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）

世界人口の５％が歩行障害に影響を受けているといわれている。実際に、高齢者が寝たきりになるきっかけは、転倒による骨折や、病気による歩行障害の場合が圧倒的に多い。「歩行」に着目したスイス生まれの歩行分析システム「Gaitup」は26種ものパラメータを使って、スポーツ、老年医学、パーキンソン、脳卒中などの分析に活用できるシステム。現在、すでに国内外の企業や大学、病院で活用されている。

キメ細かなセンシングで
医療につながるデータも取れる

「歩行」は健康にとって非常に重要なテーマだ。健康に歩けることが老化を防ぎ、病気を予防するのはもちろん、現在ではセンシングの発達により、歩行から様々な健康リスクを予測することができるようになった。また、リハビリの効果などを、歩行のセンシングで測定することも多い。

株式会社クレアクトの歩行分析システム「Gaitup」は、転倒リスクの評価や虚弱高齢者のスクリーニングだけではなく、臨床現場でも利用できるデータを提供する。脳卒中やパーキンソン病の分析、または様々な老年医学の分野に有用なデータを提示することができる。

パラメータは、歩行速度や左右の足の非対称性、つま先の上げ下げ、荷重、接地など全部で26種類。細かなセンシングで、歩行者の状態を素早く分析する。歩行データはPCに送られ、歩行分析ツールPhysiGaitで分析される。クリニックやリハビリサービスでの活用にも最適だ。利用者の転倒リスクの評価や、疾患進行のモニタリングができることは、介助する側にも大きな助けとなる。

歩行者はわずか11グラムのモーションセンサー「Physilog5」を靴ひもに着けるだけ。わずらわしいベルトやリングの装着がなく、認知症が進んだ患者にも気軽に利用してもらえる。標準レポートの作成をPDFで行えるなど、汎用性が高い仕様もメリットだ。国内では聖マリアンナ医科大学でも採用されている。

歩くことは人間の生活に密着しており、利用者の負荷なくウェアラブルで歩行データを収集し、医療や生活改善に役立てようという流れは大きくなっている。この流れが一般に広まれば、予防医療の浸透につながり、結果的に医療費の削減にも貢献できる。いずれは若年層も気軽に歩行データで健康状態をチェック、という時代が来るかもしれない。