カフなし動脈血圧モニタリング:電子入れ墨

 ひと月前、日本語ニュースになっていた

「血圧」は呼吸や脈拍、体温と並ぶ生命活動の重要な指標であり、血圧の測定はさまざまな健康上のリスクを知る上で重要です。しかし、いくら血圧測定が重要とはいえ、健康診断などで使われる腕に巻くタイプの血圧計を持ち歩き、こまめに血圧測定を行うことはできません。そこでテキサス大学オースティン校の研究チームは、皮膚に貼り付けて継続的に血圧測定ができる「電子タトゥー」を開発しました。

皮膚に貼り付ける「電子タトゥー」で血圧を継続的に測定する技術が開発される - ライブドアニュース (livedoor.com) 

Continuous cuffless monitoring of arterial blood pressure via graphene bioimpedance tattoos

Dmitry Kireev,et al.

Nature nanotechnology, 

https://www.nature.com/articles/s41565-022-01145-w.epdf

非臨床（外来）環境における動脈圧（BP）の継続的なモニタリングは、心血管疾患を含む多くの健康状態を理解するために不可欠である。医療診断における重要性に加え、外来血圧モニタリングプラットフォームは、個人の行動、日々の習慣やライフスタイルと疾患の相関を進め、根本原因の分析、予後や疾患の予防を可能にする可能性があります。従来の外来血圧計も存在するが、使い勝手が悪く、かさばり、邪魔になる。本発表では、電気的生体インピーダンスに基づき、原子レベルで薄く、自己接着性があり、軽量で邪魔にならないGraphene bioimpedance tattooを人間の生体電子インターフェースとして活用したウェアラブル連続血圧モニタリングプラットフォームを紹介。

このGraphene bioimpedance tattooは、動脈血圧を300分以上モニターするために使用されており、これはこれまでの研究の10倍の時間である。血圧は連続的かつ非侵襲的に記録され、精度は拡張期血圧で0.2 ± 4.5 mm Hg、収縮期血圧で0.2 ± 5.8 mm Hgと、グレードA分類に相当する性能を有している。

Graphene bioimpedance tattooの信頼性の高いZ-BP測定を可能にするため、3組のGETを上腕動脈から分岐する橈骨動脈と尺骨動脈上の手首に設置した（図1b）。外側のGETは10kHzの交流電流（a.c. 0.2-1 mA）を組織内に注入し、内側の組はそれに対応した生体電位の変化を記録するのに使用された。特注の回路基板（XL-board；方法および補足説明3参照）を用いて周波数依存の生体Z分光を行い（補足図2）、電流注入周波数と振幅を意図的に選択して、1/fノイズ（fは周波数）の影響を軽減し、人体への電流注入の安全基準を遵守した（補足図3）36．高周波の非侵襲性信号（安全基準では10kHzで1mAと高い36；補足説明8）は、その経路上で最もインピーダンスが低い経路に沿って組織の深部まで浸透した37。血管内の豊富なイオン溶液は、周囲の脂肪や筋肉細胞よりも優れた導電体として機能するため、動脈は注入された交流信号の最も低い抵抗の経路となります（図1a-c）。Bio-Z法38は、電子材料の従来の4探針抵抗測定（すなわち、ケルビンプローブ）に類似している39。接触インピーダンス（皮膚電極、ZS-E ≒ 1-10 kΩ）と組織インピーダンス（Ztissue ≒ 10-50 Ω）を、目的の動脈生体インピーダンス（Zartery ≒ 1Ω、図1e）から分離し、後者の2つだけを検出電極で検出することが可能である。取得した信号はバンドパスフィルターをかけ、復調した（補足図4および方法）。生体インピーダンスの変動部分（ΔZartery（t）＜50 mΩ）は、脈圧波による血管内の血液量の起伏を表している。低ノイズのマルチチャンネルセンシングハードウェア（Methods）により、生体インピーダンスを1mΩの精度で検出することができた。さらに、生体インピーダンスの速い脈動変化に着目することで、参加者の日々の食事や水の摂取による組織や血液組成のゆっくりとした変化を無視することができた（補足図5）。高周波数センシング（10kHz）により、筋電図（EMG、補足図4）のような表面電位の望ましくない影響を回避することができた。

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針だから非侵襲的と記載できないわけね