UCサンディエゴ開発スマート皮膚パッチ、血圧・心拍・生化学物質をリアルタイム同時監視
カリフォルニア大学サンディエゴ校のエンジニアたちが、首に装着して血圧と心拍数を継続追跡しながら、グルコース、乳酸、アルコール、カフェインのレベルも同時に測定できる柔らかく伸縮性のある皮膚パッチを開発。心血管シグナルと複数の生化学レベルを人体で同時に監視する世界初のウェアラブルデバイスです。
高血圧・糖尿病患者、COVID-19重症化リスク層、敗血症早期検知、NICU乳児への応用
高血圧と糖尿病の管理者——COVID-19重症化リスクも高い層——に恩恵。敗血症(急激な血圧低下と乳酸急上昇が特徴)の発症検知にも有用。集中治療室患者(NICU乳児含む)の継続的血圧・バイタルサイン監視にも、カテーテル動脈挿入・複数モニタ接束という侵襲的手法に代わる便利な選択肢となり得ます。
「切手大の単一プラットフォームに全く異なるセンサを統合」
「全く異なるセンサを切手大の単一プラットフォームに統合したのが新規性」とJoseph Wang教授(UCサンディエゴ ナノ工学)。「この1つのウェアラブルで非侵襲的に、日常活動を妨げずに多くの情報を取得可能。」
パッチ構成と測定原理
伸縮性ポリマー薄膜シートで肌にフィット。血圧センサと2つの化学センサを搭載:
- 血圧センサ(中央): 導電性インク溶接の微小超音波トランスデューサ群。電圧印加で超音波送信、動脈反射波検出で血圧算出
- 化学センサ右(乳酸・カフェイン・アルコール): 導電性インクスクリーン印刷電極。ピロカルピン放出で発汗誘導、汗中物質検出
- 化学センサ左(グルコース): 導電性インク印刷電極。微弱電流で間質液抽出、グルコース測定
一度に3パラメータ(血圧、グルコース、乳酸/アルコール/カフェインのいずれか)測定可能。
バイオマーカー選定の理由:血圧精度向上へ
「血圧測定精度を高めるパラメータを選んだ」とJuliane Sempionatto氏(Wang研博士課程)。血圧スパイクがアルコール・カフェイン摂取由来か判別可能に。
実証実験で市販機器と高い一致
被験者が首装着で運動、高糖質食、飲酒、カフェイン摂取を実施。血圧計、乳酸測定器、グルコメーター、アルコール検知器等の市販機器と測定値がよく一致。カフェイン濃度は汗サンプル実験室測定で検証済み。
干渉防止の工夫と今後の展開
- 血圧センサと化学センサ間1cm間隔で信号干渉解消
- 血圧センサ用液体超音波ゲル漏れ防止に固体超音波ゲル採用(液体版と同等性能、漏れなし)
更多センサ搭載の新版開発中。「様々な疾病関連バイオマーカー監視で臨床価値向上目指す」とSempionatto氏。血圧センサ電子回路小型化・ワイヤレス化も進行中。
センサー
- GE、携帯型デジタルラジオグラフィDXR250Vを発表──現場検査に革命
- 新A6630温度モジュール、CSI 6500機械健全性モニターに振動・温度の統合洞察を追加
- MAXREFDES220# - 光学センサーによるカフレス血圧モニタリング
- 自己加熱機能搭載ウェアラブルガスセンサーで高精度な健康・環境監視を実現
- 脳画像を革新する着用型メタマテリアル
- 首貼りパッチで血圧・心拍・生化学物質を同時監視、世界初のオールインワンウェアラブル
- 熱漏れ防止強化でリストバンド型健康モニタの発電効率向上、エアロゲル添加で熱漏れ半減
- ウェアラブル技術向けMEMSセンサーの最新進展
- 革新的フレキシブルセンサー、ウェアラブルヘルステックに比類なき信頼性を提供
- AIに革命を:ヒューマノイドロボティクス向け先進心理感覚電子皮膚
- 子供を涼しく守る:着用型冷却パッチの実証された効果