UNIST(ウルサン科学技術大学校)が関わっている最近の研究が、ワイヤレススマートセンサー搭載コンタクトレンズを装着することによって、その場で、簡単に人の健康を監視する可能性を提唱しています。本研究の中で、研究チームは、intraocular pressure(眼圧、IOP)や真性糖尿病、他の健康状態に対するバイオマーカーを監視するのに役立つ、スマートコンタクトレンズを公開しています。本研究チームは、今回の画期的な研究が、多種多様な人の病気を検出して治療でき、次世代スマートコンタクトレンズに関連した電子機器の一部として利用可能なバイオセンサーの開発につながることを期待しています。
高血糖症と糖尿病
‘Smart contact lens sensor’ for diabetic and glaucoma diagnosis
Diabetes is the most common cause of high blood sugar levels. Hyperglycemia is a condition in which an excessive amount of glucose circulates in the blood plasma. If this condition persists for more than two hours, a patient will be diagnosed with diabetes.
糖尿病は、高血糖値の最も一般的な原因です。高血糖症は、過量のグルコースが、血漿中を循環する病気です。もし、この症状が2時間以上続くと、患者は、糖尿病と診断されます。
快適なスマートコンタクトレンズ
Since blood sugar can be measured with tears, many attempts have been made to monitor diabetes with contact lenses. Despite numerous studies in the last several decades, the biggest drawback with conventional smart contact lenses was thought to be poor wearability. The electrodes used in existing smart contact lenses are opaque, and therefore obscure the view when wearing it. Moreover, because they lens-shaped firm plastic material, many people complain of comfort issues with contact lens wear which made wearing them impossible.
血糖は、涙で測定可能なので、コンタクトレンズを使って糖尿病をモニターするための、多くの試みが為されてきています。過去数十年に渡る数多の研究にもかかわらず、従来型のスマートコンタクトレンズの最大の欠点は、粗末な装着性だと考えられていました。既存のスマートコンタクトレンズに使われている電極は不透明なので、それを装着すると視界がぼやけてしまいます。さらに、それらが、レンズ形をした堅い可塑材なので、多くの人々が、それらを装着することを不可能にしている、コンタクトレンズ装用の快適性問題に不平を言っています。
パク教授と彼の研究チームは、こういった問題を、透明で柔らかい材料に基づいたセンサーを開発することで解決しています。彼らの新しいスマートコンタクトレンズセンサーは、高度に伸縮自在で透明なグラフェンシートと金属ナノワイヤでできた電極を使っています。
IoTスマートコンタクトレンズ
このセンサーを使うことで、糖尿病患者と緑内障患者は、いつか、血糖値と眼圧を自分で監視できるようになるかもしれません。コンタクトレンズセンサー内に埋め込まれたワイヤレスアンテナを介して、患者たちは、自分達の健康情報を送信することも可能で、その事が、彼らの健康状態をリアルタイムで監視する事も可能にしています。加えて、このシステムが、検出情報を読み取るのに、ワイヤレスアンテナを使っているので、スマートコンタクトレンズ感知装置用の、電池のような別個の電源を必要としません。
眼圧測定は、誘電体層を使って実現可能です。誘電体層は、電気的に非導電層で、正負電荷の両方に分裂する両極性を特徴としています。この層の厚みは、眼圧が上がるにつれて薄くなっていき、眼圧が下がるにつれて厚くなっていきます。コンタクトレンズに内蔵されたIOPセンサーは、この事を感知して、ワイヤレスアンテナにその情報を送信します。
耐久性と装着性に優れている
研究チームによると、内蔵圧力検出とグルコース監視センサーを搭載している、彼らの新開発スマートレンズは、たとえレンズが変形したとしても、血糖値とIOPを検出可能です。そのセンサー特性は、涙に含まれるさまざまな物質にさらされたとしても、維持され続けます。
”生きたうさぎが、このコンタクトレンズセンサーを装着しても、何の異常の行動を示さなかった事が観察されています。”と、本研究の筆頭著者のキム氏は言いました。
The contact lens sensor characteristics are not changed when the lens is deformed. Even when the sensor exposed to various materials in human tears the characteristics were maintained, and flexibility and stretchability were also excellent. Furthermore, since the electronic sensor is inserted into the soft contact lens, the feeling of wearing it is also excellent.
コンタクトレンズセンサー特性は、レンズが変形しても変化しませんし、たとえ、人の涙に含まれるいろんな成分にさらされたとしても、そのセンサー特性は維持され続け、可塑性と伸縮性にも非常に優れています。さらに、電子センサーが、ソフトコンタクトレンズ内に挿入されているので、装着感も非常に快適です。
”本研究は、2種類の透明電子センサーを、スマートコンタクトレンスセンサー製品中に実装する事で、病気(糖尿病と緑内障)を診断するのに利用可能です。”とパク教授は言いました。
失明の最大の原因である糖尿病と緑内障が、コンタクトレンズを装着するだけで、常に監視可能になれば、失明が劇的に減らせるかもしれません。日本人の国民病と言われている糖尿病の監視にも使えるので、このコンタクトレンズはかなり使えそうな予感がします。