GPS なしで自分の位置を見つけるところを想像してください。これを体内のアイテムの追跡に当てはめてみましょう。これは、飲み込んだ「スマート」ピル (スマート センサーを備えたピル) を追跡する際の課題でした。USC ビタビ工学部では、ウェアラブル エレクトロニクスと AI のイノベーションにより、胃のガスを検出するだけでなく、リアルタイムの位置追跡も提供する摂取可能なセンサーが開発されました。カーン研究室が開発したこれらのカプセルは、胃炎や胃がんに関連するガスを識別するように調整されています。Cell Reports Physical Science に掲載されるこの研究では、これらのスマート ピルが、新しく設計されたウェアラブル システムによって正確に監視されている様子が示されています。この画期的な進歩は、摂取可能なテクノロジーの大きな前進であり、USC の電気およびコンピューター工学助教授である Yasser Khan 氏は、このテクノロジーが将来、「腸の Fitbit」として、病気の早期発見に役立つと考えています。
センサー付きのウェアラブルは身体機能の追跡に大きな期待が寄せられているが、体内に摂取可能なデバイスを追跡する能力は限られている。しかし、材料の革新、電子機器の小型化、そしてカーン氏が開発した新しいプロトコルにより、研究者らは消化管内のデバイスの位置を追跡できることを実証した。
カーン氏のチームは、USC のテクノロジーおよび医療システムイノベーション研究所 (ITEMS) とマイケルソン コンバージェント バイオサイエンス センターで協力し、T シャツに磁場を発生させるウェアラブル コイルを設置しました。この磁場とトレーニングされたニューラル ネットワークを組み合わせることで、チームは体内のカプセルの位置を特定できます。この研究の主執筆者であり、カーン研究室の博士課程の学生であるアンサ アブディガジ氏によると、ウェアラブルでこれが実証されたのは初めてだそうです。
この装置の 2 つ目の革新は、新たに開発された「感知」材料です。カプセルには、位置を追跡するための電子機器だけでなく、「ガスを選択的に感知する光感知膜」が装備されています。この膜は、アンモニアガスの存在下で電子の挙動が変化する材料で構成されています。アンモニアは、H ピロリ菌 (腸内細菌の一種) の成分であり、その値が高くなると、消化性潰瘍、胃がん、または過敏性腸症候群の兆候となる可能性があります。したがって、カーン氏は、「このガスの存在は「代理」であり、「病気の早期発見メカニズムとして使用できます」と述べています。
USC チームは、液体環境や牛の腸を模した環境など、さまざまな環境でこの摂取可能なデバイスをテストしました。「ウェアラブル コイルを備えた摂取可能なシステムは、コンパクトで実用的であり、人間の健康への応用に明確な道筋を示しています」とカーン氏は語りました。このデバイスは現在特許出願中で、次のステップは豚モデルでこれらのウェアラブルをテストすることです。
このデバイスは、消化性潰瘍、胃炎、胃がんの早期発見に使用できるだけでなく、脳の健康状態を監視できる可能性もあります。その方法は？ 脳腸相関のためです。神経伝達物質は腸内に存在し、「神経伝達物質のアップレギュレーションとダウンレギュレーションは神経変性疾患と相関関係があります」とカーン氏は言います。この脳への焦点は、カーン氏の研究の究極の目標です。彼は、パーキンソン病やアルツハイマー病に関連する神経伝達物質を非侵襲的に検出する方法の開発に関心を持っています。
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2024-06-12 17:40:00