健康追跡のための皮膚のようなバイオセンサー

ウェアラブルヘルステクノロジーの躍進として、スタンフォード大学の研究者は、動き、温度、湿気による歪みなしに健康関連信号をリアルタイムで追跡できる、皮膚からインスピレーションを得た有機バイオセンサーを発表した。Nature Electronics に掲載されたこの研究では、ツイン有機電界効果トランジスタ (OFET) を使用したドリフトのない設計が導入されており、次世代のウェアラブル健康状態モニタリングの大きな進歩を示しています。

汗、曲げ、熱によって動作が不安定になることが多い現在のフィットネス トラッカーやバイオセンサーとは異なり、これらの新しい OFET ベースのセンサーは、驚くほど安定しています。

革新的な点は、2 つの同一の伸縮性 OFET を並べて組み合わせることにあります。各「ツイン」トランジスタは同じ材料と寸法を共有しており、外部妨害に対して同様に応答します。ダイオード接続を通じて、共有ドリフトをキャンセルする減算を実行し、真のバイオマーカー信号のみが残ります。

テストの結果、バイオセンサーは、100% のひずみ、50 mN の圧縮、および 25°C から 40°C までの温度変動の下でも、信号の歪みを 100 倍以上抑制したことが示されました。このデバイスを身体検査に適用すると、汗に含まれるコルチゾール、グルコース、ナトリウムなどのバイオマーカーが正確に測定され、コルチゾールの測定値によりストレスやメンタルヘルスのモニタリングが可能になります。

研究者らはまた、センサーをフレキシブル回路およびスマートフォンアプリと統合し、リアルタイムのデータ追跡を実証しました。トランジスタベースのバイオセンサーは、環境ドリフトに対する耐性を初めて実現し、日常生活における信頼性の高い継続的な健康状態モニタリングへの扉を開きました。チームは現在、アンプと無線モジュールを完全にソフトな「電子スキン」システムに統合するなど、次のステップを模索しています。このような進歩は、複数のバイオマーカーを同時に追跡するウェアラブル プラットフォームにつながる可能性があり、個別化されたヘルスケアを事後対応型からプロアクティブ型に変革する可能性があります。

「皮膚から着想を得た当社の有機バイオ電子デバイスは人体とシームレスに接続できますが、現在のソフトバイオセンサーは曲げ、伸び、温度変化の影響を受けます。私たちの目標はそれらのドリフトを排除することでした。これは環境変動の影響を受けない初のトランジスタバイオセンサーであり、真にインテリジェントな皮膚のようなエレクトロニクスに一歩近づきます。」研究を主導したジェナン・バオ教授はこう語った。