小さなセンサーが体内に針を導き、遠くから健康状態を監視できる

最近では生検を受けに行くと、医師があなたを気絶させ、体の一部を切り開き、必要な組織を探し回らなければならない可能性があります。 しかし、あなた (そしてあなたの医師) がビデオ画面で見ている間、小さなセンサーが針の代わりに針を導き、体内の経過をマッピングできたらどうなるでしょうか?

これは、砂粒ほどの大きさで、最大 25 センチメートル離れたところに無線信号を送信できる新しいデバイスの約束です。 研究者らによると、この研究は血圧の測定や薬が体内でどのように代謝するかを追跡することにも影響を与える可能性があるという。

この装置は「本当にエキサイティングだ」とチューリッヒ工科大学で脳内化合物を測定する小型バイオセンサーを開発している化学者で、この研究には関与していない中塚奈子氏は語る。 最小限の混乱で体内を操作できる能力は、「とても素晴らしい」と彼女は言う。

この新しいセンサーは、その仕組みが今日サイエンス誌で説明されており、2 つの磁石で構成されています。1 つはプラスチックのケースに固定されており、もう 1 つはねじったり振動したりできます。 外部デバイスは電磁コイルを使用して磁場を生成し、それが 2 番目の磁石を動かします。 次に、このデバイスは、この 2 番目の磁石の変化を測定することによって、温度や圧力などの読み取り値を収集します。

マドリードのマイクロ・ナノテクノロジー研究所でナノメカニカルセンサーを開発している物理学者で、この研究には関与していないモンセラート・カジェハ・ゴメス氏は、「センサーの設計は実にスマートで、非常に創造的だ。既成概念にとらわれずに考えている」と語る。

次に研究者らは、さまざまな設定でミニセンサーをテストしました。 ある珍しい実験では、追跡装置をミツバチの背中に貼り付けた。 ミツバチのような高速飛行でも、この装置は昆虫の動きを正確に追跡することができた。 「（飛行中のミツバチの）経路と方向を追跡することが可能でした」と、共著者であるフィリップス・リサーチの物理学者ユルゲン・ラーマー氏は言う。 「それは驚くほどうまくいきました。」

ラーマー氏のチームはまた、生検針の先端にセンサーを取り付け、それを組織のような大きなゼラチンの塊に注入して、センサーが医療機器の誘導に役立つかどうかを確認した。 センサーは針を正確に追跡し、針の位置の地図を提供することで、科学者は針を目標領域 (この場合はブロブ内のダミーの白い球) までナビゲートできるようになりました。 現実世界では、センサーは生検針、カテーテル、その他の器具を正確な標的に誘導して、治療を行ったり、細胞サンプルを収集したり、組織片を解剖したりできる可能性がある、と著者らは述べている。

センサーが飲み込まれた場合、胃腸に問題を抱えている人が薬に反応しているか、症状が悪化しているかなど、体内の変化をリアルタイムで監視できる可能性があると研究チームは述べている。

しかし、最も興味深い点は、センサーの圧力測定能力だと中塚氏は言う。これにより、医師が血管内の血圧変化を検出できるようになり、血圧をより継続的に監視する方法が提供される可能性があると彼女は言う。

検出コイルをセンサーから近づけることができる距離も大きな進歩だとカジェハ・ゴメス氏は言う。 研究者らは最大約25センチメートル離れた信号を検出することができ、最大5センチメートルしか離れられなかった以前の無線技術を改善したと彼女は指摘する。 この距離を拡大すれば、たとえば患者が自宅で血圧を追跡しやすくなる可能性がある、と著者らは述べている。

この装置は比較的安価でもあり、体内に留まる必要がある期間に応じて1ドルから100ドルの範囲であり、製造がいかに簡単であると著者らは述べている。 「台所のテーブルでも作れます」と研究共著者でフィリップスの物理学者ベルンハルト・グライヒ氏は言う。 磁石のほかに、「少しのプラスチックのチューブ、少しの紐、そして少しの接着剤があれば、すべて組み立てられます。」と彼は言います。

それでも、グライヒ氏は、この装置が人間の最も単純な用途に使用されるまでには 5 ～ 8 年かかるかもしれないと見積もっている。 センサーが適切に機能するだけでなく、人体に害を及ぼさないようにするには、まだ多くの作業が必要です。

中塚教授は、試験では、この装置が免疫系からの否定的な反応を引き起こしたり、正常な血流を混乱させたりしないことを検証する必要があると述べた。 それでも、可能性は刺激的だと彼女は言います。 「これまで行けなかった場所に行ける可能性があると思います。」