科学者が「バイオシンビオティックデバイス」を開発：充電を必要としない 3D プリントのカスタムウェアラブルデバイス

出典: cnBeta.COM
海外メディアの報道によると、歩数から心拍数まであらゆるものを監視するウェアラブルセンサーがほぼあらゆる場所に存在しているという。しかし、高齢者の虚弱の兆候を測定したり、生命を脅かす病気を適時に診断したり、新薬の有効性をテストしたり、プロのアスリートのパフォーマンスを追跡したりするような状況では、医療グレードの機器が必要です。アリゾナ大学のエンジニアたちは、これまでにない利点をいくつか備えた「バイオシンビオティックデバイス」と呼ばれるウェアラブルデバイスを開発した。
これらのデバイスは、装着者の身体のスキャンに基づいてカスタム 3D プリントされるだけでなく、ワイヤレス電力伝送とコンパクトなエネルギー貯蔵を組み合わせて継続的に動作することができます。工学部の生物医学工学准教授でクレイグ・M・バージ・ファカルティフェローのフィリップ・グトラフ氏が率いる研究チームは、金曜日に研究結果をサイエンス・アドバンス誌に発表した。

「このようなことはこれまで行われていません」と、同大学のBIO5研究所のメンバーであるグトラフ氏は語った。「私たちは、デバイスを人体に直接カスタム成形し、ワイヤレス電力供給を使用して、デバイスが充電の必要なしに24時間365日稼働できるようにするという、まったく新しい概念を導入しています。」
カスタムフィットにより正確なモニタリングが可能に<br /> 現在のウェアラブルセンサーにはさまざまな制限があります。たとえば、スマートウォッチは充電する必要があり、手首に装着するため、収集できるデータは限られています。 MRI、CTスキャン、あるいはスマートフォンで撮影した画像など、装着者の体の3Dスキャンを使用することで、グトラフ氏と彼のチームは、体のさまざまな部位に巻き付けるカスタマイズされたデバイスを3Dプリントすることができる。センサーの配置を特殊化できるため、研究者は他の方法では測定できない生理学的パラメータを測定できます。

「例えば、体温に常に近い温度を保ちたい場合、脇の下にセンサーを取り付けます。あるいは、運動中に上腕二頭筋がどのように変形するかを測定したい場合、それを実現するセンサーをデバイスに組み込むことができます」と、バイオメディカル工学の博士課程の学生で、論文の筆頭著者であるタッカー・スチュワート氏は述べた。「デバイスを製造し、身体に装着する方法により、従来の手首に装着するウェアラブルデバイスでは収集できないデータを収集することができます。」
これらの「バイオ共生デバイス」は装着者に合わせてカスタムメイドされるため、非常に敏感です。グトラフ氏のチームは、人がジャンプしたり、トレッドミルで歩いたり、ローイングマシンを使用したりしている間の温度や負担などのパラメータを監視するデバイスの能力をテストした。ローイングマシンのテスト中、被験者は運動の強度と筋肉の変形の様子を詳細に追跡する複数のデバイスを装着した。これらの装置は、階段を上ることによって生じる体温の変化を検出できるほど正確です。

グトラフ氏と彼のチームは、健康と身体機能を追跡するためにウェアラブルデバイスを使用する最初のチームではない。しかし、現在のウェアラブルデバイスには、指標を継続的に追跡する機能がなく、医学的に意味のある結論を出すのに十分な精度もありません。
研究者が使用するウェアラブルデバイスの中には、皮膚に貼り付けるパッチ型のものがあるが、皮膚が通常の脱落過程を経るにつれて、あるいは被験者が汗をかくと、剥がれ落ちる可能性がある。心電計など、臨床で使用される非常に高度なウェアラブルデバイスでさえ、これらの問題に直面しています。さらに、ワイヤレスではないため、モビリティが大幅に制限されます。患者がかさばる外部装置に縛られていると、通常の日常活動を行うことができません。

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