挙げることができる。シリコン基板や石英基板は、成膜工程や耐熱性に優れるので、好ましく適用できる。
【００４３】
（ＴＭＲ素子の動作）
ＴＭＲ素子１０は、消化管内の経口投与用組成物２０に対して、前後方向、左右方向、上下方向及び斜め方向から選ばれる１又は２以上の方向に振幅する。こうすることにより、経口投与用組成物２０が消化管内で静止又は略静止した状態であっても、ＴＭＲ素子１０を振幅させることで経口投与用組成物２０に含まれる磁性材料を検出することができる。
【００４４】
ＴＭＲ素子１０の振幅方向（揺動方向ともいう。）は、上記した各方向又はそれらを組み合わせた方向であれば特に限定されない。ＴＭＲ素子１０を振幅させて得られる検出信号は、経口投与用組成物に含まれる磁性材料が形成する磁場によって少なからず影響されるが、磁性材料の残留磁化の大きさや、ＴＭＲ素子の感度、振幅方向、振幅の大きさ等を調整することで、その影響を最小限にすることができる。
【００４５】
振幅の大きさは、ＴＭＲ素子１０の性能や磁性材料の残留磁化の大きさにも依存し、特に限定されないが、各方向に２ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲内で振幅することが好ましい。こうすることにより、大きい信号を検出することができるとともに、振動や配線が動くことにより生じるノイズを小さく抑制することができる。前後方向とは、被検出対象である経口投与用組成物２０に近づいたり遠のいたりする方向であり、左右方向、上下方向、斜め方向とは、被検出対象である経口投与用組成物２０との距離はほぼ一定とした態様で振幅する方向である。なお、振幅が２ｍｍ未満では、高感度のＴＭＲ素子１０を採用すれば検出可能であるが、コスト面ではやや難がある。一方、振幅は５ｍｍを超えてもよく、より検出し易くなるものの、装置がやや大きくなってくるので、できれば５ｍｍ以下程度が望ましい。
【００４６】
振幅の周波数（振動周波数という。）も、ＴＭＲ素子１０の性能や磁性材料の残留磁化の大きさに依存し、特に限定されないが、その振動周波数は１〜２００Ｈｚの範囲内であることが好ましい。より好ましくは、１〜２０Ｈｚの範囲内である。測定時には、外部ノイズや、電気回路又はモーター等から発生する装置内ノイズ等のノイズが存在することがあるので、振幅の周波数は、そうしたノイズの影響を受けにくい周波数領域であることが好ましく、その観点において、上記した１〜２０Ｈｚの範囲内であることがより好ましい。こうすることにより、ノイズとの重複を避けることができ、経口投与用組成物が服薬又は摂取されていることを、ノイズの影響を極力抑制した状態で検出することができる。なお、振動周波数を１０Ｈｚ以上にしたとき、低周波ノイズが大きくなる傾向が見られ、やや検出し難くなったが、その場合であっても、その振動周波数と異なる周波数ノイズであれば、デジタルフィルタリング処理によってノイズを除去可能であることを確認した。
【００４７】
（構造形態）
図１に示す経口投与用組成物検出装置１は、ＴＭＲ素子１０の他、種々の主要部品を必要に応じて備えてる。主要部品としては、例えば、送信手段、電池、回路、マイクロコンピュータ等を挙げることができる。こうすることにより、ＴＭＲ素子１０での検出結果を送信できるので、離れた場所であっても経口投与用組成物を服用したことを検出でき、その検出情報を出力することで、患者以外にも、家族、医師、看護師、介護士等が経口投与用組成物を確認することができる。さらに、この経口投与用組成物検出装置１からの信号を受信するスマートフォン等の受信機と組み合わせることが好ましい。
【００４８】
これらの部品は、ＴＭＲ素子１０が出力する電流を、例えば、必要に応じて増幅やノイズキャンセリングし、マイクロコンピュータに出力し、有線又は無線によって表示装置や解析装置等に送信するように機能する。送信手段としては、信号線による有線送信であってもよいし、モバイル通信で利用されているBluetooth（登録商標）による近距離通信手段であってもよい。
【００４９】
また、経口投与用組成物検出装置１に、ＧＰＳセンサ、圧力センサ、心拍センサや振動センサ等の他のセンサ装置を任意に複合させてもよい。そうしたセンサとの複合により、各種の情報（例えば、認知症患者の行動記録、てんかん患者の発作記録、てんかん患者の発作の予兆等）を複合的に検出することができ、総合的な解析を実現することも可能になる。
【００５０】
経口投与用組成物検出装置１は、図１に示すように、経口投与用組成物２０を服薬又は摂取して胃や腸に存在している間に検出できるよう、胴部上の所定の位置５１に配置されて使用されることが望ましい。それ以外の位置、例えば食道上に配置してもよく、食道を経口投与用組成物２０が通過する際に検出してもよい。
【実施例】
【００５１】
以下の実験により、本発明をさらに詳しく説明する。
【００５２】
［実験１］
実験１では、ゴムチューブ中での錠剤試料の通過実験を行った。この実験では、ゴムチューブをヒトの消化器と仮想して実験した。検出装置１として、株式会社Ｒａｄｉｘ製の１００ｄＢセンサモジュールを使用した。このセンサモジュールは、１０ｎＴ／ＬＳＢの感度スペックを備えた市販のＴＭＲ素子を採用し、そのＴＭＲ素子が計測した信号を増幅し、フィルタ回路に入力し、Ａ／Ｄ変換器でデジタルデータ化してパーソナルコンピュータで記録した。このときの増幅回路の増幅率は１００ｄＢ、フィルタ回路の設定は、ハイパスフィルタ０．１ｋＨｚ、ローパスフィルタ０．１Ｈｚ、ノッチフィルタ５０Ｈｚの条件とした。錠剤試料としては、１．５ｍｇマグネタイト配合フィルムコート錠（外径：８ｍｍ）と、１．５ｍｇマグヘマイト配合フィルムコート錠（外径：８ｍｍ）とを用いた。ゴムチューブの直径は４ｃｍ程度であり、検出装置１と錠剤との距離が２ｃｍ程度となるように配置した。測定は、錠剤試料をゴムチューブ内で落下させたときに検出装置１で検出した磁気特性をオシロスコープ（ＤＣＳ−２０７２Ｅ、ＴｅｘｉｏＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）で計測した。
【００５３】
図７は、錠剤試料がゴムチューブを通過するときの検出装置１での検出実験の結果であり、（Ａ）はマグネタイト配合フィルムコート錠の場合であり、（Ｂ）はマグヘマイト配合フィルムコート錠の場合である。この実験によれば、磁性材料を含む錠剤試料を検出装置１で検知することができた。特に、図７（Ｂ）で使用した錠剤試料では、好ましい結果を得ることができた。
【００５４】
［実験２］
実験２では、ヒトでの確認実験を行った。検出装置１は、実験１と同じものを使用した。錠剤試料は、４０ｍｇマグヘマイト配合フィルムコート錠（外径：８ｍｍ）を使用した。１つめの検出装置１を首の位置に装着し、２つめの検出装置１を胃の位置に装着した。検出装置１と錠剤との距離は５〜１０ｃｍ程度とした。測定は実験１と同様に行った。
【００５５】
図８は、錠剤試料を摂取したときの検出結果であり、（Ａ）は首の位置に検出装置１を設置した場合の結果であり、（Ｂ）は胃の位置に検出装置１を設置した場合の結果である。図８（Ａ）に示すように、飲み込む前でも磁気信号（図８（Ａ）中の丸印）が検出され、外乱により誤検知が懸念された。また、図８（Ｂ）に示すように、胃に入った瞬間は磁気信号（図８（Ｂ）中の丸印）を検出することができたが、胃の中では磁気特性の出力が安定しないことがわかった。
【００５６】
実験１，２の結果より、錠剤試料が移動する際の磁気特性は検知できるが、実際に錠剤試料を飲み込んだ際の結果は不十分であった。首の位置での検出や胃の位置での検出は、いずれも一瞬の信号であり、外乱との識別が難しいことがわかった。仮に一瞬の変化を捉えようとするならば、常時モニタリングが必要であり、測定が煩雑になることが予想された。
【００５７】
［実験３］
上記した実験１，２の結果を踏まえ、胃の中で錠剤が動かないために検出が困難になっていると考えられたことから、この実験では、体外に設置した検出装置１を動かす実験を行った。こうすることで、錠剤試料からの長時間の磁気発信が期待でき、特に長時間存在する胃での測定が望ましいと考えた。
【００５８】
この実験３では、検出装置１の振動実験を行った。振動実験は、検出装置１として、株式会社Ｒａｄｉｘ製の６０ｄＢセンサモジュールを使用した。このセンサモジュールも１０ｎＴ／ＬＳＢの感度スペックを備えた市販のＴＭＲ素子を採用し、そのＴＭＲ素子が計測した信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換器でデジタルデータ化してパーソナルコンピュータで記録した。このときの増幅回路の増幅率は６０ｄＢとしたが、実験１のようなフィルタ回路は設定しなかった。その検出装置１を、振幅１ｍｍ、振動数０．３３〜１３．３３Ｈｚで振動させた。錠剤試料としては、４０ｍｇマグヘマイト配合フィルムコート錠（外径：８ｍｍ）を用いた。検出装置１と錠剤との距離を２．５ｃｍとした。測定は、検出装置１を錠剤なしで２０秒間振動させ、その後、錠剤ありで２０秒間振動させ、そのときに検出装置１で検出した磁気特性をオシロスコープ（ＤＣＳ−２０７２Ｅ、ＴｅｘｉｏＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）で、サンプリング周期５００Ｈｚで計測した。
【００５９】
図９は、検出装置１を３Ｈｚ〜１３．３３Ｈｚで振動させたとき結果である。錠剤がある場合（２０秒以降）のみ、周波数に応じた交流信号が得られていた。この実験では、振動周波数が８Ｈｚを超えると低周波ノイズが発生していた。図１０は、図９の結果について、平均値でゼロ補正するとともに、バンドパスフィルタ処理した後の結果である。こうしたデジタルフィルタリング処理により、ノイズをかなり除去できた。
【００６０】
この実験３の結果では、検出装置１の振動周波数として２〜１０Ｈｚ程度で良好な検出を実現できた。振動周波数が大きすぎるとノイズが大きくなって検出力が低下したが、デジタルフィルタリング処理により検出力を向上させることができることがわかった。
【００６１】
［実験４］
さらに、検出装置１の振幅実験を行った。振幅実験は、検出装置１として、実験３と同じ６０ｄＢセンサモジュールを使用した。その検出装置１を振幅１〜４ｍｍ、振動数０．６７Ｈｚで振動させた。錠剤試料としては、４０ｍｇマグヘマイト配合フィルムコート錠（外径：８ｍｍ）を用いた。検出装置１と錠剤との距離を３ｃｍとした。測定は、検出装置１を錠剤なしで２０秒間振動させ、その後、錠剤ありで２０秒間振動させた。測定は実験２と同様に行った。
【００６２】
図１１（Ａ）は、検出装置１を１ｍｍ〜４ｍｍで振幅させたとき結果である。図１１（Ｂ）は、その結果について、平均値でゼロ補正するとともに、バンドパスフィルタ処理した後の結果である。
【００６３】
これらの結果より、振動周波数の影響としては、錠剤があるときのみ周波数に応じた交流信号を検出することができ、この実験系では振動周波数が８Ｈｚ以上で低周波ノイズが大きくなり、検出力の低下が確認された。低周波ノイズは、デジタルフィルタリング処理（バンドパスフィルター）である程度除去可能であった。振幅の影響としては、振幅を増大させると交流信号を増大させることができた。振動周波数と振幅との関連については、振幅が大きくなると信号は大きくなるが、ノイズが出る周波数限界が低くなることがわかった。したがって、今回の実験系では、周波数を上げるメリットはあまりなく、２〜３ｍｍの振幅で低周波数での振動が最適となっていた。なお、ＴＭＲ素子の向きについても確認したが、顕著な差異は認められなかった。また、振動方向についても確認したが、振動方向で錠剤角度による直流／交流信号の変動パターンが変化する現象が確認された。また、錠剤を検出できない死角が存在することがあり、検知漏れを無くすには、直流／交流信号のコンビネーション、振動方向や位置の異なる複数センサの設置が必要であることもわかった。
【００６４】
［実験５］
実験５は、錠剤試料から発生する磁場分布を定量的に調べ、それが胃に存在すると仮定した場合に、検出装置１を用いて体外から計測可能か否かを判断する基礎的なデータを取得したものである。磁気プローブとして、株式会社東陽テクニカ製のＨＭＭＴ−６Ｊｘｘ−ＶＲ（製品名）を使用し、ガウスメータとして、株式会社東陽テクニカ製の４２５型（製品名）を使用した。検出装置１と錠剤試料は実験１のものと同じものを用いた。ガウスメータ（磁気プローブとガウスメータを含む。以下同じ。）により、錠剤試料から発生する三次元磁場分布の計測を行った。測定は、磁気シールドルーム内において、錠剤試料を磁場分布測定用ベースに固定し、ベース及びスペーサ上の各軸の測定点が交差する全ての点において、ガウスメータにより（ｘ、ｙ、ｚ）方向の磁場を計測し三次元分布を計測した。前提として、錠剤試料から発生する磁場分布は理想的であり、錠剤試料の中心を原点とする三次元空間において、ｚ＝０のｘ−ｙ平面、ｘ＝０のｙ−ｚ平面、及びｙ＝０のｘ−ｚ平面は対称面とすることとした。なお、測定に用いた磁気プローブは、測定時に角度を９０°単位で簡単に再現性良く変えられるように、非磁性材であるアルミニウム製の外径１２ｍｍのパイプに挿入して使用した。
【００６５】
図１２は、検出装置１を用いて、今回使用した錠剤試料から発生する磁場を体外から計測可能か否か判断するために、ｙ＝０．０ｍｍ、ｚ＝０．０ｍｍにおける、磁場強度のｘ方向距離依存性と、逆二乗減衰でフィッティングをした結果である。こうしたフィッティングを行うことで、磁場の強度の距離依存性を予測したところ、５００ｍｍにおいて約０．０４μＴ、１０００ｍｍにおいて約０．０１μＴであった。検出装置１を構成するＴＭＲ素子の０．１〜１０Ｈｚにおける感度が約０．００２μＴであることを考えると、磁場強度とセンサ感度は人体の外側から錠剤を計測するために十分なレベルであると推定される。
【符号の説明】
【００６６】
１  経口投与用組成物検出装置
１０  ＴＭＲ素子
１１  強磁性磁化固定層
１２  強磁性磁化自由層
１３  絶縁層
１５  反平行結合膜構造体
１５ａ  第１の強磁性層
１５ｂ  第２の強磁性層
１５ｃ  極薄非磁性層
２０  経口投与用組成物
２１  磁性材料
２２  組成物材料
５０  測定対象部位
５１  ＴＭＲ素子の配置位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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