ワシントン州立大学の研究者が開発したウェアラブル健康モニターは、運動中の汗に含まれる重要な生化学物質のレベルを信頼性高く測定できる。
3Dプリントされたモニターは将来、健康状態を追跡し、糖尿病、痛風、腎臓病、心臓病などの一般的な病気を診断するためのシンプルで非侵襲的な方法を提供する可能性があります。
ジャーナルに報告すると、 ACSセンサー研究者たちは、運動中のボランティアの血糖値、乳酸値、尿酸値、および発汗量を正確に監視することができた。
「糖尿病は世界中で大きな問題です」と、ワシントン州立大学の博士課程の学生で、この論文の第一著者であるチュチュ・チェン氏は言う。「3D プリントは医療分野に変化をもたらすことができると考えており、3D プリントと病気の検出方法を組み合わせて、このようなデバイスを作成できるかどうかを調べたかったのです。」
研究者らは、概念実証用健康モニターのために、3D プリントを使用して、独自のワンステップ製造プロセスで健康モニターを製造しました。研究者らは、単一原子触媒と酵素反応を使用して信号を増強し、バイオマーカーの低レベルを測定しました。モニター上の 3 つのバイオセンサーは、特定の生化学レベルを示すために色を変えます。
汗には健康状態を示す重要な代謝産物が多数含まれていますが、血液採取とは異なり、非侵襲的です。汗中の尿酸値は、痛風、腎臓病、心臓病を発症するリスクを示します。血糖値は糖尿病の監視に使用され、乳酸値は運動の強度を示します。
「発汗量も人々の健康にとって重要なパラメータであり、生理学的指標でもある」とワシントン州立大学機械材料工学部のベリー助教授カイヤン・チウ氏は言う。
しかし、汗に含まれるこれらの化学物質の量は微量で、測定が難しい場合があると研究者らは指摘している。他の汗センサーも開発されているが、それらは複雑で、製造には特殊な装置と専門知識が必要である。また、センサーは柔軟で伸縮性もなければならない。
「単一原子触媒を使用して健康モニターの感度と精度を高めるのは斬新だ」とワシントン州立大学機械材料工学部研究教授のアニー・ドゥ氏は言う。この研究を率いたのはキウ氏とドゥ氏だ。
研究者らが開発した健康モニターは、発汗量とバイオマーカーの濃度を測定するための非常に小さなチャネルでできている。3D プリントで製造されているため、マイクロチャネルにはサポート構造が不要で、取り外す際に汚染の問題が発生することはないと Qiu 氏は言う。
「バイオマーカーの微量濃度を測定する必要があるため、こうした補助材料が存在したり、除去する必要が生じたりしないようにしたいのです」と同氏は言う。「そのため、独自の方法を使用して自立型マイクロ流体チャネルを印刷しているのです。」
研究者らがボランティアの腕に装着したモニターと研究室の結果を比較したところ、モニターは化学物質の濃度と発汗率を正確かつ確実に測定していたことが判明した。
研究者らは当初、測定対象として 3 つのバイオマーカーを選択しましたが、さらに追加することもでき、バイオマーカーはカスタマイズできます。モニターは、ボランティアが着用しても快適でした。
研究者たちは現在、デバイス設計と検証をさらに改善すべく取り組んでいます。また、この技術の商業化も望んでいます。WSU 商業化局は、この技術に関連する知的財産を保護するため、暫定特許申請も行っています。
この研究は、国立科学財団、疾病予防管理センター、およびスタートアップ基金から資金提供を受けた。
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#発汗健康モニターは病気マーカーのレベルを測定します
2024-06-21 00:33:45