いつでもあなたの心拍を感知できる小さなカプセル！

著者: Shi Xiangqi、Li Chuanfu

科学技術の急速な発展に伴い、医学の分野も革命的な進歩を遂げてきました。中国科学院北京ナノエネルギー・ナノシステム研究所の研究者、Li Zhou氏、北京航空航天大学医学工学学院のLiu Zhuo准教授、撫外病院不整脈センターのHua Wei所長のチームは、慢性心不全の監視と管理に新たな希望をもたらすゼロバイアスカプセルセンサーという画期的な研究結果をAdvanced Materials誌に発表した。

ゼロバイアス心臓モニタリングカプセルセンサーの概要 出典: Advanced Materials

心不全は世界的な課題であり、世界中で約 4,500 万人が罹患しています。これは患者に多大な肉体的、精神的負担をもたらすだけでなく、医療制度や経済にも大きな負担を課します。現在、超音波や多誘導心電図モニタリング装置は重要な心臓機能パラメータを提供できますが、継続的なモニタリングを実現することはできません。患者は定期的に検査を受けるために病院に行く必要があり、医療資源の消費と患者の不便さが間違いなく増加します。

この問題に対処するため、中国の科学者たちは摩擦電気効果に基づいたゼロバイアス心臓モニタリングカプセルセンサーを開発しました。このカプセルセンサーは心室の弛緩と収縮を感知することができます。心臓の活動を通じて、デバイスの内部構造に相対的な摩擦を引き起こし、電気信号を生成します。心臓の機械的活動の変化を直接その場で反映し、心臓の収縮力を継続的に監視および評価します。

ゼロバイアスカプセルセンサーのコア材料は、ナノ自己吸着法を使用して電荷密度を高め、摩擦電気効果デバイスの力-電気変換性能を大幅に向上させます。この材料を適用することで、デバイスの小型化と高性能な電気出力の調整が保証されます。

研究者らは、生体外生体適合性実験を通じてセンサーが生体内移植の要件を満たしていることを確認し、豚モデルの右心室にゼロバイアスカプセルセンサーを移植することに成功した。実験結果によると、ゼロバイアス カプセル センサーは心臓収縮力の増減をうまく捉えることができ、わずかな変位でも生体内モニタリングの実際のニーズを満たすのに十分な電気信号を生成できることが示されています。

ゼロバイアス カプセル センサーの登場により、心臓収縮力の変化を監視できるだけでなく、心室性期外収縮や心室頻拍などの不整脈によって引き起こされる局所的な心臓収縮力の異常な変化も検出できるようになりました。これらの信号はワイヤレスでモバイル端末に送信され、心臓の状態をリアルタイムで監視および分析できるため、臨床医は心不全患者を早期に診断して介入するための強力なツールを利用できるようになります。

技術が進歩するにつれ、ゼロバイアスカプセルセンサーなどの革新的な技術が心臓病患者にさらなる希望と質の高い生活をもたらすことが期待できます。人類の健康を守るために、将来、医療分野でさらなる進歩が期待されます。