近年、海外などでも開発に拍車がかかる皮膚貼り付け型の計測機器は、ここ日本でも研究が進められている。理化学研究所は2018年9月、東京大学の研究チームと共同で「皮膚貼り付け型心電計測デバイス」を開発したと発表した。この研究が進めば、心電図を無意識のうちに計測することが可能となる。

医療機器の開発現場では今、日常の状態を計測できる機器の開発が目覚ましい。心拍計、心電計、血圧計の機能を搭載したスマートウォッチ、アクティブトラッカーのような日常使いできるアイテムから、在宅看護・介護や遠隔医療などに対応するものまで、トレンドは “ウェアラブルな計測” といったところだろうか。今後、更なる小型化、軽量化が予想されるが、理化学研究所が東大との共同チームで開発したのはなんと、皮膚に貼り付ける心電計測デバイス。しかも外部電源が必要のない超薄型有機太陽電池で駆動する画期的な代物だ。

同チームは、髪の毛の厚さよりもはるかに薄い1マイクロメートルの超薄型の基板上に透明電極、電子輸送層、半導体ポリマー層、正孔注入層などを規則正しく重ねる技術の開発に成功、同時に、光の入射角度による発電効率の低下を抑える研究も進め、これらの技術を合せることで、太陽電池のエネルギー変換効率を10.5％まで引き上げることに成功した。

ナノグレーティング構造を持つ超薄型有機太陽電池の構造 （理化学研究所提供）

この研究成果を基に、外部電源なしに駆動させることができる心電計測デバイスを開発したのだ。皮膚に密着させることで長時間安定的に生体情報をモニタリングし続けることが可能になる。今回は心電計測デバイスを搭載したが、超薄型有機太陽電池を応用すれば、他の計測にも使えそうだ。着けていることを忘れるほどの薄さと小ささで、人体への装着時の負荷が軽減されるほか、バッテリー交換の煩わしさもなくなるため、まさに次世代を担うセンサーデバイス開発の相棒として期待されている。もはやつけていることさえ忘れてしまいそうなウェアラブルなデバイスは、無意識的に心電や心拍、他の生体情報を取得するものとして、実用化の日が近づいている。

（画像提供：理化学研究所）

日常生活で負った傷をケアするためのもっともポピュラーな創傷被覆材といえば、絆創膏だろう。傷口を衛生的に保護することで、治癒を促す。ウィスコンシン大学マディソン校では、老若男女が日々お世話になっているこの絆創膏に、電気パルスを流すことで治癒を早めるという画期的な研究を進めている。このほど発表された研究成果では、マウスでの実験で傷口の治癒までの時間が大幅に短縮されたという。今後、人への実用が可能となれば、誰もが“電気絆創膏”をつける未来が来るかもしれない。


日々の生活のなかで、不注意で怪我をしたり体を擦りむいたりしたときには、応急処置として誰もが絆創膏を利用する。傷口が外的な刺激に触れないよう衛生的に保護することで、治癒を待つのが一般的だ。しかし、ウィスコンシン大学マディソン校の研究チームが開発を進めている絆創膏は、電気を流し治癒を促進するものだという。電気刺激を与えることで傷の刺激が早まることは以前から知られているが、どうしても大掛かりな装置が必要となるため、しかるべき環境が整った病院への通院が必要だった。

今回の研究で用いられたのは、PET製のバンドに銅とPTFE（テフロン）を貼り合わせたナノ発電機（NG）。ラットの呼吸によって生じた筋肉の動きを1Hz（ヘルツ）の交流電力に変換し、金の電極を通じて絆創膏に電気パルスを流す。

絆創膏に流れる電気パルスは、皮膚などの組織にダメージを与える危険性もない。一般家庭で当たり前に使われる日がくるかもしれない。［引用元：https://news.wisc.edu］

その結果、NGを使用しない対照群では、0.4×0.4cmの皮膚全体に達する傷が閉じるまで12日かかったのに対して、NGを使用した場合は、３日だった。また、電流による組織へのダメージも認められなかったという。レーザーによる治療では、同様の傷が閉じるまでに７日を要するため、NGを使用する手法で傷の治療を大幅に早める効果は実証できた。

ウィスコンシン大学マディソン校の研究チーム。［引用元：https://news.wisc.edu］

線維芽細胞の培養実験によると、NGに接続した場合には、線維芽細胞の生存可能性が高まり、電界に沿って線維芽細胞への分化が進む現象も確認されているという。それらが傷の治癒を早める要因のひとつとなっているのかもしれない。安全性も高く、不快感もない電気パルスを使用した絆創膏。人への実用が本格化すれば、どうしても傷を早く直したい時に、電気絆創膏を使うという選択肢が生まれる。そんな未来はもう目の前まで迫っている。

［TOP画像引用元：https://news.wisc.edu/］