オハイオ州がリアルタイムの筋萎縮モニタリング用の初のウェアラブルセンサーを発売

オハイオ州立大学、オハイオ州コロンバス

提案されたセンサーは、筋萎縮に苦しむ患者が健康状態の変化をより便利な方法で監視できるようにすることを目的としています。 （画像：ゲッティイメージズ）

オハイオ州立大学の研究者は、筋萎縮を検出および監視するために設計された初のウェアラブル センサーを製造しました。

骨格筋量と筋力の喪失を伴う状態である筋萎縮は、さまざまな理由で発生しますが、通常は変性疾患、老化、筋肉の廃用による副作用です。

現在、医師は患者の筋肉のサイズと体積が低下しているかどうかを評価するために MRI に依存していますが、頻繁に検査を行うと時間と費用がかかる可能性があります。

ただし、この新しい研究は、IEEE Transactions on Biomedical Engineering 誌に掲載されました。 導電性の「e-スレッド」で作られた電磁センサーが、MRI を使用した頻繁なモニタリングの代替として使用できる可能性があることを示唆しています。

研究者らは研究成果を検証するために、3Dプリントで四肢の型を作製し、そこに牛ひき肉を詰めて、平均的な体格の人間のふくらはぎ組織をシミュレートした。彼らの調査結果は、センサーが四肢全体のサイズの小規模な体積変化を測定し、最大 51 パーセントの筋肉の損失を監視できることを実証できたことを示しました。

「理想的には、私たちが提案するセンサーを医療提供者が使用して、患者の治療計画をより個人的に実行し、患者自身の負担を軽減することができます」と、この研究の筆頭著者であり、オハイオ州立大学の電気およびコンピュータ工学の大学院研究員であるアリアンナ ライス氏は述べています。

ウェアラブルデバイスを使用して筋萎縮をモニタリングする既知の最初のアプローチであるこの研究は、NASA 向けの健康センサーを開発したライス氏の以前の研究に基づいています。宇宙で長時間過ごすと人体に悪影響を及ぼすことが多いため、宇宙機関はさまざまな方法で宇宙飛行士の健康状態を監視することに関心を持っています。

研究者たちは、これらの影響を理解し、それに対処するために数十年を費やしてきました。この研究は、宇宙飛行士が直面している健康問題の解決策を見つけるという目標に触発されて生まれました。

たとえば、科学者たちは、短期間の宇宙飛行の乗組員でも筋肉量と骨密度が最大 20% 減少する可能性があることを知っていますが、はるかに長いミッションのために宇宙で生活することが乗組員の体にどのような影響を与える可能性があるかについては、あまりデータがありませんとライス氏は述べました。

「私たちのセンサーは、長期ミッションに従事する宇宙飛行士や自宅の患者が、医療専門家の助けなしで自分の健康状態を把握するために使用できるものです」と彼女は言いました。

しかし、人体の微細な筋肉の変化を正確に測定できるウェアラブルデバイスを作成することは、言うは易く行うは難しです。ライス氏と、彼女の共著者であるオハイオ州立大学の電気・コンピュータ工学教授アシミナ・キウルティ氏は、送信用と受信用の 2 つのコイルと、生地に沿って独特のジグザグ パターンで走る電子スレッドで作られた導体を使用して動作するデバイスを設計しました。

最終製品は血圧測定用カフに似ていますが、患者集団の大部分に適合できるように、センサーのループのサイズを広範囲に変更できるパターンを見つけるのが当初の課題だったとライス氏は述べました。

「私たちが最初にセンサーを提案したとき、人の手足が変化することに気づくまで、伸縮性のある素材が必要になるとは思いませんでした」と彼女は言いました。 「変化して屈曲できるセンサーが必要ですが、形状に適合する必要もあります。」

試行錯誤の結果、直線で縫うと袖の伸縮性が制限されるが、それを増幅するにはジグザグのパターンが最適であることがわかりました。この同じ斬新なパターンが、センサーが複数の異なる体の部分、さらには同じ手足の複数の場所にわたって拡張可能である理由です。

ウェアラブルの実装にはまだ何年もかかりますが、次の大きな進歩は、デバイスをモバイル アプリに接続することである可能性が最も高く、そのアプリを使用して健康情報を記録し、医療提供者に直接配信できる可能性があると研究は指摘しています。

そして、地球上と宇宙の両方で将来の患者の生活を改善するために、ライス氏は、骨量減少を検出するツールなど、健康上の問題を検出および監視するための他の種類のデバイスとセンサーを組み合わせることを楽しみにしています。

「将来的には、より多くのセンサーとさらに多くの機能をウェアラブルに統合したいと考えています」とライス氏は語った。この研究は NASA の支援を受けました。

詳細については、Tatyana Woodall までお問い合わせください。このメール アドレスはスパムボットから保護されています。表示するには JavaScript を有効にする必要があります。