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Jun 23, 2023

この「電子タトゥー」はストレスを感じていることを知らせてくれる

20 marzo 2023

2023 年 3 月 20 日

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アディティ・ラマクリシュナン著

テキサス大学オースティン校の研究者らは、皮膚の導電率を利用して興奮やストレスを追跡できる、手のひら用の一時的な「e-タトゥー」を開発した。 電子タトゥーは、不安やうつ病などの症状を抱える人々にとって、自分の感情を追跡するための信頼できる方法となる可能性がある。

Nature Communications誌に掲載された研究論文によると、被験者が運転、食事、運動などの日常生活を行っている間、手のひらのタトゥーは15時間そのままになっていたという。

テキサス大学オースティンコックレル校教授のナンシュ・ルー氏は、電子タトゥーにより、患者はかさばる医療機器を装着せずにストレスレベルを追跡できる可能性があると述べた。

研究著者のルー氏は、「これは非常に薄くて目に見えないタトゥーだが、機械的にはあらゆる種類の活動に耐えるのに十分な弾力性がある」と述べた。

何十年もの間、医師は脳や心臓からの電気信号を読み取るために体に電極を配置してきました。 血圧計などの健康状態を知らせる電子機器は、診療所でよく使用されています。

デューク大学の電気・コンピュータ工学教授アーロン・フランクリン氏によると、最初の「電子タトゥー」の一部はオピオイドなどの薬物を投与するために作られたものだという。 同氏によると、ここ5～10年で、医師の診察時だけでなく、一日を通して健康状態を監視するために、Fitbitトラッカーやスマートウォッチなどのウェアラブル電子センサーの開発が推進されているという。

Lu 氏は 12 年以上 e-tattoo を研究してきました。 彼女は心臓の健康状態を監視するために伸縮可能な胸のタトゥーを作成し、肺炎の症状を追跡する電子タトゥーの設計に 150 万ドルの助成金を獲得しました。 彼女は、重要な医療データを収集する、簡単に装着して使用できるセンサーを作成したいと考えています。

彼女によると、目標は、センサーであれプロセッサーであれ、電子機器を「人間の組織と同じくらい柔らかく伸縮性のある」ものにすることだという。

興奮やストレスなどの強い感情を経験すると、エクリン汗腺がいっぱいになり、皮膚の導電性が高まります。 スマートウォッチには、皮膚の伝導率を測定してストレスレベルを追跡する手首センサーを組み込むことができます。

Lu 氏は、体の中でエクリン汗腺が最も集中している部位である手のひらのストレスを追跡し、さらに挑戦を進めました。 手のひらに電子タトゥーを入れれば、着用者はスマートウォッチよりも正確なストレス測定値を得ることができるが、そのタトゥーは体の最も活動的な部分に留まる必要がある、とルー氏は述べた。

現在、科学者らは、腕時計に接続する垂れ下がったワイヤーが付いたゲル電極を取り付けて、手のひらからエクリン汗腺のデータを収集しています。 ゲル電極は硬くてかさばるため、日常生活中に脱落する可能性があるとルー氏は述べた。

ルーさんの手のひらの電子タトゥーは、一時的なタトゥーのように続いています。 彼女のチームはまた、手のひらを横切って蛇行し、手のひらのタトゥーと腕時計を接続する 2 つの S 字型の金のリボンも作成しました。 腕時計はデータをスマートフォンにワイヤレスで送信し、着用者はそれを読み取ることができます。

ゴールドのリボンは非常に薄く、厚さはわずか 750 ナノメートルです。 参考までに、1 枚の紙の厚さは約 100,000 ナノメートルです。

研究室では、ルー氏のチームがまず、電子タトゥーがゲル電極と同様の測定値を示したことを確認した。 次に、2 つの同じ時計を 2 人の人の手首に取り付けました。 1 つの時計は手のひらのゲル電極に接続されました。 もう1つは極薄の金のリボンとe-tattooに接続されていました。

彼らは、人々が勉強、食事、運動、睡眠などの日常動作を行っている間、15 時間にわたってデータを収集しました。 ゲル電極は 15 時間の間に 3 ～ 5 回脱落しました。 e-タトゥーは落ちませんでした。

ルー氏のチームは電子タトゥーを開発した最初のチームではないが、手のひら用のタトゥーを作成した最初のチームの1つである。

デューク大学のフランクリン氏によると、電子タトゥーが医療界で広く使われるためには、2つの重要な障害を克服する必要があるという。 まず、データの読み取り値が一貫して正確である必要があります。 第 2 に、多くの異なる患者、たとえば、自然に発汗量が多い患者や肌のタイプが異なる患者について、信頼できるデータを収集する必要があります。

ルー氏の研究には関与していないフランクリン氏は、「本当に優れた研究論文を通過しようとする技術には、こうした大きな問題が待ち受けている」と語った。

ルーさんの手のひらに電子タトゥーを入れて不安やうつ病を追跡するには、FDAの承認が必要だ。 彼女の計画は、興奮とストレスのレベルに関する正確かつ継続的な情報を提供するために、タトゥーを微調整し続けることです。

ルー氏は、e-tattoo を人体を「デジタル化」する方法だと考えています。 彼女は、長年にわたる技術開発のパターンに注目しました。ロボットが人間のスキルと知性を取り入れ始めるにつれて、人間はよりデジタル化しています。 彼女の目標は、人間がそのギャップを埋めることにさらに近づくことです。

詳しくは： Honwoo Jang ら、不均一な蛇行リボンによって可能になる手のひら上の非閉塞的な歩行皮膚電気活動感知のためのグラフェン e-タトゥー、Nature Communications (2022)。 DOI: 10.1038/s41467-022-34406-2

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