インクジェット印刷に基づくウェアラブル圧力センサーアレイは脈波を測定して心臓病を診断できる

インクジェット印刷に基づくウェアラブル圧力センサーアレイは脈波を測定して心臓病を診断できる
出典: MEMS

病院には脈波を検知したり血圧を測ったりするさまざまな機器がありますが、こうした医療モニタリング機器はサイズが大きく、クリップやカフを介して腕に装着するものです。現在、一部のスマートウォッチは光学センサーを使用して血管の脈拍を読み取ることで血圧を測定できますが、その精度はかさばる機器ほど高くありません。

ウェアラブル圧力センサーは、人間の皮膚における脈圧波の検出に大きな可能性を示しており、心臓病の非侵襲的かつ継続的な診断に使用できます。しかし、主な難しさの 1 つは、従来の単一点圧力センサーを目に見えない動脈ライン上にどのように配置するかであり、十分な信号振幅を検出できない場合は正確な脈波分析を実行することが困難になります。

MEMSコンサルティングによると、韓国の浦項工科大学(POSTECH)の研究者らは最近、ACS Nano誌に、ウェアラブルアクティブ圧力センサーアレイを使用して動脈脈波の時空間測定を行い、最適な脈波波形を得る手法を発表した。研究者らはインクジェット印刷技術を使用して、歩留まりと均一性が高く、寸法を柔軟にカスタマイズできる薄膜トランジスタ (TFT) アレイを製造し、それを高感度の圧電抵抗センサーシートと統合しました。

ウェアラブル圧力センサーアレイ薄膜TFT曲げ試験実験圧電抵抗センサーシート製造プロセス研究者は、TFT動作電圧を戦略的に調整することで圧力感度(16.8 kPa⁻1)を最大化し、低消費電力(101 nW)を実現しました。ウェアラブル圧力センサーアレイは、手首に時空間の脈波マップを作成し、脈拍振幅の位置依存性を示します。これにより、動脈ラインの位置から動脈硬化を評価するためのパラメータである増大指数を正確に抽出できます。このセンサーアレイは、従来のシングルポイントセンサーの不正確な位置決めの問題を克服し、心血管疾患(心臓病など)の日常的な診断や動脈カテーテル注入などの医療用途に使用できます。

「私たちは髪の毛よりも細い、インクジェット印刷された脈圧波センサーアレイパッチを開発しました」と韓国の浦項工科大学の研究者、ジョン・ソンジュン氏は言う。「この手頃な価格の超薄型センサーは、着用者の体の動きを妨げることなくウェアラブルデバイスで使用できるように設計されています。」

韓国の浦項工科大学は、「私たちの研究チームは、超薄型回路基板に導電性インクを印刷することで、超薄型圧力センサーアレイを開発しました。このインクジェット印刷技術を使用することで、ウェアラブルセンサーの製造コストを大幅に削減できます」と述べています。


「100個の圧力感知ピクセルを備えたこの超薄型センサーは、脈波の2次元マップを作成し、圧力信号と動脈の位置を同時に正確に測定することができます。この研究は、インクジェット印刷技術を使用した次世代のパーソナライズされたウェアラブルデバイスを開発する可能性を秘めているため、非常に重要です」とチョン・ソンジュン氏は語った。

論文情報: https://doi.org/10.1021/acsnano.1c06695

ウェアラブル圧力センサー、インクジェット印刷

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