人間の身体の中でどんなことが起こっているかを普段から気にかけている人は少ないだろう。しかし、何らかの病気にかかった時には体内のデータは非常に大きな意味を持つ。中国の研究グループがこのほど、ゴマ粒ほどの大きさで注射によって体内に埋め込むことのできるモニタリングセンサーを開発した。

■中国の研究チームが開発した画期的な体内センサー
華中科技大学集成電路学院、武漢光電国家研究センターの臧剣鋒教授によるチームが6月5日「頭蓋内の生理モニタリング用の注射可能な超音波センサー」と題した研究論文を国際的な学術誌「ネイチャー」に発表した。

人体の生理状態を表す生理パラメーターは、疾病の診断や治療、検査を行う上で大いに役立つが、いかにして安全かつ安定的に正確なパラメーターを取得するかが大きな課題となっていた。これまで当該の圧力や温度などのデータを得るために一般的に用いられてきた手法は、有線の電子プローブを手術によって体内に埋め込むというもので、細長く硬いプローブを体内の数センチ〜十センチの深さに埋める必要があるほか、使用後には再び体にメスを入れてプローブを取り出さなければならないため、患者にとって少なからぬ負担があった。また、手術を伴うことから細菌感染などのリスクも存在した。

■ゴマ粒ほどの大きさで手術不要、取り出しも不要
今回発表されたセンサーは、先進的な音声メタマテリアル技術を採用。そのサイズは2ミリ✕2ミリ✕2ミリの8立方ミリとゴマ粒ほどで、注射によって安全に体内に入れることができ、体外の超音波プローブによって無線で頭蓋内の圧力や温度、pHなどの生理パラメーターの変化をモニタリング可能となっている。そして特筆すべきはセンサー全体が生分解性ポリマー素材でできているため、約1カ月で体内で自然分解される点だ。手術などによって体内から取り出す必要がなく、患者の苦痛や感染リスクが大幅に低減される。

■ヒドロゲルの微妙な変化を超音波で感じ取る
センサーはメタ構造ヒドロゲルの内部に人工的に空気穴を規則正しく配列した独特な構造で、圧力や温度、pHなどが変化するとゲルの内部にわずかな形状変化が生じて超音波の反射にも偏移が起こるようになっている。この変化を体外のプローブが正確に検出することで各種の生理パラメーターを取得することができるのだ。さらに、複数のセンサーによる周波数の変化を同時に分析するアルゴリズムを開発し、複雑な生理状態を全面的に感知することに成功したという。

■医療に大きな革命をもたらす可能性
さらに、既存の有線センサーではなかなか感知することができなかった、呼吸運動による頭蓋の微細な圧力変化などもモニタリングできるほか、省エネ性能などでも優れている。現在はまだ開発段階にある「ゴマ粒」だが、将来的には頭蓋内だけでなく体のあらゆる場所に用いられ、医療分野に大きな革命をもたらすことになりそうだ。

（出典：https://baijiahao.baidu.com/s?id=1801075388108385041）

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